CN206932191U - 风光储混合发电系统 - Google Patents

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宋永端
李岳
赖俊峰
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Abstract

本实用新型公开了一种风光储混合发电系统，包括风力发电机组、光伏电池组、逆变器、储能系统、第一变压器、以及第一电路开关。本实用新型风光储混合发电系统，将储能系统和风力发电机机组与光伏电池组结合，能平抑风光混合发电输出功率波动，提高风光混合发电质量；且其能利用蓄电池高能量密度的优势，在用电低谷从电网购电储存电量，为超级电容器组充电，能提高风光储混合发电系统整体效益；同时还能利用超级电容功率密度大、可循环次数多、寿命长等优点，能延长储能系统的寿命。

Description

风光储混合发电系统
技术领域
本实用新型涉及发电技术领域，特别涉及一种结合风力发电、光伏发电、以及电能储存的混合发电系统。
背景技术
世界化石等不可再生能源存量紧缺，新能源如风能、太阳能等属于可再生资源，取之不尽、用之不竭，而且分布广泛、清洁无污染，近些年来得到世界各国的重视与研究。我国幅员辽阔，拥有丰富的风能与太阳能资源，因此风力发电和光伏发电在我国得到大力发展。但风力发电和光伏发电存在间歇性、随机性的特点，独立的风力发电站和光伏电站都无法提供连续稳定的能量。风能和太阳能在时间和地域上存在着天然的、强烈的互补特性，表现为白天光照充足，风能不足，夜间则相反；夏天光照充足，风能不足，冬天则相反。因此风光混合发电成为当下新能源发电首选，风光天然互补特性决定了风光混合发电能量的连续性与整体平稳性，但由于风力发电和光伏发电都还具有波动性，这会导致风光混合发电质量不高。
超级电容具有功率密度大、可循环次数多、寿命长、无污染的优点，但存在能量密度低的不足；传统蓄电池能量密度高，功率密度较大，但存在可循环次数少的不足。超级电容与蓄电池存在着功能互补性。储能系统可以快速吞吐功率，可以对风光混合发电的电能质量进行调节，降低发电波动性。从技术评价来看，风光储混合发电系统是一种合理的发电方式。
授权公告号为CN20596078U的实用新型专利公开了“一种风光储智能变电站用节能型一体化电源系统”，其使用蓄电池作为储能装置进行风光混合发电电能质量调节，但是蓄电池存在可循环充电次数少的缺陷，频繁充放电会对蓄电池本身造成不可逆转的影响，缩短蓄电池的寿命。
授权公告号为CN203617954U的实用新型专利公开了“一种新型风光储联合发电系统”，该系统综合风光储三种主要能量装置，但缺乏控制系统，存在新能源利用率低的不足。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种风光储混合发电系统，以提高风光储混合发电的质量，解决以蓄电池为储能系统循环充电次数少、风光储混合发电系统能源利用率不高的问题。
本实用新型风光储混合发电系统，包括风力发电机组、光伏电池组、逆变器、储能系统、第一变压器、以及第一电路开关；
所述光伏电池组与逆变器连接，所述逆变器通过电缆与第一变压器连接，所述第一电路开关用于连接第一变压器和电网；
所述风力发电机组通过电缆与第一变压器连接；
所述储能系统包括蓄电池组、第一超级电容器组、第二超级电容器组、双向直流变换器和双向交直流变换器；
所述蓄电池组的负极分别与第一超级电容器组和第二超级电容器组的负极连接，所述蓄电池组的正极通过第三电路开关分别与第一超级电容器组和第二超级电容器组的正极连接；
所述第一超级电容器组和第二超级电容器组的负极均与双向直流变换器的负极连接，第一超级电容器组和第二超级电容器组的正极均通过第四电路开关与双向直流变换器的正极连接；
所述双向直流变换器和双向交直流变换器连接，所述双向交直流变换器连接通过电缆分别与逆变器、风力发电机组、以及第一变压器连接。
进一步，所述风光储混合发电系统还包括第二变压器和第二电路开关，所述储能系统还通过第二电路开关与第二变压器连接，所述第二变压器用于将电网中的电能降压后输入储能系统。
进一步，所述风光储混合发电系统还包括测风塔、气象站、数据处理系统和风力发电机控制模块；
所述测风塔用于检测进入风力发电机组所处风场的风速，并将检测信号输入数据处理系统；
所述气象站用于检测进入风力发电机组所处环境的太阳光照强度和环境温度数据，并将检查信号输入数据处理系统；
所述数据处理系统用于对数据进行处理以得到风力发电系统最优输出功率预测数据，并将最优输出功率预测数据输入风力发电机控制模块；
所述风力发电机控制模块用于依据最优输出功率预测数据对风力发电机组进行控制，使风力发电机组输出功率跟踪最优输出功率。
进一步，所述风光储混合发电系统还包括储能系统控制模块，所述数据处理系统还用于对数据处理以得到经平滑后的风光储混合发电系统输出功率预测数据，并将经平滑后的输出功率预测数据传送给储能系统控制模块，所述储能系统控制模块用于在得到经平滑后的输出功率预测数据后，对储能系统的工作状态进行控制。
本实用新型的有益效果：
1、本实用新型风光储混合发电系统，将储能系统和风力发电机机组与光伏电池组结合，能平抑风光混合发电输出功率波动，提高风光混合发电质量。
2、本实用新型风光储混合发电系统，其能利用蓄电池高能量密度的优势，在用电低谷从电网购电储存电量，为超级电容器组充电，能提高风光储混合发电系统整体效益；同时还能利用超级电容功率密度大、可循环次数多、寿命长等优点，能延长储能系统的寿命。
3、本实用新型风光储混合发电系统，其能够预测未来一段时间风光储混合发电系统最优输出功率数据，通过控制系统控制风光储混合发电系统输出功率跟踪最优输出功率，提高能源利用率。
附图说明
图1为风光储混合发电系统的整体结构框图；
图2为储能系统的结构框图；
图3为储能系统的电路结构；
图中附图标记说明：1-光伏电池组，2-风力发电机组，3-储能系统，4-第一变压器，5-第二变压器，6-逆变器，7-第一电路开关，8-第二电路开关，9-测风塔，10-气象站，11-数据处理系统，12-风力发电机控制模块，13-储能系统控制模块，14-第一超级电容器组，15-第二超级电容器组，16-双向直流变换器，17-双向交直流变换器，18-蓄电池组，19-第三电路开关，20-第四电路开关。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
如图所示，本实施例风光储混合发电系统，包括风力发电机组2、光伏电池组1、逆变器6、储能系统3、第一变压器4、以及第一电路开关7。
所述光伏电池组与逆变器连接，所述逆变器通过电缆与第一变压器连接，所述第一电路开关用于连接第一变压器和电网。
所述风力发电机组通过电缆与第一变压器连接。
所述储能系统包括蓄电池组、第一超级电容器组、第二超级电容器组、双向直流变换器和双向交直流变换器。
所述蓄电池组的负极分别与第一超级电容器组和第二超级电容器组的负极连接，所述蓄电池组的正极通过第三电路开关分别与第一超级电容器组和第二超级电容器组的正极连接。
所述第一超级电容器组和第二超级电容器组的负极均与双向直流变换器的负极连接，第一超级电容器组和第二超级电容器组的正极均通过第四电路开关与双向直流变换器的正极连接。
所述双向直流变换器和双向交直流变换器连接，所述双向交直流变换器连接通过电缆分别与逆变器、风力发电机组、以及第一变压器连接。
本实施例风光储混合发电系统，将储能系统和风力发电机机组与光伏电池组结合，在电网用电量小时，风力发电机组和光伏电池组发出的电能可部分供给电网、部分存储于可储能系统中；当电网用电量大时，风力发电机组和光伏电池组发出的电能、以及储能系统中存储的电能都可输入电网。本实施例风光储混合发电系统，其将储能系统和风力发电机机组与光伏电池组结合，能平抑风光混合发电输出功率波动，提高风光混合发电质量。
并且其储能系统能利用超级电容功率密度大、可循环次数多、寿命长等优点，能延长储能系统的寿命，同时第一超级电容器组和第二超级电容器组还互为备用，提高了储能系统应对故障的能力。
本实施例风光储混合发电系统还包括第二变压器5和第二电路开关8，所述储能系统还通过第二电路开关与第二变压器连接，所述第二变压器用于将电网中的电能降压后输入储能系统。
本改进使得风光储混合发电系统还能利用蓄电池高能量密度的优势，在用电低谷从电网购电储存电量，为超级电容器组充电，能提高风光储混合发电系统整体效益。
本实施例风光储混合发电系统还包括测风塔9、气象站10、数据处理系统11和风力发电机控制模块13；
所述测风塔用于检测进入风力发电机组所处风场的风速，并将检测信号输入数据处理系统；
所述气象站用于检测进入风力发电机组所处环境的太阳光照强度和环境温度数据，并将检查信号输入数据处理系统；
所述数据处理系统用于对数据进行处理以得到风力发电系统最优输出功率预测数据，并将最优输出功率预测数据输入风力发电机控制模块；
所述风力发电机控制模块用于依据最优输出功率预测数据对风力发电机组进行控制，使风力发电机组输出功率跟踪最优输出功率。
本改进使得风光储混合发电系统能够预测未来一段时间风光储混合发电系统最优输出功率数据，通过控制系统控制风光储混合发电系统输出功率跟踪最优输出功率，提高能源利用率。
本实施例风光储混合发电系统还包括储能系统控制模块13，所述数据处理系统还用于对数据处理以得到经平滑后的风光储混合发电系统输出功率预测数据，并将经平滑后的输出功率预测数据传送给储能系统控制模块，所述储能系统控制模块用于在得到经平滑后的输出功率预测数据后，对储能系统的工作状态进行控制，提高了风光储混合发电系统的智能化程度。
例如当储能系统控制模块13得到平滑后的输出功率预测数据后，当第一超级电容器组14可以正常工作，第二超级电容器组15电量过低，则储能系统控制模块便控制第三电路开关19拨至A处，使第一超级电容器组14连入风光储混合发电系统，控制双向直流变换器16以及双向交直流变换器17，按照平滑数据进行充放电动作，控制第四电路开关20拨至B处，使第二超级电容器组15与蓄电池组18连接，蓄电池组为第二超级电容器组充电。最终，光伏电池组1，风力发电机组2，储能系统3将输出功率汇集到交流母线，通过第一变压器4、第一电路开关7，并入电网中。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种风光储混合发电系统，其特征在于：包括风力发电机组、光伏电池组、逆变器、储能系统、第一变压器、以及第一电路开关；
所述光伏电池组与逆变器连接，所述逆变器通过电缆与第一变压器连接，所述第一电路开关用于连接第一变压器和电网；
所述风力发电机组通过电缆与第一变压器连接；
所述储能系统包括蓄电池组、第一超级电容器组、第二超级电容器组、双向直流变换器和双向交直流变换器；
所述蓄电池组的负极分别与第一超级电容器组和第二超级电容器组的负极连接，所述蓄电池组的正极通过第三电路开关分别与第一超级电容器组和第二超级电容器组的正极连接；
所述第一超级电容器组和第二超级电容器组的负极均与双向直流变换器的负极连接，第一超级电容器组和第二超级电容器组的正极均通过第四电路开关与双向直流变换器的正极连接；
所述双向直流变换器和双向交直流变换器连接，所述双向交直流变换器连接通过电缆分别与逆变器、风力发电机组、以及第一变压器连接。
2.根据权利要求1所述的风光储混合发电系统，其特征在于：还包括第二变压器和第二电路开关，所述储能系统还通过第二电路开关与第二变压器连接，所述第二变压器用于将电网中的电能降压后输入储能系统。
3.根据权利要求1所述的风光储混合发电系统，其特征在于：还包括测风塔、气象站、数据处理系统和风力发电机控制模块；
所述测风塔用于检测进入风力发电机组所处风场的风速，并将检测信号输入数据处理系统；
所述气象站用于检测进入风力发电机组所处环境的太阳光照强度和环境温度数据，并将检查信号输入数据处理系统；
所述数据处理系统用于对数据进行处理以得到风力发电系统最优输出功率预测数据，并将最优输出功率预测数据输入风力发电机控制模块；
所述风力发电机控制模块用于依据最优输出功率预测数据对风力发电机组进行控制，使风力发电机组输出功率跟踪最优输出功率。
4.根据权利要求3所述的风光储混合发电系统，其特征在于：还包括储能系统控制模块，所述数据处理系统还用于对数据处理以得到经平滑后的风光储混合发电系统输出功率预测数据，并将经平滑后的输出功率预测数据传送给储能系统控制模块，所述储能系统控制模块用于在得到经平滑后的输出功率预测数据后，对储能系统的工作状态进行控制。
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