CN205051360U - 一种含分布式电源的输电网结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种含分布式电源的输电网结构，所述分布式电源包括旋转型分布式电源和逆变型分布式电源；所述逆变型分布式电源分布在城市，所述旋转型分布式电源分布在乡村。本实用新型通过不同类型、不同容量分布式电源合理接入电网的不同位置,减少对电网拓扑结构及潮流分布的影响，为建立坚强的智能电网奠定基础。

Description

一种含分布式电源的输电网结构

技术领域

本实用新型属于配电网络领域，特别是涉及到一种含分布式电源的输电网结构。

背景技术

随着现代化水平的不断提高，社会对电力的依赖程度日益增强，电网的安全稳定运行与国民经济和社会生活紧密相关。电网规模日益扩大和电网大规模互联是现代电力系统发展的一个趋势。

在电网规划中，大力发展分布式电源来缓解能源和环境的双重压力成为国际能源发展的潮流，分布式发电具有集中式发电无可比拟的优势，但是,分布式能源接入后，电网的潮流分布、可靠性、继电保护、规划等也都发生了变化,因此,需要将电网脆弱性改善作为分布式电源配置的考虑因素，尽量减少分布式电源接入对电网的冲击作用，保证电网安全可靠的运行。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提出一种含分布式电源的输电网结构，通过不同类型、不同容量分布式电源合理接入电网的不同位置,减少对电网拓扑结构及潮流分布的影响，为建立坚强的智能电网奠定基础。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：一种含分布式电源的输电网结构，所述分布式电源包括旋转型分布式电源和逆变型分布式电源；所述逆变型分布式电源分布在城市，所述旋转型分布式电源分布在乡村；

所述旋转型分布式电源包括永磁同步风力发电系统和双馈异步风力发电系统；所述双馈异步风力发电系统通过异步电机并网，分布于乡村发电量需求高的地区；所述永磁同步风力发电系统采用同步电机并网，分布于乡村发电量需求中等的地区；

所述逆变型分布式电源包括光伏发电系统，所述光伏发电系统通过并网逆变器接入电网。

优选的，所述光伏发电系统包括太阳能电池阵列、MPPT控制器、电力电子并网装置；所述太阳能电池阵列通过MPPT控制器进行最大功率控制后，由电力电子并网装置接入电网。

优选的，所述永磁同步风力发电系统包括风机、永磁同步电机、全功率变频器，所述风机连接永磁同步电机,通过两个全功率变频器与电网相连。

优选的，所述双馈异步风力发电系统包括风机、齿轮箱、双馈电机，所述风机通过齿轮箱连接双馈电机，所述双馈电机的定子与电网直接连接、转子通过变频器连接到电网中。

进一步的，所述旋转型分布式电源还包括异步发电机直接并网风力发电系统，分布于乡村发电量需求低的地区。

更进一步的，所述异步发电机直接并网风力发电系统的风机通过齿轮箱连接异步电机，所述异步电机直接接入电网，同时设有电容器组进行无功补偿。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种含分布式电源的输电网结构具有以下优势：

(1)城市区域内太阳能资源丰富，且由于地区面积受限，风力发电系统建设条件不足，因此主要发展光伏发电系统，光伏发电系统全天整体出力情况较好，特定时段光能利用率较高。

(2)乡村区域内风力资源较为丰富，适于开发建设风力发电系统。风力发电系统以分散接入配电网的方式运行，由于分布式电源相互独立，因此可以避免发生大规模停电事故，提高区域内供电可靠性。

(3)双馈异步风力发电系统转子侧通过变频器并网，可对有功和无功进行控制，不需要无功补偿装置；风机采用变桨距控制，可以追踪最大风能，提高风能利用率，由于转子侧采用电力电子接口，可降低输出功率的波动，提高电能质量；此外，由于变频器接在转子侧，相对于装在定子侧的全功率变频器，损耗及投资大大降低。因此，适用于大型风力发电机组。

异步发电机直接并网风力发电系统结构简单、成本低，适用于容量通常较小的风力发电系统。

所述永磁同步风力发电系统省去风机与发电机之间的传动机构，降低系统成本，并增加系统的可靠性，适用于容量中等的风力发电系统。

上述3种风力发电系统分别分布于乡村发电量希求不同的区域，紧靠用户，大大减少了输配电网络的成本和损耗，电价更具竞争力；占地少，升级扩容方便，对环境的影响轻微；规划和建设周期短，而且投资少，见效快；可按需发电，调峰方便。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为光伏发电系统结构示意图。

图3为永磁同步风力发电系统的结构示意图。

图4为双馈异步风力发电系统的结构示意图。

图5为异步发电机直接并网风力发电系统的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

当前输电网大多通过集中发电集中上网的开发方式，应用较为广泛，但是为了同时满足电力系统经济性、可靠性、安全性等越来越多的要求，需要大力发展分布式电源。

大部分输电网所在的地区，有丰富的太阳能和风能等新能源，可采用分布式电源小容量接入配电网的方式对自然资源进行利用。

如图1所示，本实用新型包括旋转型分布式电源和逆变型分布式电源；所述旋转型分布式电源包括永磁同步风力发电系统和双馈异步风力发电系统；所述双馈异步风力发电系统通过异步电机并网，分布于乡村发电量需求高的地区；所述永磁同步风力发电系统采用同步电机并网，分布于乡村发电量需求中等的地区；所述旋转型分布式电源还包括异步发电机直接并网风力发电系统，分布于乡村发电量需求低的地区。

所述逆变型分布式电源包括光伏发电系统，所述光伏发电系统通过并网逆变器接入电网，分布在城市区域。

如图2所示，光伏发电系统通过把太阳能转化为电能，通过并网逆变器等电力电子装置将直流电变换为交流电后接入电网。光伏阵列自身具有的伏安特性使其必须通过最大功率跟踪环节才能获得理想的运行效率。同时，为了提高光伏阵列并网运行的安全性和可靠性，光伏发电系统还需要并网控制环节，以保证光伏阵列的输出在较大范围内变化时，始终以较高的效率进行电能变换。光伏电池阵列、电力电子并网装置、最大功率控制等几部分构成了一个完整的光伏并网发电系统。光伏发电系统全天整体出力情况较好，最大出力主要集中在12：00到15：00(北京时间)，且该时段光能利用率较高。

如图3所示，永磁同步风力发电系统通过两个全功率变频器与电网相连。变频器可将频率变化的电能转换为与电网频率相同的恒频电能，而发电机可以在不同的频率下运行。这种类型风力发电系统的发电机一般采用低速多极永磁同步发电机，可省去风机与发电机之间的传动机构，降低系统成本，并增加系统的可靠性。此外，这种类型的风力发电系统也可以采用普通同步发电机或异步发电机通过变频器并网，但由于发电机转速较高，风机与发电机间需要通过齿轮箱进行啮合。

永磁同步直驱风力发电系统需要通过变频器并网，造价较为昂贵，而且有一定的能量损耗，但相对传统的恒速恒频风电系统，同样具有较大的优势：定子侧通过变频器并网，可以控制有功和无功，不需要并联电容器作无功补偿装置，提高了电网的动态特性；风机采用变桨距控制可以追踪最大风能，提高风能利用率；定子通过两个全功率变频器并网，在大型发电系统的应用中，还可以考虑与直流输电的换流站相连，以直流电的形式向电网供电。

如图4所示，双馈异步风力发电系统的控制方式为变桨距控制，从而使风机在较大范围内按最佳参数运行，提高了风能利用率。同时双馈电机的定子与电网直接连接，转子通过变频器连接到电网中，变频器可以改变发电机转子输入电流的频率，进而可以保证发电机定子输出跟电网频率保持同步，实现变速恒频控制。

双馈风力发电系统最大的优点是可实现能量双向流动，当风机运行在超同步速度时，功率从转子流向电网；而当运行在次同步速度时，功率从电网流向转子。相对于恒频/恒速风力发电系统，双馈风力发电系统控制方式相对复杂，机组价格昂贵，但性能上较恒频/恒速风力机具有较大的优势：转子侧通过变频器并网，可对有功和无功进行控制，不需要无功补偿装置；风机采用变桨距控制，可以追踪最大风能，提高风能利用率；由于转子侧采用电力电子接口，可降低输出功率的波动，提高电能质量；此外，由于变频器接在转子侧，相对于装在定子侧的全功率变频器，损耗及投资大大降低。因此，目前的大型风力发电机组一般是这种变桨距控制的双馈式风力发电机组。

如图5所示，异步发电机直接并网风力发电系统中，发电机直接与电网相连，在风速变化时，采用定桨距控制或者失速控制维持发电机转速恒定。一般以异步发电机直接并网的形式较为常见，这种类型风力发电系统的优点是结构简单、成本低，但缺点也比较明显，如：无功不可控，需要电容器组或SVC进行无功补偿；功率输出波动较大；风速的改变通常会使风机偏离最佳运行转速，降低了运行效率。由于这些缺点的存在，这种风力发电系统的容量通常较小，在低压系统中较为常见。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种含分布式电源的输电网结构，其特征在于：所述分布式电源包括旋转型分布式电源和逆变型分布式电源；所述逆变型分布式电源分布在城市，所述旋转型分布式电源分布在乡村；

所述旋转型分布式电源包括永磁同步风力发电系统和双馈异步风力发电系统；所述双馈异步风力发电系统通过异步电机并网，分布于乡村发电量需求高的地区；所述永磁同步风力发电系统采用同步电机并网，分布于乡村发电量需求中等的地区；

所述逆变型分布式电源包括光伏发电系统，所述光伏发电系统通过并网逆变器接入电网。

2.根据权利要求1所述的一种含分布式电源的输电网结构，其特征在于：所述光伏发电系统包括太阳能电池阵列、MPPT控制器、电力电子并网装置；所述太阳能电池阵列通过MPPT控制器进行最大功率控制后，由电力电子并网装置接入电网。

3.根据权利要求1所述的一种含分布式电源的输电网结构，其特征在于：所述永磁同步风力发电系统包括风机、永磁同步电机、全功率变频器，所述风机连接永磁同步电机,通过两个全功率变频器与电网相连。

4.根据权利要求1所述的一种含分布式电源的输电网结构，其特征在于：所述双馈异步风力发电系统包括风机、齿轮箱、双馈电机，所述风机通过齿轮箱连接双馈电机，所述双馈电机的定子与电网直接连接、转子通过变频器连接到电网中。

5.根据权利要求1所述的一种含分布式电源的输电网结构，其特征在于：所述旋转型分布式电源还包括异步发电机直接并网风力发电系统，分布于乡村发电量需求低的地区。

6.根据权利要求5所述的一种含分布式电源的输电网结构，其特征在于：所述异步发电机直接并网风力发电系统的风机通过齿轮箱连接异步电机，所述异步电机直接接入电网，同时设有电容器组进行无功补偿。