[发明专利]一种风力发电系统

说明书

技术领域

本发明涉一种风力发电系统。

背景技术

当前，风力发电是可再生能源开发利用中技术最成熟、最具开发规模和最具商业化发展前景的发电形式。由于其在减轻环境污染、调整能源结构、促进可持续发展等方面的突出作用，风力发电是本世纪重要的绿色能源，是煤炭等常规能源发电的重要替代能源之一。此外，风电和火电、水电及核电相比，建设周期短、见效快，建设一个大型风电场只需要不到一年的时间，因此风电一直是世界是增长最快的清洁能源，具有良好的发展前景。

在我国的一些区域电网中，风力发电已经成为主要的电力来源之一。包含大规模风电接入的电网在峰谷调节、频率控制、电压控制、最大限度的发挥储能效力等环节具有其自身特性，传统的调度自动化系统已经不能完全适应其调度运行的需要。由于风电等可再生能源自身具有波动性、间歇性、反调峰性、低可调度性等“不友好”的特点，对传统的“发电跟踪负荷”的电网调度方式提出了挑战。电源、电网和负荷三者间应进行协调互动，不仅有利于提高电力系统的能量和功率动态平衡能力，也有利于实现大电网资源优化配置和能源综合利用效率的提升，是智能电网的重要发展方向。

目前市场上的主要风机机型为双馈型和直驱型两种，其中双馈型风机占据市场的主导份额。双馈式风力发电机组在电网电压不平衡时的有功和无功功率支持能力，必须建立在能够通过控制使得双馈机组在电网电压不平衡时也能顺利输出有功和无功功率给定值的基础上。该双馈型风力发电机的并网过程主要分两步实现：第一步，启动变流器对双馈发电机进行励磁以调整双馈发电机定子侧电压相位、频率、幅值与电网电压相位、频率、幅值相一致；第二步，闭合并网接触器连通电网，实现并网过程。在第一步过程中，双馈发电机定子侧电压相位、频率、幅值与电网电压相位、频率、幅值可以调整到比较接近，但仍旧会有一些误差，因此在第二步过程中并网接触器闭合时会造成很大的冲击电流。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种风力发电系统，通过该系统，可以即时预测负荷功率及电网的波动情况，根据当前风力状况，进行自适应地发电，在并网运行时，能降低对电网的冲击，可实现对电网的友好地交互工作。

为了实现上述目的，本发明提供一种风力发电系统，该系统包括：

风力发电机，用于将风能转换成电能，其中该风力发电机采用双馈电机；

风机电压、电流、转速采样模块，用于检测电机运行时的电压、电流和转速；

刹车卸能模块，用于电机失速时刹车减速；

储能模块，包括蓄电池组，用于在未并网时，储存电能；

风速采样模块，用于实时检测风速；

微处理器，用于控制整个发电系统的运行；

并网电源逆变装置，其用于将风力发电机并网至电网，所述并网电压逆变装置包括：

整流模块，其可将风力发电机的电压整流为直流电压；

斩波模块，其可将所述直流电压斩波为方波电压；

正弦滤波模块，其可将所述方波电压滤波为正弦电压；

变压模块，其可将所述正弦电压变压后输出一个可输入电网的转换电压；

可控开关模块，其可导通或截止输入至电网的所述转换电压。

优选的，所述并网电压逆变装置还包括：

第一电压测量模块，其可测量电网的瞬时电压，并输出一个代表该瞬时电压的第一电压信号；

第二电压测量模块，其可测量所述转换电压的瞬时电压，并输出一个代表该瞬时电压的第二电压信号；

同期指示模块，其可分别输入电网的瞬时电压和所述转换电压的瞬时电压，且所述同期指示模块可输出一个代表电网的电压与所述转换电压同期的同期指示信号；和

驱动模块，其可输入所述微处理器发出的指令、所述第一电压信号、所述第二电压信号和所述同期指示信号，所述驱动模块可输出一个用于控制输出的所述方波电压的频率和脉冲宽度的驱动控制信号至所述斩波模块，且所述驱动模块可输出一个用于控制所述可控开关模块导通或截止的开关驱动信号至所述可控开关模块，以实现与电网的同步并网，并根据微处理器的指令输出功率。

优选的，该风力发电系统还包括自动发电量控制(AGC)协调模块，用于预测和控制风力发电机并网时的发电功率，该模块包括：

电网数据获取单元，可从电网调度中心实时读取电网量测数据；

电网数据分析单元，可对所述电网量测数据进行数据处理和质量判断，判断电网所处的控制区间；