一種用于微電網(wǎng)風電功率實時平抑的新型阻性負載裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及可再生能源發(fā)電功率調(diào)節(jié)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于微電網(wǎng)風電功率實時平抑的新型阻性負載裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]風力發(fā)電系統(tǒng)以自然風作為原動力。自然風受海拔、氣候、溫度、地形等多種自然因素的影響具很強的不可控性、波動性和間歇性，且難以進行準確預(yù)測和大量存儲。為最大效率的利用風能資源，目前風電機組普遍運行于最大風能捕獲模式，風電機組實時輸出功率的大小取決于實時風速的大小，即“以風定電”。在這種模式下，受風速變化的影響，風力發(fā)電系統(tǒng)的實時出力具有很強的隨機性、波動性。
[0003]電網(wǎng)運行的最大特點是發(fā)電與用電必須實時保持平衡，只有如此才能保證電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定。風電功率的波動性、間歇性以及不可控性會破壞電網(wǎng)原有的功率/能量平衡，進而給電網(wǎng)在規(guī)劃建設(shè)、運行調(diào)度和電能質(zhì)量等方面帶來巨大挑戰(zhàn)。
[0004]電網(wǎng)運行的最大特點是發(fā)電與用電必須實時保持平衡，只有如此才能保證電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定。風電功率的波動性、間歇性以及不可控性會破壞電網(wǎng)原有的功率/能量平衡，進而給電網(wǎng)在規(guī)劃建設(shè)、運行調(diào)度和電能質(zhì)量等方面帶來巨大挑戰(zhàn)。微電網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱，系統(tǒng)孤島運行時慣性小，調(diào)壓調(diào)頻手段有限，風電場系統(tǒng)輸出的波動性功率將會給微電網(wǎng)孤島系統(tǒng)的供電電能質(zhì)量帶來一系列負面影響，主要表現(xiàn)在以下兩個方面:
[0005]①對電壓質(zhì)量的影響
[0006]風電場向電網(wǎng)注入大量波動功率將引起微電網(wǎng)線路中有功電流、無功電流的波動，從而引起線路電阻、電抗上的電壓波動，最終將引起微電網(wǎng)孤島系統(tǒng)電壓的波動。由風速變化和風機塔影效應(yīng)所導(dǎo)致的風電功率波動頻率一般低于25Hz，因此波動的風電功率并網(wǎng)還將帶來微電網(wǎng)孤島系統(tǒng)電壓閃變的問題。
[0007]②對頻率質(zhì)量的影響
[0008]電網(wǎng)頻率是衡量微電網(wǎng)孤島系統(tǒng)供電電能質(zhì)量的重要指標之一，它直接反映了電源有功出力與負荷之間的平衡關(guān)系，是影響微電網(wǎng)孤島系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要因素。由于風力發(fā)電系統(tǒng)的實時出力隨風速變化呈無規(guī)則波動特性，微電網(wǎng)接入大量風電后會導(dǎo)致系統(tǒng)暫態(tài)有功輸出與系統(tǒng)負荷需求之間的不平衡，使系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)特性變差。同時，風電場輸出的隨機波動功率會引起微電網(wǎng)孤島系統(tǒng)強迫功率振蕩，進而對系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定產(chǎn)生嚴重影響。
[0009]為消除間歇性風電功率給微電網(wǎng)多模態(tài)運行帶來的一系列負面影響，必須采取一定的技術(shù)手段來對風電場輸出的波動功率進行“削峰填谷”的平抑。
[0010]現(xiàn)有的平抑風電場輸出的波動功率的方法多是利用儲能系統(tǒng)實現(xiàn)風電功率的平抑，由于儲能系統(tǒng)的投資成本較高且使用壽命有限，因此在追求經(jīng)濟性和低運營成本的微電網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域中受到了限制?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0011]為了解決上述問題，本實用新型提出了一種用于微電網(wǎng)風電功率實時平抑的新型阻性負載裝置，利用負載裝置快速精確的投切能力實現(xiàn)對風電間歇性功率的實時“向下”平抑，使得調(diào)節(jié)后的風電功率平穩(wěn)接入微電網(wǎng)系統(tǒng)，有效提高高風電滲透率條件下微電網(wǎng)孤島系統(tǒng)運行的供電電能質(zhì)量和運行穩(wěn)定性。
[0012]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的具體方案如下:
[0013]—種用于微電網(wǎng)風電功率實時平抑的新型阻性負載裝置，包括:主控系統(tǒng)、負載定值投切單元和負載平滑投切單元;所述負載定值投切單元和負載平滑投切單元并聯(lián)在風電系統(tǒng)出口側(cè);負載定值投切單元和負載平滑投切單元都由主控系統(tǒng)控制；
[0014]所述負載定值投切單元包括多組由復(fù)合開關(guān)和定值負載組成的串聯(lián)支路，各組串聯(lián)支路之間并聯(lián)連接;所述負載平滑投切單元為三相半橋VSR拓撲結(jié)構(gòu)的電力電子變流器。
[0015]所述電力電子變流器的交流側(cè)與風電系統(tǒng)并網(wǎng)側(cè)連接，直流側(cè)接入大功率阻性負載。
[0016]所述復(fù)合開關(guān)的結(jié)構(gòu)具體為:
[0017]風電系統(tǒng)A、B、C三相線路分別依次串聯(lián)連接雙向可控硅和負載，同時在A、B、C三相線路的雙向可控硅側(cè)并聯(lián)接入三相接觸器。
[0018]本實用新型的有益效果:
[0019](I)本實用新型的用于微電網(wǎng)內(nèi)風電功率實時平抑的新型阻性負載裝置的負載功率值具有快速、平滑、精確跟蹤指令目標的能力，相對于利用儲能系統(tǒng)等其他實時平抑風電功率的方法，該新型阻性負載裝置具有投資規(guī)模小，使用壽命長、運行控制相對簡單、運維成本低等優(yōu)勢。
[0020](2)本實用新型裝置中負載定值投切單元采用了雙向可控硅與常規(guī)接觸器組合的復(fù)合開關(guān)進行定值負載的快速投切，以一方面實現(xiàn)了負載投切的快速響應(yīng)(遠高于單一接觸器投切的響應(yīng)速度)；另一方面，避免了雙向可控硅長期帶載運行帶來的通態(tài)損耗大以及易損壞等問題。
[0021](3)本實用新型利用三相半橋VSR拓撲結(jié)構(gòu)的電力電子變流器，實現(xiàn)了阻性負載快速、精確、平滑可調(diào)節(jié)，彌補了常規(guī)阻性負載投切方案中負載值呈階梯性變化的不足，滿足了對實時風電功率進行快速平滑調(diào)節(jié)的需求。
【附圖說明】
[0022]圖1為用于微電網(wǎng)風電功率實時平抑的新型阻性負載裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為復(fù)合開關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為負載平滑投切單元結(jié)構(gòu)圖；
[0025]其中，1.并網(wǎng)斷路器；2.主控系統(tǒng)；3.復(fù)合開關(guān);4.定值負載；5.負載定值投切單元;6.負載平滑投切單元;7.雙向可控硅;8.三相接觸器。
【具體實施方式】
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[0026]下面結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細說明:
[0027]如圖1所示，用于微電網(wǎng)風電功率實時平抑的新型阻性負載裝置由并網(wǎng)斷路器1、主控