CN205489783U - 一种风力发电机组抗台风后备电源*** - Google Patents

一种风力发电机组抗台风后备电源*** Download PDF

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郭涛
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Abstract

本实用新型公开了一种风力发电机组抗台风后备电源***，以单台风力发电机组为单元，在单台风力发电机组配置台风期间用于风机偏航控制的备用电源，并通过风机之间的光纤实现整个风电场备用电源的启停控制；所述备用电源主要由发电机、UPS和蓄电池组成，该发电机和蓄电池分别与UPS连接；所述发电机为电力供给设备，安装在风力发电机组的塔筒外部，采用集装箱安装方式，其位置与箱变同侧；所述UPS和蓄电池安装在风力发电机组的塔筒内部，起稳压作用，同时该蓄电池能够保障在发电机停机状态下风力发电机组仍能持续供电一段时间。本实用新型可确保风力发电机组在台风期间外电网断电的情况下，能有效的给风力发电机组控制***和偏航***供电。

Description

一种风力发电机组抗台风后备电源***
技术领域
本实用新型涉及风电行业领域，尤其是指一种风力发电机组抗台风后备电源***。
背景技术
根据风力发电机组设计规范要求，在没有备用电源的情况下，风力发电机组设计应考虑台风过程中电网掉电而引起的恶劣设计工况，由此对风机载荷设计要求提出限制，增加风机设备成本的同时，也使一些大容量低风速型风电机组因达不到载荷设计要求，不能在台风覆盖区域投运建设。造成台风区域风电场风能可利用率低下、发电效率不高和风力发电机组设备市场竞争性下降等影响。而如果有备用的电源***，在台风期间外电网断电情况下能够保证风力发电机组控制***和偏航***正常供电运行，则在载荷计算时只需要考虑一定的偏航误差，通过仿真结果来看，在一定的偏航误差范围内，可以有效地降低叶片和塔筒的设计载荷，提高风机的综合可靠性。
目前市场上台风覆盖区域的风力发电机组，大多都没有设计备用电源***，或备用电源***不是以台风期间风机偏航为目的，不足以驱动风力发电机组偏航动作。也有部分风力发电场配置了备用电源***，专门用于台风期间风力发电机组执行偏航动作。这种备用电源方案是采用变电站集中电源供给方式，即在变电站配置备用电源、升压变压器、电阻、电容及无功补偿装置等设备，形成完整的供电***。在台风来临前断开电网连接，切换备用电源***至风电机组线路，启动后备电源，实现对风力发电机组的供电。其结构如图2和图3所示。但这种在变电站集中提供电源，供整场风电机组偏航动作的方式存在以下问题：
1、需要结合风电场具体参数进行仿真设计，同时还要考虑输电线路、激磁涌流、无功补偿和黑启动等问题，设计复杂。
2、不同的风力发电场其参数和工况的变化所对应的设计不一致，备用电源***不能通用，每一个不同的项目都需要重新仿真计算设计，硬件设备需要变动，成本费用也会发生变动，给市场运作及项目投标建设带来不便。
3、集中式备用电源设备，需要通过升压变压器与电网连接，设计到高压电缆铺设，施工建设时需要断开高压电源，影响到线路中其它用电设备。
4、受供电电源容量影响，通常不能满足全场同时执行偏航动作，需要分组轮流执行，导致执行偏航动作的时间长，效率低，风险大。
5、受成本影响，变电站集中式供电备用电源设备通常只有一套，一旦出现故障失效情况，会导致全场风电机组均无法供电，相对可靠性较差。
6、备用电源及配套设备较多，且体积大，需要占用变电站内或变电站附近土地资源。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种风力发电机组抗台风后备电源***，确保风力发电机组在台风期间外电网断电的情况下，能够有效的给风力发电机组控制***和偏航***供电。
为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种风力发电机组抗台风后备电源***，以单台风力发电机组为单元，在单台风力发电机组配置台风期间用于风机偏航控制的备用电源，并通过风机之间的光纤实现整个风电场备用电源的启停控制；所述备用电源主要由发电机、UPS和蓄电池组成，该发电机和蓄电池分别与UPS连接；所述发电机为电力供给设备，安装在风力发电机组的塔筒外部，采用集装箱安装方式，其位置与箱变同侧；所述UPS和蓄电池安装在风力发电机组的塔筒内部，起稳压作用，同时该蓄电池能够保障在发电机停机状态下风力发电机组仍能持续供电一段时间。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、现有集中式备用电源***供电范围是面对整场风力发电机组，设计复杂。本设计方案中备用电源是面对单台风力发电机组，只需要考虑单台风力发电机组执行偏航所需容量，不涉及高压输电方面的设计和问题，结构简单，实际设计和操作容易。
2、现有集中式备用电源***，在不同的项目由于其参数及工况的变动，均需要重新设计，没有固定方案及报价。本设计方案只需要针对具体的风力发电机组，同一型号的风力发电机组其备用电源***是不变动的，可以不考虑风电场参数及工况的影响，不需要重新设计，具有统一的方案和市场报价。
3、现有集中式备用电源***，涉及到高压电网施工建设，施工复杂且施工时需要断开高压电源，影响高压线路中的其它用电设备。本设计方案施工建设在风力发电机组侧进行，电压等级低，不涉及高压输电线路施工和断电问题。
4、现有集中式备用电源***受成本限制，供电容量通常不能满足全场风力发电机组同时执行偏航动作，需要分组轮流执行，偏航动作执行时间长，效率低，风险大。本设计方案是具体针对每一台风电机组，风电机组之间的偏航不互相影响，满足全场风力发电机组同时偏航的要求，偏航执行效率高，降低了因偏航不及时所带来的风险。
5、现有***受成本影响，备用电源设备通常只有一套，一旦出现故障失效情况，会导致全场风电机组均无法供电，相对可靠性较差。本设计方案每一台风电机组都配置有备用电源，单台备用电源***失效，不影响其它机组继续偏航，分散了故障风险，相对可靠性高。
6、现有***备用电源配套设备较多且体积大，需要占用变电站内或变电站附近土地资源。本设计方案中配套UPS及蓄电池可以放置在风机塔筒内部，不需要占用多余土地资源。
附图说明
图1为本实用新型所述风力发电机组抗台风后备电源***的结构示意图。
图2为背景技术中变电站集中电源供给方式的结构示意图之一。
图3为背景技术中变电站集中电源供给方式的结构示意图之二。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，本实施例所述的风力发电机组抗台风后备电源***，以单台风力发电机组为单元，在单台风力发电机组配置台风期间用于风机偏航控制的备用电源，并通过风机之间的光纤实现整个风电场备用电源的启停控制；所述备用电源主要由发电机(GEN)、UPS和蓄电池(BAT)组成，该发电机和蓄电池分别与UPS连接；所述发电机为电力供给设备，安装在风力发电机组的塔筒外部，采用集装箱安装方式，其位置与箱变同侧；所述UPS和蓄电池安装在风力发电机组的塔筒内部，起稳压作用，同时蓄电池可以保障在发电机停机状态下风力发电机组仍能持续供电一段时间。
当收到关于台风到来信息或高压电网提前断电预警时，切换风力发电机组供电模式为备用电源模式。通过变电站监控***远程控制风力发电机组停机，远程启动发电机并切换风机控制回路至备用电源供电。
风机控制***自身配置有供电电池，能够保证机组在外电网断电后风机控制***持续供电，供电持续时间足够启动备用的发电机。发电机启停方式接入风机控制***，由风机控制***控制。风机控制***再通过光纤与变电站监控***连接，操作人员可以在变电站监控***控制界面远程执行操作。变电站监控***是由变电站内备用电池提供电源。
以上所述之实施例子只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (1)

1.一种风力发电机组抗台风后备电源***，其特征在于：以单台风力发电机组为单元，在单台风力发电机组配置台风期间用于风机偏航控制的备用电源，并通过风机之间的光纤实现整个风电场备用电源的启停控制；所述备用电源主要由发电机、UPS和蓄电池组成，该发电机和蓄电池分别与UPS连接；所述发电机为电力供给设备，安装在风力发电机组的塔筒外部，采用集装箱安装方式，其位置与箱变同侧；所述UPS和蓄电池安装在风力发电机组的塔筒内部，起稳压作用，同时该蓄电池能够保障在发电机停机状态下风力发电机组仍能持续供电一段时间。
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