CN112803466A - 风储一体变流器、变流器和多能互补能源系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种风储一体变流器，包括功率装置、控制装置、并网装置和至少一个储能装置，各装置连接为一体；储能装置与功率装置的直流侧电连接；并网装置与功率装置的交流侧电连接；控制装置用于对储能装置、功率装置和并网装置进行控制。上述风储一体变流器中，储能装置、功率装置、控制装置和并网装置连接为一体，集成化程度高，避免各装置相互分体并在现场零散分布，能最大程度节约装配空间，并缩短上述各装置之间走线长度，节约成本。本发明还提供一种变流器、一种多能互补能源系统。

Description

风储一体变流器、变流器和多能互补能源系统

技术领域

本发明涉及风能利用技术领域，更具体地说，涉及一种风储一体变流器，一种变流器，还涉及一种多能互补能源系统。

背景技术

随着风能、光伏等新能源在发电行业的深入发展，风能、光伏和储能逐渐结合应用，多能互补能源系统应运而生。

多能互补能源系统中，风电设备的发电机受风力大小影响导致所发电为不规律频率的交流电，需利用变流器先整流为直流，再逆变为交流才能进行利用；其中，在风电设备发电量较多时，整流而成的部分直流电可存储至储能装置的储能电池中；在风电设备发电量较少时，储能电池可向变流器提供直流电并与风电设备所发电量整流而成的直流电一同逆变为交流电。

目前，变流器以及配套使用的储能装置、并网装置等相互分体，并分散布置在风电塔筒内，会占用较多的装配空间，且增大各装置之间走线长度，增加成本。

因此，如何节约变流器及其配套使用的各装置所占用的装配空间，又缩短各装置之间的走线长度、降低成本，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种风储一体变流器，其储能装置、功率装置、控制装置和并网装置连接为一体，集成化程度高，避免各装置相互分体并在现场零散布置，能最大程度节约现场装配空间，并缩短上述各装置之间走线长度，节约成本。本发明还提供一种变流器，其功率装置与配电变换集成装置、储能电池装置、控制装置和并网装置中的至少一个连接为一体，提高集成化程度，既减小装配空间，又缩短走线长度。本发明还提供一种应用上述变流器的多能互补能源系统，方便现场布置变流器，并且缩短走线长度、节约成本。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种风储一体变流器，包括功率装置、控制装置、并网装置和至少一个储能装置，各装置连接为一体；所述储能装置与所述功率装置的直流侧电连接；所述并网装置与所述功率装置的交流侧电连接；所述控制装置用于对所述储能装置、所述功率装置和所述并网装置进行控制。

优选的，上述风储一体变流器中，各装置呈一层布置或呈多层布置。

优选的，上述风储一体变流器中，各装置中部分装置沿第一方向排布形成第一装置组，所述第一装置组和其余装置沿第二方向排布；所述第一方向和所述第二方向相互垂直。

优选的，上述风储一体变流器中，所述控制装置和所述并网装置沿所述第一方向排布形成第一装置组；

所述第一装置组、所述功率装置和所述储能装置沿所述第二方向依次排列。

优选的，上述风储一体变流器中，所述风储一体变流器中各装置排列成多排，其中，第一排装置中部分装置先沿第一方向排列成装置组，然后再与其他装置沿第二排列成排；所述第一方向与所述第二方向垂直。

优选的，上述风储一体变流器中，所述储能装置包括储能电池装置和配电变换集成装置；所述配电变换集成装置内设有DCDC变换器和电池配电组件，用于对所述储能电池装置进行控制转换；所述储能电池装置通过所述配电变换集成装置与所述功率装置的直流侧电连接；所述配电变换集成装置由所述控制装置控制。

优选的，上述风储一体变流器中，所述储能电池装置为一个；或者

所述储能电池装置为多个，并且各所述储能电池装置依次排列形成储能排；所述配电变换集成装置和其余装置排列成装置排；储能排和装置排并列布置。

优选的，上述风储一体变流器中，所述储能电池装置和所述配电变换集成装置相邻布置。

优选的，上述风储一体变流器中，所述储能电池装置内设有模块化电池簇；所述模块化电池簇配有开关盒。

优选的，上述风储一体变流器中，所述配电变换集成装置上设有开关把手。

优选的，上述风储一体变流器中，所述风储一体变流器中各装置共用同一套冷却设备，各装置中仅部分装置共用同一套冷却设备，或者各装置分别应用不同的冷却设备。

一种变流器，包括功率装置，所述功率装置与配电变换集成装置、储能电池装置、控制装置和并网装置中的至少一个连接为一体；所述配电变换集成装置内设有DCDC变换器和电池配电组件，用于对所述储能电池装置进行控制转换；所述储能电池装置通过所述配电变换集成装置与所述功率装置的直流侧电连接；所述并网装置与所述功率装置的交流侧电连接；所述控制装置用于对所述储能电池装置、所述配电变换集成装置、所述功率装置和所述并网装置进行控制。

一种多能互补能源系统，包括变流器，所述变流器为上述技术方案中任意一项所述的风储一体变流器，或者为上述技术方案提供的变流器。

优选的，上述多能互补能源系统中，所述变流器布置在风电塔筒或集装箱内。

优选的，上述多能互补能源系统中，所述多能互补能源系统为风光互补能源系统或海上风储能源系统。

本发明提供一种风储一体变流器，包括功率装置、控制装置、并网装置和至少一个储能装置，各装置连接为一体；储能装置与功率装置的直流侧电连接；并网装置与功率装置的交流侧电连接；控制装置用于对储能装置、功率装置和并网装置进行控制。

上述风储一体变流器中，储能装置、功率装置、控制装置和并网装置连接为一体，集成化程度高，避免各装置相互分体并在现场零散分布，能最大程度节约装配空间，并缩短上述各装置之间走线长度，节约成本。

本发明还提供一种变流器，包括功率装置，还包括配电变换集成装置、储能电池装置、控制装置和并网装置中的至少一个；变流器中各装置连接为一体；配电变换集成装置内设有DCDC变换器和电池配电组件，用于对储能电池装置进行控制转换；储能电池装置通过配电变换集成装置与功率装置的直流侧电连接；并网装置与功率装置的交流侧电连接；控制装置用于对储能电池装置、配电变换集成装置、功率装置和并网装置进行控制。

该变流器中功率装置与配电变换集成装置、储能电池装置、控制装置和并网装置中的至少一个连接为一体，提高集成化程度，既减小装配空间，又缩短走线长度。

本发明还提供一种应用上述变流器的多能互补能源系统，方便现场布置变流器，并且节约走线长度、节约成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的第一种风储一体变流器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的第二种风储一体变流器的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的第三种风储一体变流器的结构示意图；

其中，图1-3中：

风储一体变流器001；储能电池装置101；模块化电池簇102；电池模组103；开关盒104；配电变换集成装置201；开关把手202；显示面板203；功率装置301；控制装置401；控制按钮402；并网装置501；冷却设备601。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种风储一体变流器，其储能装置、功率装置、控制装置和并网装置连接为一体，集成化程度高，避免各装置相互分体并在现场零散布置，能最大程度节约现场装配空间，并缩短上述各装置之间走线长度，节约成本。本发明实施例还公开一种变流器，其功率装置与配电变换集成装置、储能电池装置、控制装置和并网装置中的至少一个连接为一体，提高集成化程度，既减小装配空间，又缩短走线长度。本发明实施例还公开一种应用上述变流器的多能互补能源系统，方便现场布置变流器，并且缩短走线长度、节约成本。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明实施例提供一种风储一体变流器001，包括功率装置301、控制装置401、并网装置501和至少一个储能装置，各装置连接为一体；储能装置与功率装置301的直流侧电连接；并网装置501与功率装置301的交流侧电连接；控制装置401用于对储能装置、功率装置301和并网装置501进行控制。

上述风储一体变流器001中，储能装置、功率装置301、控制装置401和并网装置501连接为一体，集成化程度高，避免各装置相互分体并在现场零散分布，能最大程度节约装配空间，并缩短上述各装置之间走线长度，节约成本。

上述风储一体变流器001中，各装置可设置为呈一层布置或呈多层布置，本实施例不做限定。

由于上述风储一体变流器001中各装置尺寸不同，为了进一步缩小风储一体变流器001的外形尺寸，上述各装置中部分装置设置为沿第一方向排布形成第一装置组，第一装置组和其余装置沿第二方向排布；第一方向和第二方向相互垂直。

具体的，上述各装置中，外形尺寸较小的控制装置401和并网装置501沿第一方向排布形成第一装置组；

第一装置组、功率装置301和储能装置沿第二方向依次排列，如图1所示。

当然，上述风储一体变流器001中各装置可设置为排列成多排，其中，第一排装置中部分装置先沿第一方向排列成装置组，然后再与其他装置沿第二方向排列成排；第一方向与第二方向垂直。

上述储能装置可设置为仅包括储能电池装置101，优选设置为既包括储能电池装置101，又包括配电变换集成装置201；储能电池装置101、配电变换集成装置201、功率装置301、控制装置401和并网装置501连接为一体；配电变换集成装置201内设有DCDC变换器和电池配电组件，用于对储能电池装置101进行控制转换；储能电池装置101通过配电变换集成装置201与功率装置301的直流侧电连接；配电变换集成装置201由控制装置401控制。

本实施提供的风储一体变流器001中，电池配电组件和DCDC变换器整合为一个配电变换集成装置201，实现高度集中化，能进一步节省空间、降低成本。

当然，根据实际需要，上述电池配电组件和DCDC变换器还可拆分成两个装置，两个装置可分别与其它装置连接为一体，或者仅其中一个装置与其他装置连接为一体、另一装置独立布置，本实施不做限定。

上述储能电池装置101不仅能存储风电设备过多的发电量，还能在风电设备发电少时对电网进行补电，也可向风电塔筒内的装置供电。储能电池装置101可设置为一个，或者储能电池装置101设置为多个。在储能电池装置101为多个的方案中，各储能电池装置101依次排列形成储能排，配电变换集成装置201和其余装置排列成装置排；储能排和装置排并列布置，或者储能排布置在装置排的延长线上(如图2所示)。

优选的，上述风储一体变流器001中，储能电池装置101和配电变换集成装置201设置为相邻，以减小两者之间走线长度，降低成本。

具体的，上述实施例提供的风储一体变流器001中各装置可采用如下布置方式：

控制装置401和并网装置501沿第一方向排布形成装置组，该装置组与功率装置301、配电变换集成装置201沿第二方向排列形成第一排装置；储能电池装置101为多个，且各储能电池装置101沿第二方向依次排列形成第二排装置；两排装置并列布置并相互连接。

上述风储一体变流器001中，储能电池装置101内设有模块化电池簇102，方便拆装及维护。模块化电池簇102配有开关盒104，方便汇流及控制。具体的，储能电池装置101中模块化电池簇102为多簇，且各簇分别配备有不同的开关盒104。模块化电池簇102由多个电池模组103组装而成，方便维护。电池模组103可配有用于对该电池模组进行冷却的液冷板，或者配有用于进行风冷的通风道。

进行安装时，可在整个风储一体变流器001吊装前将电池模组103装配于储能电池装置101，也可在风储一体变流器001吊装安装完成后将电池模组103装配于储能电池装置101，以方便进行吊装操作。

上述风储一体变流器001中，配电变换集成装置201上设有开关把手202，用于手动开关使用。开关把手202可根据实际需要设置为一个或多个，本实施不做限定。配电变换集成装置201可配显示面板203，或不配置。控制装置401上设有控制按钮402。

优选的，上述实施例提供的风储一体变流器001中，各装置均设有冷却件，冷却件可设置为水冷件，或设置为风冷件，本实施例不做限定。

上述风储一体变流器001中，不同的装置可配置不同的冷却设备601，但为了简化结构，节约空间并节约成本，各装置优选设置为共用同一套冷却设备601。当然，各装置还可设置为仅部分装置共用同一套冷却设备601，其余装置配置不同的冷却设备601。冷却设备601用于配合各装置的冷却件对该装置进行散热。冷却装置601可独立布置，也可与其他装置连接为一体，如图3所示，本实施例不做限定。

本实施例提供的风储一体变流器001在满足相同效果的前提下，其体积小、占地面积小，安装效率高，且成本低，能有效解决现有技术中变流器及其相关装置在风电塔筒内布局困难的问题。

本发明实施例还提供一种变流器，包括功率装置301，还包括配电变换集成装置201、储能电池装置101、控制装置401和并网装置501中的至少一个；该变流器中各装置连接为一体；配电变换集成装置201内设有DCDC变换器和电池配电组件，用于对储能电池装置101进行控制转换；储能电池装置101通过配电变换集成装置201与功率装置301的直流侧电连接；并网装置501与功率装置301的交流侧电连接；控制装置用于对储能电池装置101、配电变换集成装置201、功率装置301和并网装置501进行控制。

显然，本实施例提供的变流器中，功率装置301与配电变换集成装置201、储能电池装置101、控制装置401和并网装置501四者中的至少一个连接为一体，相比于现有技术中各装置相互分体的方案，集成化程度高，且灵活程度高，能根据实际需要对上述各装置进行组装连接，实现完全适配安装现场(如风电塔筒内部或者集装箱内部)的情况。

上述变流器中，配电变换集成装置201、储能电池装置101、控制装置401和并网装置501中未与功率装置301连接为一体的装置，可根据需要独立布置，或者与其他装置连接为一体，本实施例不做限定。

本发明实施例还提供一种多能互补能源系统，包括变流器，变流器为上述实施例提供的风储一体变流器001，或者为上述实施例提供的变流器。

上述多能互补能源系统中，变流器布置在风电塔筒内或者布置在集装箱内。

上述多能互补能源系统为风光互补能源系统或海上风储能源系统。

本实施例提供的多能互补能源系统应用上述实施例提供的变流器，方便现场布置该变流器，并且节约走线长度、节约成本。当然，本实施例提供的多能互补能源系统还具有上述实施例提供的有关变流器的其他效果，在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (15)

1.一种风储一体变流器，其特征在于，包括功率装置、控制装置、并网装置和至少一个储能装置，各装置连接为一体；所述储能装置与所述功率装置的直流侧电连接；所述并网装置与所述功率装置的交流侧电连接；所述控制装置用于对所述储能装置、所述功率装置和所述并网装置进行控制。

2.根据权利要求1所述的风储一体变流器，其特征在于，各装置呈一层布置或呈多层布置。

3.根据权利要求2所述的风储一体变流器，其特征在于，各装置中部分装置沿第一方向排布形成第一装置组，所述第一装置组和其余装置沿第二方向排布；所述第一方向和所述第二方向相互垂直。

4.根据权利要求3所述的风储一体变流器，其特征在于，所述控制装置和所述并网装置沿所述第一方向排布形成第一装置组；

所述第一装置组、所述功率装置和所述储能装置沿所述第二方向依次排列。

5.根据权利要求2所述的风储一体变流器，其特征在于，所述风储一体变流器中各装置排列成多排，其中，第一排装置中部分装置先沿第一方向排列成装置组，然后再与其他装置沿第二排列成排；所述第一方向与所述第二方向垂直。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的风储一体变流器，其特征在于，所述储能装置包括储能电池装置和配电变换集成装置；所述配电变换集成装置内设有DCDC变换器和电池配电组件，用于对所述储能电池装置进行控制转换；所述储能电池装置通过所述配电变换集成装置与所述功率装置的直流侧电连接；所述配电变换集成装置由所述控制装置控制。

7.根据权利要求6所述的风储一体变流器，其特征在于，所述储能电池装置为一个；或者

所述储能电池装置为多个，并且各所述储能电池装置依次排列形成储能排；所述配电变换集成装置和其余装置排列成装置排；储能排和装置排并列布置。

8.根据权利要求6所述的风储一体变流器，其特征在于，所述储能电池装置和所述配电变换集成装置相邻布置。

9.根据权利要求6所述的风储一体变流器，其特征在于，所述储能电池装置内设有模块化电池簇；所述模块化电池簇配有开关盒。

10.根据权利要求6所述的风储一体变流器，其特征在于，所述配电变换集成装置上设有开关把手。

11.根据权利要求1所述的风储一体变流器，其特征在于，所述风储一体变流器中各装置共用同一套冷却设备，各装置中仅部分装置共用同一套冷却设备，或者各装置分别应用不同的冷却设备。

12.一种变流器，其特征在于，包括功率装置，所述功率装置与配电变换集成装置、储能电池装置、控制装置和并网装置中的至少一个连接为一体；所述配电变换集成装置内设有DCDC变换器和电池配电组件，用于对所述储能电池装置进行控制转换；所述储能电池装置通过所述配电变换集成装置与所述功率装置的直流侧电连接；所述并网装置与所述功率装置的交流侧电连接；所述控制装置用于对所述储能电池装置、所述配电变换集成装置、所述功率装置和所述并网装置进行控制。

13.一种多能互补能源系统，包括变流器，其特征在于，所述变流器为权利要求1-11任意一项所述的风储一体变流器，或者为权利要求12提供的变流器。

14.根据权利要求13所述的多能互补能源系统，其特征在于，所述变流器布置在风电塔筒或集装箱内。

15.根据权利要求13所述的多能互补能源系统，其特征在于，所述多能互补能源系统为风光互补能源系统或海上风储能源系统。

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