CN202914251U - 一种大型风电机组的辅助发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大型风电机组的辅助发电装置，其在大型风电机组机舱尾部固定安装一小型风力发电机组，小型风力发电机组分别与大型风电机组的PLC及小功率用电设备相连，用以为大型风电机组提供辅助及应急用电。本实用新型的大型风电机组的辅助发电装置，为大型风电机组断电时提供应急电源，便于工作人员对大型风电机组进行维护与检修，可以增加大型风电机组上网净功率，提高风电机组功率曲线，减轻大型风电机组单相用电造成的电源不平衡度，利用大型风电机组未捕捉的风能发电，从而增加风能利用率。

Description

一种大型风电机组的辅助发电装置

技术领域

本实用新型涉及一种风电机组的辅助发电装置，具体是涉及一种大型风电机组的辅助发电装置。

背景技术

随着兆瓦级风电机组的大规模应用，风电机组自身耗电也越来越大，由于风电机组自身耗电是取自电网电源，而且风电机组自身用电中有部分用电是单相用电，这对风电机组端口电源产生了不平衡，使得风电机组三相电源不平衡，虽然对风电机组正常发电所造成的影响不是很大，但对风电机组的控制存在一定的影响。另外，风电机组上网电量要求的是净功率，风电机组所发出来的电能减去自身损耗后才计为上网电量。如果自身损耗太大，则净上网电量将减少，所以风电机组自用电的多少直接影响风电机组额定上网电量，从而影响风电机组功率曲线。目前风电机组自用电都是来自电网取电，当电网故障或者是风电场线路检修时，整个风电机组将处于无电状态，如果是夜间停电，风电机组航灯也将停止工作，存在一定的安全隐患。

目前风电机组停电后风电机组完全停止，塔筒内无照明电源工作人员因为没有电源无法对其进行相关维护工作。所以目前风电场线路停电后，将无法利用风电机组停机的时间对其进行维护。目前，风电机组在天气比较寒冷的冬天停电后，因没有加热电源，所以只能在上电后长时间等待加热后才能起动风电机组。航灯在停电后也是不能工作的。

如果在停电时能有电源给加热器供电，则不但可以缩短风电机组起动时间，且可利用风电场停电的时间对风电机组进行检修与维护，那将增加风电场的经济效益，所以解决风电场停电时风电机组电源的问题是关键。

综上所述，风电机组需要一套独立的供电系统，来解决上述问题。本装置与方案的提出可以解决上述一些问题，从而增加风电机组的可利用率，优化风电机组相关性能，提高风电机组设备可靠性。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种大型风电机组的辅助发电装置，作为辅助供电系统，在线路停电时，为风电机组供电，减轻大型风电机组三相不平衡度，提高风电设备的安全可靠性。

为达上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种大型风电机组的辅助发电装置，其中，在大型风电机组机舱尾部固定安装一小型风力发电机组，小型风力发电机组分别与大型风电机组的PLC及小功率用电设备相连，用以为大型风电机组提供辅助及应急用电。

本实用新型还可通过以下技术方案进一步实现：

所述的大型风电机组的辅助发电装置，其中，所述小型风力发电机组包括固定安装在大型风电机组机舱尾部上方的小型风力发电机、辅助发电机控制系统及电能管理系统，辅助发电控制系统分别与小型风力发电机、电能管理系统及大型风电机组的PLC相连，电能管理系统分别与小型风力发电机、辅助发电控制系统、大型风电机组电源及大型风电机组小功率用电设备相连。

所述的大型风电机组的辅助发电装置，其中，所述电能管理系统内配设储能装置。

所述的大型风电机组的辅助发电装置，其中，所述小型风力发电机的叶轮和机轴外装设伴热带，伴热带与辅助发电控制系统相连，接收辅助发电控制系统发出的加热指令进行加热。

由于采用了以上技术方案，本实用新型具备如下技术效果：

1）、本实用新型的大型风电机组的辅助发电装置，在大型风电机组的机舱尾部上方安装小型风力发电机组，该小型风力发电机组可作为辅助供电系统独立运行，在线路停电时为大型风电机组提供应急用电，便于工作人员对大型风电机组进行维护和检修，并为夜间航灯供电，避免夜航灯断电引发的危险。同时还可为大型风电机组提供风速参考，这是由于小型风电机组的发电功率与风速间存在函数关系，可以根据功率计算出风速作为大型风电机组风速的参考，尤其是在大型风电机组风速仪发生故障或结冰时，更可作为大型风电机组风速的判断条件；

2）、本实用新型的大型风电机组的辅助发电装置，可以增加大型风电机组上网净功率，提高风电机组功率曲线，减轻大型风电机组单相用电造成的电源不平衡度，利用大型风电机组未捕捉的风能发电，从而增加风能利用率；

3）、本实用新型的大型风电机组的辅助发电装置，最佳采用垂直轴式永磁发电机组，无需进行偏航动作就可以吸收风能，而且对风的品质要求比较低，大型风电机组叶片后产生的湍流风就可以满足小型风力发电机的要求，可以正常发电；

4）、本实用新型的大型风电机组的辅助发电装置，还可以在电能管理系统中配有储能装置，当大型风电机组停电时，辅助发电控制系统自动检测到断电信号，启动储能装置，以确保工作人员对大型风电机组进行维护和检修。

5）、本实用新型的大型风电机组的辅助发电装置，还可以在小型风电机组的叶轮或发电机组机轴外装设伴热带，当冬天结冰时可以自动解冻。

附图说明

图1为本实用新型大型风电机组的辅助发电装置的结构示意图；

图2为本实用新型大型风电机组的辅助发电装置的控制原理示意图。

具体实施方式

如图1-2所示，在大型风电机组1的机舱11尾部固定安装一小型风力发电机组2，小型风力发电机组2分别与大型风电机组的PLC通信线路12及小功率辅助用电设备14相连，用以为大型风电机组提供辅助及应急用电。其中小型风力发电机组可采用现有的任一种小型风力发电机组，如中科恒源，浩凯科技，远东博力，绿电康科技公司生产的功率为几千瓦的风电机组及其控制系统，均可用于本实用新型。

下面以小型风力发电机组1采用垂直轴式永磁发电机组为例进行进一步说明。

参见图2所示，垂直轴式永磁发电机组包括固定安装在大型风电机组1的机舱尾部11上方的小型垂直轴风力发电机21、辅助发电机控制系统23及电能管理系统22，辅助发电控制系统23分别与小型垂直轴风力发电机21、电能管理系统22及大型风电机组的PLC通信线路12相连；电能管理系统22分别与小型垂直风力发电机21、辅助发电控制系统23、大型风电机组电源13及大型风电机组小功率用电设备14相连。电能管理系统可采用天津南大强芯，八叶厦门新能源科技公司，德州仪器等厂家生产的小型风力发电机组的电能管理系统。电能管理系统22内还可配设储能装置。小型垂直轴风力发电机21的叶轮和机轴外装设伴热带，伴热带与辅助发电控制系统23相连，接收辅助发电控制系统23发出的加热指令进行加热。

本实用新型利用大型风电机组剩余风能和大型风电机组停机时的风能进行辅助供电，小型垂直轴风力发电机21发电能通过电能管理系统22储存和使用。当储能装置能量达到设定值前，风电机组一部分自用电，如照明，加热，PLC供电等小功率用电设备使用电网电源供电；当储能设备达到设定值后，切换到辅助供电系统供电，当储能设备能量小于下限设定值时切换到电网电源供电。由于辅助发电装置采用垂直轴小型风力发电机组，无需进行偏航动作就可以吸收风能，而且对风的品质要求比较低，所以大型风电机组叶片后所产生的湍流风可以满足小型风力发电机的要求，可以正常发电。辅助发电控制系统23还具有小型风力发电机控制功能，对小型发电机进行控制。

辅助发电控制系统23可以通过电能管理系统22传来的小型发电机发电量信号对其进行计算，得出风电机组风速相关参考值，通过PLC通信线路12传给大型风电机组主控作为风速的参考，当大型风电机组风速仪出现故障或是冬天结冰不能正常使用时，可以将该信号作为辅助参考信号处理。小型风电机配有伴热带，防止冬天因风雪和霜将其冻结不能正常工作，该加热命令是由辅助发电控制系统23根据小型风电机的温度传感器信号，经过逻辑判断发出加热命令。

当风电场停电后，辅助发电控制系统23会自动检测到断电信号，启动储能装置，储能装置将不受上限充电设定值限制进行供电，确保工作人员对大型风电机组进行维护与检修。储能装置供电能量将受储能装置容量限制和风速限制。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限定。凡本领域的技术人员利用本实用新型的技术方案对上述实施例做出的任何等同的变动、修饰或演变等，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种大型风电机组的辅助发电装置，其特征在于：

在大型风电机组机舱的尾部固定安装一小型风力发电机组，小型风力发电机组分别与大型风电机组的PLC及小功率用电设备相连，用以为大型风电机组提供辅助及应急用电。

2.根据权利要求1所述的大型风电机组的辅助发电装置，其特征在于：

所述小型风力发电机组包括固定安装在大型风电机组机舱尾部上方的小型风力发电机、辅助发电机控制系统及电能管理系统，辅助发电控制系统分别与小型风力发电机、电能管理系统及大型风电机组的PLC相连，电能管理系统分别与小型风力发电机、辅助发电控制系统、大型风电机组电源及大型风电机组小功率用电设备相连。

3.根据权利要求2所述的大型风电机组的辅助发电装置，其特征在于：

所述电能管理系统内配设储能装置。

4.根据权利要求2或3中所述的大型风电机组的辅助发电装置，其特征在于：

所述小型风力发电机的叶轮和机轴外装设伴热带，伴热带与辅助发电控制系统相连，接收辅助发电控制系统发出的加热指令进行加热。

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