[实用新型]一种风电场风力发电机组储能式后备电源系统

说明书

本实用新型涉及电力系统运行与控制的技术领域，并公开了一种风电场风力发电机组储能式后备电源系统，该系统接在风电场单个风力发电机组塔基变压器的400V交流侧，包括配备电池管理系统的电池柜和储能变流器PCS，所述电池柜与储能变流器PCS相连接，所述储能变流器PCS与电池管理系统通讯连接，通过储能变流器PCS的控制器接收电池管理系统的剩余电量信息，所述储能变流器PCS与风力发电机组的风机主控通讯连接。本实用新型保证了风力发电机组在台风期间遇上断电等极端状况下的安全，同时储能式后备电源系统在主网带电时，可用作调峰调频，使风电场输出功率平滑，并使风力发电机组具备黑启动功能等优点。

技术领域

本实用新型涉及电力系统运行与控制的技术领域，尤其是指一种风电场风力发电机组储能式后备电源系统。

背景技术

随着风力发电机组功率等级越来越大及海上风电的迅速发展，机组运行的可靠性受到极大的考验。当台风来临时，海上风电机组载荷大大提升，需要风电机组的极限载荷设计也将大大提升，可通过偏航系统使风机对风，以减少风机的载荷，但遇上台风期间断电等情况时，偏航系统无法工作，在载荷设计减少的情况下将会有倒塔的风险。由于台风持续时间长，风机UPS(不间断电源)的电池容量及功率等级均不足以支持偏航系统长时间工作，目前使用柴油发电机作为后备电源给偏航系统在台风期间断电时供电，但柴油发电机有着需要维护及缺少储能功能等缺点，大大浪费了其利用率，缺少经济效益。专利CN107086662A是一种基于柴油发电机发电的偏航后备电源系统，该专利虽然也可以在电网失电状态下给风力发电机组控制系统及偏航供电，但是也存在很多无法克服的缺点：1)柴油发电机工作时会排除大量污染气体无法满足新能源环保的要求，且需定期更换柴油，维护成本高；2)不能放在风机塔筒里面并需要占用宝贵的海上平台面积；3)启动速度慢甚至存在柴油发电器启动失败的可能性，在紧急情况下无法满足风力发电机组控制系统及偏航的用电要求；4)无调峰调频，平滑输出功率等功能。因此亟需发明一种零排放可以安装在风机塔筒内部、维护简单、维护及使用成本低的储能式后备电源系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种风电场风力发电机组储能式后备电源系统，利用储能式后备电源系统电池容量大功率等级大，可在离网时给风力发电机组供电等优点，在主网断电时作为偏航系统后备电源使用，节省柴油发电机的成本，保证了风力发电机组在台风期间遇上断电等极端状况下的安全，同时储能式后备电源系统在主网带电时，可用作调峰调频，使风电场输出功率平滑，并使风力发电机组具备黑启动功能等优点，对比柴油发动机作后备电源，大大提高了利用率。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种风电场风力发电机组储能式后备电源系统，该系统接在风电场单个风力发电机组塔基变压器的400V交流侧，包括配备电池管理系统的电池柜和储能变流器PCS，所述电池柜与储能变流器PCS相连接，通过储能变流器PCS给电池柜内的电池组充放电，从而平滑风电场的输出功率，所述储能变流器PCS与电池管理系统通讯连接，通过储能变流器PCS的控制器接收电池管理系统的剩余电量信息，所述储能变流器PCS与风力发电机组的风机主控通讯连接，由该风机主控直接下达功率指令值到储能变流器PCS，实现对储能式后备电源系统的控制。

进一步，该系统采用室内安装方式安装在风力发电机组的塔筒内部。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

1、本实用新型能够提高风电机组抗台风能力，降低载荷设计，大大降低机组成本。

2、本实用新型能够以较低电池容量做到平滑风场输出功率，提高风电场发电质量。

3、本实用新型在弃风期间存储能量，提高经济效益。

4、本实用新型安装在风机塔筒内部，不会占用海上风电平台的宝贵面积，减少风电海上平台的建设成本，同时取代了柴油发电机，满足了新能源环保的要求。

附图说明