[实用新型]风力发电系统

说明书

技术领域

本案涉及一种风力发电系统，特别涉及一种可于全功率发电模式和双馈发电模式进行切换，且通过储能模块的充电/放电的运作来抑制不利于电网及风力发电系统的事件的风力发电系统。

背景技术

众所周知，目前的兆瓦级风力发电系统中主要包括两种风力发电机组，即，全功率风力发电机组和双馈风力发电机组。换言之，当前的一种风力发电机组采用双馈发电模式，而另一种风力发电机组采用全功率发电模式。一般来说，全功率风力发电机组主要由全功率变换器和全功率发电机(如，永磁同步发电机、电励磁发电机、感应发电机)组成，其发电运行范围宽，切入风速低，发电效率高，对电网的适应性好，然而，全功率变换器需要处理的功率较大，进而对开关器件的应力要求高，高应力的开关器件对工艺是一个挑战，提高开关器件的工艺，会造成价格的提升，因而全功率风力发电机和全功率变换器的价格较昂贵。双馈风力发电机组主要由双馈感应发电机和双馈变换器组成，其相对于全功率风力发电机组价格便宜，但在低风速下的发电效率较低。此外，双馈风力发电机组采用的双馈发电机本身在低转速下的损耗较大，并且变流器中电子器件耐压受发电机转速范围限制，使得发电运行范围窄。

更甚者，目前的风力发电系统的控制策略乃是采用最大功率跟踪控制(Maximum power point tracking；MPPT)，使风力发电机可以最大发电功率输出电能，然而此种控制策略却对电网频率的变化没有响应，又随着风电渗透率越来越大，导致电网系统的惯性越来越小，电网频率的波动将更为明显。因此为了改善此问题，目前的风力发电系统便利用风力发电机来参与一次调频及惯量调频，亦即通过吸收和释放风力发电机之转子的动能，来发出或吸收一部分有功功率，从而实现调频，以达到提高电网稳定性的目的。然而利用风力发电机来进行调频却存在两个缺点，其中之一缺点为由于需要预留风 力发电机10％～15％的放电能力来进行调频，故改变了最大功率跟踪曲线，且牺牲了风力发电机的发电量，另一缺点则为在调频时，低频功率的波动与抑制传动链的低频振荡会相耦合，进而加剧振荡，如此一来，电能质量下降，严重时可能出现风力发电机组损坏。现有做法中也有基于独立的储能装置或传统电厂对电网频率进行调节，这些做法的普遍缺点是成本高，投资大。

有鉴于此，如何发展一种可改善上述现有技术不足的风力发电系统，实为相关技术领域目前所需要解决的问题。

实用新型内容

本案的目的在于提供一种风力发电系统，以解决传统风力发电系统具有成本高及效率低的缺点，以及解决传统风力发电系统因利用风力发电机的电能来进行调频，而具有损耗风力发电机的发电量及电能质量不佳而使风力发电机组容易损坏等缺点。

为达上述目的，本案之一较佳实施方式为提供一种风力发电系统，包含:风力发电机组，包含转子绕组以及定子绕组；主断路器，电耦接于定子绕组以及电网之间；双模切换模块，电耦接于定子绕组，使风力发电系统在风速小于预设风速时执行全功率发电模式，在风速大于或等于预设风速时执行双馈发电模式；变换电路，电耦接于转子绕组与该主断路器之间；以及储能模块，设置于主断路器及风力发电机之间，通过进行充电或放电的运作，以抑制不利于电网及该风力发电系统的事件。

附图说明

图1为本案第一较佳实施例的风力发电系统的示意图。

图2为本案第二较佳实施例的风力发电系统的示意图。

图3为本案第三较佳实施例的风力发电系统的示意图。

图4为图3所示的风力发电系统的一变化例。

图5为图4所示的风力发电系统的另一变化例。

图6为本案应用于图5所示的风力发电系统的控制方法的步骤流程图。

图7为图6所示的实际信息为实际电网频率时，图6中步骤S2的子步骤。

图8为实现图7中各步骤的一种结构示意图。

图9为图6所示的实际信息为风力发电机的输出电压及输出电流时，图6中步骤S2的子步骤。

图10为图6所示的实际信息为实际电网电压时，图6的步骤S2的子步骤。

图11为图6所示的步骤S3的子步骤。

图12为实现图11中各步骤的一种结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、2、3：风力发电系统

10：风力发电机组

100：转子绕组

101：定子绕组

11：主断路器

12、22、32：双模切换模块

121：整流器