本實(shí)用新型涉及風(fēng)光互補(bǔ)建設(shè)及并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種同一塊土地上風(fēng)光互補(bǔ)型并網(wǎng)發(fā)電應(yīng)用裝置。

背景技術(shù)：

目前，相鄰的大容量風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站采用兩個(gè)獨(dú)立的升壓并網(wǎng)系統(tǒng)，因?yàn)轱L(fēng)電和光伏項(xiàng)目的業(yè)主單位、建設(shè)時(shí)序、上網(wǎng)電價(jià)不同，存在技術(shù)和管理層面的障礙，不能合二為一。

風(fēng)能屬于低密度能源，大型風(fēng)電場(chǎng)占地面積很大，土地利用率很低，國(guó)有未利用土地的驟然減少將成為制約新能源可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。裝機(jī)容量相同的風(fēng)電場(chǎng)占地面積是光伏電站的5~10倍，所以發(fā)明人認(rèn)為利用風(fēng)機(jī)排列之間的空隙土地建設(shè)光伏電站是可行的。在同一塊土地上同時(shí)規(guī)劃風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站，或利用已建成風(fēng)電場(chǎng)間隙建設(shè)光伏電站，能夠極大地提高土地利用率，增加新能源開發(fā)容量。

同時(shí)，風(fēng)電和光伏發(fā)電年利用小時(shí)數(shù)低，大致在1000~2500小時(shí)之間，并且二者同時(shí)滿容量發(fā)電的概率小，如果共用一套升壓并網(wǎng)系統(tǒng)，能夠大大提高設(shè)備的利用率，減少電網(wǎng)資源的浪費(fèi)，節(jié)省發(fā)電企業(yè)的投資。

因此，研究和設(shè)計(jì)一套完整的能夠同時(shí)滿足風(fēng)電和光伏發(fā)電和上網(wǎng)的升壓并網(wǎng)系統(tǒng)，對(duì)于提高新能源可開發(fā)容量、提高電網(wǎng)設(shè)備利用率和電站運(yùn)行管理具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種同一塊土地上風(fēng)光互補(bǔ)型并網(wǎng)發(fā)電應(yīng)用裝置。進(jìn)而解決在同一塊土地上風(fēng)電和光伏互補(bǔ)建設(shè)和共用一套并網(wǎng)系統(tǒng)同時(shí)發(fā)電的問題。

本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案如下：一種同一塊土地上風(fēng)光互補(bǔ)型并網(wǎng)發(fā)電應(yīng)用裝置，包括風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)機(jī)、光伏電站的光伏陣列、風(fēng)電集電線路、風(fēng)電低壓側(cè)母線、光伏集電線路、光伏低壓側(cè)母線、升壓變壓器、高壓側(cè)母線、動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置與上網(wǎng)線路；其特征在于：光伏電站的光伏陣列排列在風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)機(jī)間的空隙地塊，升壓變壓器為雙分裂繞組變壓器；高壓側(cè)母線連接于雙分裂繞組升壓變壓器的高壓側(cè)，風(fēng)電低壓側(cè)母線、光伏低壓側(cè)母線分別連接于雙分裂繞組升壓變壓器的低壓側(cè)兩個(gè)分裂繞組；動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置連接于高壓側(cè)母線。

本實(shí)用新型針對(duì)在同一塊土地上風(fēng)光互補(bǔ)建設(shè)及共用一套并網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電的問題，提出了一套完整的適用于在同一塊土地上風(fēng)電和光伏互補(bǔ)建設(shè)以及共用一套并網(wǎng)系統(tǒng)同時(shí)發(fā)電的技術(shù)方案，通過在大型風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)機(jī)排列之間的空隙土地建設(shè)光伏電站，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電和光伏在土地方面的互補(bǔ)共用，提高了土地和電網(wǎng)設(shè)備的利用效率；雙分裂繞組升壓變壓器的高壓側(cè)的繞組容量為風(fēng)電和光伏共用，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電和光伏在升壓主變的高壓側(cè)容量方面的互補(bǔ)公用；采用雙分裂繞組變壓器將風(fēng)電和光伏隔離，雙分裂繞組升壓變壓器的低壓側(cè)兩個(gè)分裂繞組分別匯集風(fēng)電和光伏，實(shí)現(xiàn)了因上網(wǎng)電價(jià)不同分開計(jì)量、降低短路電流和兩種電源在發(fā)生故障時(shí)起到相互電壓支撐作用，以及減小無功補(bǔ)償容量和節(jié)省投資的目標(biāo)，還提高了并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的可靠性。通過將動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置移至升壓站的高壓側(cè)母線，優(yōu)化了補(bǔ)償原則，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電和光伏在無功補(bǔ)償容量方面的互補(bǔ)公用，還提高了并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的可靠性。

本實(shí)用新型的創(chuàng)新點(diǎn)與技術(shù)效果詳述如下：

首先，提出了風(fēng)光互補(bǔ)建設(shè)模式。眾所周知，按照常規(guī)，風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)機(jī)之間的土地處于閑置狀態(tài)，大型風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)機(jī)排列之間空閑土地很多。由于本實(shí)用新型利用一些相對(duì)平坦的土地規(guī)劃建設(shè)光伏電站，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電和光伏在土地方面的互補(bǔ)公用，能夠增加相當(dāng)于風(fēng)電裝機(jī)容量幾倍的光伏安裝容量，極大地提高了土地利用效率。

其次，在升壓站應(yīng)用了雙分裂繞組升壓變壓器。按照慣例，新能源電站采用雙繞組變壓器，高低壓側(cè)繞組容量被一類新能源獨(dú)占。由于本實(shí)用新型采用雙分裂繞組升壓變壓器，高壓側(cè)繞組容量為風(fēng)電和光伏共用，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電和光伏在升壓主變的高壓側(cè)容量方面的互補(bǔ)公用；低壓側(cè)兩個(gè)分裂繞組分別匯集風(fēng)電和光伏，二者通過變壓器隔離，具備了電量分開計(jì)量條件；同時(shí)又通過變壓器保持電氣聯(lián)系，在一種電源故障狀態(tài)下另外一種電源仍然正常發(fā)電，能夠起到電壓支撐作用，有利于風(fēng)機(jī)和光伏逆變器的安全，渡過低電壓穿越過程，從而提高了并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的可靠性。

然后，利用了雙分裂繞組變壓器的阻抗特性優(yōu)勢(shì)。按照常規(guī)，兩繞組升壓變壓器的高壓和低壓繞組容量相同，參見圖3；雙分裂繞組升壓變壓器低壓側(cè)兩個(gè)繞組容量為高壓側(cè)容量的一半，且兩個(gè)繞組分列運(yùn)行，參見圖4；因此，對(duì)相同的高壓繞組容量，雙分裂繞組主變壓器的低壓側(cè)阻抗相當(dāng)于兩繞組升壓變壓器的兩倍，有效降低了風(fēng)電和光伏匯集母線的短路電流。

另外，改變了動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的安裝地點(diǎn)，優(yōu)化了補(bǔ)償原則。通過將動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置移至升壓站的高壓側(cè)母線，無功補(bǔ)償容量按照風(fēng)電和光伏公用考慮，降低了無功補(bǔ)償容量，節(jié)省了設(shè)備投資。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的風(fēng)光互補(bǔ)型并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為采用雙分裂繞組變壓器的風(fēng)光互補(bǔ)型并網(wǎng)發(fā)電應(yīng)用裝置示意圖；

圖3為雙繞組變壓器等效電路示意圖；

圖4為雙分裂繞組變壓器等效電路示意圖。

圖中：1—風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)機(jī)，2—光伏電站的光伏陣列，3—風(fēng)電箱式升壓變電站，4—光伏箱式升壓變電站，5—風(fēng)電集電線路，6—光伏集電線路，7—雙分裂繞組升壓變壓器，8—?jiǎng)討B(tài)無功補(bǔ)償裝置，9—電網(wǎng)，10—高壓側(cè)母線，11—風(fēng)電低壓側(cè)母線，12—光伏低壓側(cè)母線，13—上網(wǎng)線路，14—高壓側(cè)繞組阻抗，15—低壓側(cè)繞組阻抗，16—低壓側(cè)分裂繞組第一阻抗，17—低壓側(cè)分裂繞組第二阻抗。

具體實(shí)施方式

如圖1與圖2所示：一種同一塊土地上風(fēng)光互補(bǔ)型并網(wǎng)發(fā)電應(yīng)用裝置，包括風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)機(jī)1、光伏電站的光伏陣列2、風(fēng)電集電線路5、風(fēng)電低壓側(cè)母線11、光伏集電線路6、光伏低壓側(cè)母線12、升壓變壓器、高壓側(cè)母線10、動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置8與上網(wǎng)線路13；多條風(fēng)電集電線路5并接于風(fēng)電低壓側(cè)母線11，多條光伏繼電線路6并接于光伏低壓側(cè)母線12，風(fēng)電箱式升壓變電站3連接于風(fēng)電集電線路5，光伏箱式升壓變電站4連接于光伏集電線路6；光伏電站的光伏陣列2排列在風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)機(jī)1間的空隙地塊，升壓變壓器為雙分裂繞組變壓器7；高壓側(cè)母線10連接于雙分裂繞組升壓變壓器7的高壓側(cè)，風(fēng)電低壓側(cè)母線11、光伏低壓側(cè)母線12分別連接于雙分裂繞組升壓變壓器7的低壓側(cè)兩個(gè)分裂繞組；動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置8連接于高壓側(cè)母線10。高壓側(cè)母線10，升壓站通過上網(wǎng)線路13連接至電網(wǎng)9。

參見圖3與圖4：雙繞組變壓器和雙分裂繞組變壓器等效電路圖，包括額定容量S_N、高壓側(cè)阻抗X₁、低壓側(cè)阻抗X₂、低壓側(cè)分裂繞組第一阻抗X₂₁、低壓側(cè)分裂繞組第二阻抗X₂₂；雙繞組變壓器高、低壓側(cè)額定容量S_N相同，高壓側(cè)阻抗X₁與低壓側(cè)阻抗X₂直線連接；雙分裂繞組變壓器高壓側(cè)額定容量S_N，低壓側(cè)第一、第二分裂繞組額定容量均為S_N/2，高壓側(cè)阻抗X₁與低壓側(cè)分裂繞組第一阻抗X₂₁和低壓側(cè)分裂繞組第二阻抗X₂₂連接成星型結(jié)構(gòu)。

參見圖1：風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)機(jī)1呈直線排列，光伏電站的光伏陣列2布置在相鄰兩排風(fēng)機(jī)1之間。

本實(shí)用新型是利用大型風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)機(jī)排列之間的空隙閑置土地，規(guī)劃建設(shè)光伏電站；即同一塊上同時(shí)建設(shè)風(fēng)電和光伏兩種利用新能源的電站。新能源電站采用雙分裂繞組升壓變壓器，將雙分裂繞組升壓變壓器應(yīng)用于風(fēng)電和光伏升壓站的主變壓器，高壓側(cè)連接電網(wǎng)，高壓側(cè)的繞組容量為風(fēng)電和光伏公用，低壓側(cè)兩個(gè)分裂繞組的容量分別給風(fēng)電和光伏的接入使用，將風(fēng)電和光伏匯集線路隔離；即低壓側(cè)兩個(gè)分裂繞組分別匯集風(fēng)電和光伏，通過變壓器隔離風(fēng)電和光伏，同時(shí)共用高壓側(cè)繞組。將動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置裝設(shè)于升壓站的高壓側(cè)母線，補(bǔ)償原則按照滿足風(fēng)電和光伏的共同需求統(tǒng)籌考慮，減小總的補(bǔ)償容量；優(yōu)化了補(bǔ)償原則。