CN202121330U - 一种风电蓄能*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种风电蓄能***，包括控制模块、变压器模块、滤波模块、AC-DC变流模块，所述变压器模块包括n个变压器抽头，变压器模块一端连接外部交流电网，另外一端通过变压器抽头与滤波模块的一端连接，所述滤波模块的另外一端通过与变流模块连接，所述变流模块另外一端连接蓄能模块，控制模块实时检测蓄能模块的电压，发送用于选择与滤波模块相连接的变压器抽头的选择指令至变压器模块，以及发送用于控制所述电流转换模块的控制指令至变流模块。本装置具有节能、深度充放电、对电网无污染、可靠性高、可控性强等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电能蓄能***，具体地说，是涉及一种风电蓄能***。
背景技术
目前我国大部分电网一般都基于大型集中式电站，通过已有的输配电网络向最终用户供电，这种传统模式能够安全可靠地配送电力，但是随着可再生能源发电比例需求的增加，电网的本质也正在发生着改变，因此，现在所面临的问题是，随着风电场所提供的能源比例日益增长，这些风电场一般都远离人口聚集区，而供电目标主要为城市用电和工业用电进行供电，因此，为了确保这种新型电网能从各种形式的发电厂获得电力，按需配送可靠电力，需要全面整合电网管理。
基于此，如何发明一种风电蓄能***，可以对风电产生的电能进行存储，进而平衡整个电网负荷，实现风电场的顺利并网，是本实用新型主要解决的问题。
发明内容
本实用新型针对现有的蓄能***，提供了一种风电蓄能***，可以非常方便的存储富余电能，以及储能装置可以深度放电，可靠性高。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
一种风电蓄能***，包括控制模块、变压器模块、滤波模块、以及用于连接蓄能模块的变流模块，所述变压器模块包括N个变压器抽头，变压器模块一端连接外部交流电网，另外一端通过变压器抽头与滤波模块的一端连接，所述滤波模块的另外一端连接变流模块，所述控制模块实时检测蓄能模块的电压，发送用于选择与滤波模块相连接的变压器抽头的选择指令至变压器模块，以及发送用于控制所述电流转换控制指令至变流模块，其中，n为大于2的整数。
为了以较小的总电感量即可实现较理想的谐波抑制效果，所述的滤波模块优选采用LCL滤波器。
再进一步的，所述的变流模块为AC-DC和DC-AC双向变流模块。，变流模块接收控制器的控制指令，完成不同的功能：充电时，选择AC-DC整流模式工作，从而可以将交流电网中的交流电转换为直流电并存储；放电时，控制AC-DC逆变模式（即DC-AC）工作，从而可以将蓄能模块中存储的直流电转换为交流电，释放至电网中。
又进一步的，所述的控制模块为风电蓄能并网控制器，所述的风电蓄能***还包括为所述电池蓄能并网控制器提供稳定工作电压的UPS电源。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的风电蓄能***具有如下功能和优点：
（1）可以实现对多种电池组（如磷酸铁锂电池、燃料电池、液流电池、锂电池、超级电容）充放电；
（2）可以实现对多种电池组（燃料电池、液流电池、超级电容等）深度充放电；
（3）具有风电平衡的特点。将分布不均或断断续续的风电存储起来，使风电等可再生能源的并网发电更趋稳定，让清洁的“绿电”随着城市用电实际需求的变化适时、适量的输出，与传统电网配合默契，提高光风力发电的实际价值；
（4）具有电网辅助功能。储能可以控制调节电力供求的不平衡，同时也适应于储能技术的循环性能。利用电储能技术，电力生产商可以将精力从调整电力输出转向如何以有成本效益的方式发电上来；
（5）装置回馈电网的电流接近正弦波，该装置放电为恒功率放电，能精确测量装置剩余电量的容量。
结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是本实用新型所提出的风电蓄能***一种实施例的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。
实施例一，参见图1所示，本实施例的一种风电蓄能***，包括控制模块P1、变压器模块P2、滤波模块P3、变流模块P4，所述的变流模块P4可实现AC-DC整流模式和DC-AC逆变模式（即AC-DC）双向转换，所述滤波模块P3用于滤波及抑制谐波，所述变压器模块P2包括n个变压器抽头:U1，U1，…Un，其中n为大于2的整数，变压器模块P2的一端连接外部交流电网，另外一端通过变压器抽头Ux（x∈n）与滤波模块P3的一端连接，所述滤波模块P3的另外一端与变流模块P4连接，所述变流模块P4的另外一端连接蓄能模块P5，用于向P5存储电能或者将P5中的直流电逆变入网。本装置包括充电和放电两个过程，对于铁锂电池等不能深度充放电的蓄能单元，根据蓄能模块P5电池种类及串并联电压等级，选择适合的变压器模块抽头，通过所述控制模块P1实时检测蓄能模块P5的电压，控制变流模块P4工作在整流模式或者逆变模式，即可完成电池蓄能及并网放电。可根据风电场风力资源情况，当风力较大时实施蓄能，当风力较小时实施并网放电。当蓄能采用深度充放类型电池（如燃料电池、超级电容、液流电池等），***工作需要分三种工作模式：深度充电（蓄能模块电压低于放电最低电压下充电）、深度放电（蓄能模块电压低于放电最低电压下放电）及额定工作电压范围充放电。
作为一个具体的实施例，某风电场蓄能模块P5采用三只单堆规格为150DC,400A（额定工作电压60-130VDC）液流电池串联模式，采用自耦变压器形式，详细说明风电蓄能的具体实现过程。蓄能模块P5的额定工作电压为180-390VDC（三单堆串联）。液流电池为典型的可深度充放电电池，所以该蓄能***有三种工作模式：深度充电（蓄能模块电压低于放电最低电压下充电）、深度放电（蓄能模块电压低于放电最低电压下放电）及额定工作电压下充放电。
根据蓄能模块的最低额定电压180VDC，计算出深度充放电与正常充放电阀值180VDC所对应的自耦变压器抽头位置:U1=180/(1.414*1.1)=116V。液流电池单堆18VDC以下可通过电解液快速自放电，所以本蓄能模块自放电电压为54VDC。选择***深度放电电压下限为45VDC可满足要求。计算出对应的自耦变压器最低输出电压抽头位置：U3=45/(1.414*1.1)=29V。根据AC-DC变流器要求输出电压合理倍数为2左右。所以自耦变压器输出抽头U1与U3之间还需设置一U2=58V抽头（U1/U2=U2/U3=2），因此，自耦变压器模块P2输出有三抽头：116V,58V,29V。
第一种工作模式为深度充电模式：所述控制模块P1检测蓄能模块P5电压，控制变压器模块P2选择U3抽头，所述控制模P1控制变流模块P4以整流模式工作，电池模块P5充电至90DC，所述控制模块P1控制选择变压器模块U2抽头输出（断开U3抽头），电池模块继续充电至180VDC，预充电完成。第二种工作模式为额定电压范围充放电：本方式为该***的主要工作方式，所述控制模块P1检测蓄能模块P5电压，控制变压器模块P2选择U1抽头（U2、U3断开），根据风电场风力检测及控制策略，所述控制模块P1控制变流模块P4以整流模式或者逆变模式工作，所述控制模块控制蓄能模块充电蓄能或者并网放电。所述控制模块P1控制充放电电压范围180-390VDC，充放电方式可选择恒流、恒压、恒功率等。第三种工作模式为深度放电模式：所述控制模块P1检测蓄能模块P5电压，控制变压器模块P2选择U2抽头(U1断开)，所述控制模P1控制变流模块P4以逆变模式工作，电池模块P5放电至90DC，所述控制模块P1控制选择变压器模块U1抽头输出（断开U2抽头），电池模块继续放电至45VDC，完成深度放电。
为了以较小的总电感量即可实现较理想的滤波及谐波抑制效果，所述的滤波模块P3优选采用LCL滤波器。
所述的变流模块为AC-DC和DC-AC双向变流模块。，变流模块接收控制器的控制指令，完成不同的功能：充电时，选择AC-DC整流模式工作，从而可以将交流电网中的交流电转换为直流电并存储；放电时，控制AC-DC逆变模式工作，从而可以将蓄能模块中存储的直流电转换为交流电，释放至电网中。
所述的控制模块P1为电池蓄能并网控制器，所述的风电池蓄能***还包括为所述电池蓄能并网控制器提供稳定工作电压的UPS电源。
所述的蓄能模块P5一般为电池组，比如，可以采用燃料电池、液流电池、超级电容等其中的一种。
本实用新型的风电蓄能***适用于各种需要动态储能的场合，可通过电池存储富余电能，并在电能不足时将电能逆变后并网发电，通过一系列变换，以标准工频正弦波的形式回馈电网，在微网中能起到应急独立逆变作用，且本装置在具有节能、深度充放电、对电网无污染、可靠性高、可控性强等优点，具有广阔的实用前景。
当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种风电蓄能***，其特征在于：包括控制模块、变压器模块、滤波模块、以及用于连接外部蓄能模块的变流模块，所述变压器模块包括n个变压器抽头，变压器模块一端连接外部交流电网，另外一端通过变压器抽头与滤波模块的一端连接，所述滤波模块的另外一端连接变流模块，所述控制模块实时检测蓄能模块的电压，发送用于选择与滤波模块相连接的变压器抽头的选择指令至变压器模块，以及发送用于控制所述电流转换模块的控制指令至变流模块，其中，n为大于2的整数。
2.根据权利要求1所述的风电蓄能***，其特征在于：所述的滤波模块为LCL滤波器。
3.根据权利要求1或2所述的风电蓄能***，其特征在于：所述的变流模块为AC-DC和DC-AC双向变流模块。
4.根据权利要求3所述的风电蓄能***，其特征在于：所述的控制模块为电池蓄能并网控制器。
5.根据权利要求4所述的风电蓄能***，其特征在于：还包括为所述电池蓄能并网控制器提供工作电压的UPS电源。
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