TWI449838B - 整合風力發電及潮汐能發電的系統及方法 - Google Patents

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Description

整合風力發電及潮汐能發電的系統及方法
本發明是關於整合潮汐能發電與風力發電的系統及方法，特別是關於整合利用離岸式風場的風力發電與潮汐能發電的系統及方法。
近年來由於石化燃料價格上漲，且利用石化燃料的發電會造成溫室效應，破壞生態與環境，因此各國紛紛尋求不破壞地球環境的替代能源。再生能源無疑是替代能源中最佳的選擇之一，例如風能、太陽能、海洋能、及水力等。海洋能的種類包含潮汐能、潮汐能、溫差之電能、及離岸風能等。
請參閱第一圖，其為習知潮汐發電與風力發電結合的系統10的示意圖。在台灣新型專利證書號I307995中，提出了一種潮汐發電與風力發電結合的系統10，該潮汐發電與風力發電結合的系統10包含一堤霸101、一潮池102、一閥門103、一水輪機104、一潮汐切換裝置105、一傳動機構106、一定向裝置107、一發電機108、一支架109、一風力機110、及一海洋21。
該堤霸101圍築成潮池102，於堤霸101裝設有閥門103與水輪機104，可經由操作閥門13使潮池102內的水流向海洋111，或是使海洋111的水流向潮池102內而推動水輪機104。堤霸101可當作風力發電的基座，於堤霸101裝設支架109，在支架109上裝設風力機110再帶動發電機108發電，因此可達到利用潮汐與風力發電的目的。
潮汐能發電是海洋能研究的重要發展之一，潮汐能發電利用潮汐來發電，潮汐會引發海水垂直的水位差與海水水平的移動，利用海水垂直的水位差來發電為潮差發電，利用海水水平的移動來發電為潮流發電，潮流發電只需在海中設立海流發電機就可以擷取海流的動能，並將之轉換成電能。目前所發展的潮流渦輪機依照轉軸平行於海平面或垂直海平面可分成水平渦輪機與垂直渦輪機。
Yuen等人於2009年提出一套垂直軸潮流渦輪機搭配低轉速永磁式發電機以運用於潮流發電系統。文中闡述若將潮流渦輪機控制於不同潮流流速下所對應之最佳轉速，便可令渦輪機運作於最佳翼端速度比，使得渦輪機可於該潮流流速下擷取到其所可能擷取之最大機械功率。作者於該文中提出了三種不同架構之垂直軸潮流渦輪機，並比較此三種渦輪機搭配低轉速永磁發電機於不同轉速與不同負載量時之穩態分析結果，包括模擬結果與實測結果相互比對。最後作者以不同軟體分析此潮流發電架構之轉速限制與溫度限制，並證實於正常工作範圍中，此潮流發電架構並不會超出其限制而對機組造成傷害。
Yao等人於2009年提出一套包含離岸式風場與潮流場之混合式再生能源系統，並於文中提出該再生能源系統之動態模型及控制架構。作者採用渦輪機直接驅動永磁式發電機以輸出電能，並於文中推導永磁發電機之直交軸(轉子參考軸)模型。文中亦提出利用脈寬調變(pulse width modulation,PWM)所控制之整流器(rectifier)來控制發電機轉子之轉速，藉此達到最大功率追蹤之目的。最後作者以MATLAB/Simulink軟體建立模擬架構，以證實所提出系統之可行性。
傳統潮汐能發電裝置透過曲柄、曲軸等方式將線性移動轉成旋轉移動，再透過齒輪箱提高轉速連接旋轉型發電機，此種發電方式經過中間能量轉換後造成能量的損失。
本案提出不同於傳統潮汐能發電裝置，而且整合潮汐能發電與風力發電，以及電力的控制。
發明人構思各國積極發展綠色能源，主要應以國情為依歸。台灣的地理環境，在秋冬季節長達半年的東北季風，夏季又有西南季風。如此之海島除太陽能及水力之外，尚有極豐富的潮汐能可與離岸風能結合，因而產生本發明「整合風力發電與潮汐能發電的系統及方法」。
此外由於本發明的整體機組同時整合著風力發電與潮汐能發電的系統，當外在之環境，如風力發電量不足的季節，仍然有潮汐能發電可以彌補。不至於造成單獨一種發電系統，可能受到外在環境之因素，呈現經濟效能短缺之缺憾。
本案提出離岸式風場、無壩體式之潮流場發電系統與飛輪儲能系統等，以永磁式發電機組運用於潮流場發電系統中，並將飛輪儲能系統併聯至混合式再生能源系統之共同交流匯流排上，飛輪儲能系統可適當儲能與釋能以穩定電力的傳送。
本發明分別建立聚集等效離岸式風場、潮汐場、變頻變壓器、飛輪儲能系統與高壓直流傳輸系統等數學模型，並利用所建立之模型提出三個系統架構，分別為(1)整合離岸式風場與沿岸潮汐場加入變頻變壓器並聯市電系統。(2)整合離岸式風場與沿岸潮汐場加入飛輪儲能系統並聯市電系統。(3)整合離岸式風場與沿岸潮汐場加入高壓直流傳輸系統並聯市電系統。
發明人並分別完成三個架構之系統穩態分析，內容包含在不同條件下之穩態工作點以及特徵值分析，藉穩態工作點分析判別系統於各種狀況下是否可工作於正常範圍，亦藉由特徵值分析出當系統發生干擾時是否仍可維持穩定。
此外發明人亦分別完成三個架構之動態分析，內容包含將系統加入各種干擾後驗證系統是否仍可維持正常運轉，在各系統控制器設計部分，本發明中三個系統架構皆採用工業程序控制常用的「比例-積分-微分」(proportional-integral-derivative,PID)控制器，以改善系統阻尼，當系統在遭受干擾時可以加速系統回復至穩定並減少系統因干擾所產生的振盪情形。從表1至表2的數據，可顯示本發明「整合風力發電與潮汐能發電的系統及方法」，已經達到可產業實施階段。
本案提出一種整合風力發電與潮汐能發電的系統及方法，匯整單一發電系統的電力而產生比單一發電種類更大的發電量，以提供用戶端足夠的電力供給。
依據上述構想，一種整合潮汐能發電與風力發電的系統被提出，該整合潮汐能發電與風力發電的系統包含一風力發電裝置、一潮汐能發電裝置、及一電力整合裝置。該風力發電裝置產生一第一電壓。該潮汐能發電裝置產生一第二電壓。該電力整合裝置用以整合該第一電壓及該第二電壓以供進一步利用。
依據上述構想，一種整合發電系統被提出，該整合發電系統包含一第一發電裝置、一第二發電裝置、及一電力整合裝置。該第一發電裝置產生一第一電壓。該第二發電裝置，其發電方式相異於該第一發電裝置之一發電方式，並產生一第二電壓。一電力整合裝置用以整合該第一電壓及該第二電壓以供進一步利用。
依據上述構想，一種整合發電系統被提出，該整合發電系統包含一第一發電裝置、一第二發電裝置、及一發電整合裝置。該第二發電裝置，其發電方式相異於該第一發電裝置之一發電方式。該發電整合裝置用以整合該第一發電裝置及該第二發電裝置以供進一步利用。
依據上述構想，一種整合風力發電與潮汐能發電的方法被提出，該方法包含下列步驟：一電壓產生步驟：利用風力發電產生一第一電壓及利用潮汐能發電產生一第二電壓。一整流與換流步驟：將該第二電壓進行整流與換流。一升壓步驟：將該第一電壓升壓至一第三電壓，該第二電壓經整流-換流裝置後升壓至該第三電壓。一穩壓步驟：對該第三電壓作穩壓。
請參閱第二圖，其為本案第一較佳實施例整合潮汐能發電與風力發電的系統的示意圖。該整合潮汐能發電與風力發電的系統20包含一風力發電裝置21、一潮汐能發電裝置22、及一電力整合裝置23。該風力發電裝置21產生一第一電壓V 1 。該潮汐能發電裝置22產生一第二電壓V 2 。該電力整合裝置23用以整合該第一電壓V 1 及該第二電壓V 2 以供進一步利用。該風力發電裝置21包括雙饋式感應發電機，該潮汐能發電裝置22包括一無壩體式潮流渦輪發電機，該電力整合裝置23可以為一發電整合裝置。
該整合潮汐能發電與風力發電的系統20還包含一整流-換流裝置28。潮汐能發電裝置22所產生的第二電壓V 2 經過該整流-換流裝置28後，再進行後續的升壓。
在第二圖中，該電力整合裝置23包含一第一升壓裝置231、一第二升壓裝置232、一第三升壓裝置233、及一匯流排234。該第一升壓裝置231及該第二升壓裝置232藉由匯流排234相連接。該第一升壓裝置231將該第一電壓V 1 升壓至一第三電壓V 3 ，該第二升壓裝置232將該第二電壓V 2 經整流-換流裝置28後升壓至該第三電壓V 3 。該整合潮汐能發電與風力發電的系統20還包含一穩壓系統24，該穩壓系統24與該第三升壓裝置233連接，並對該第三電壓V 3 作穩壓。
在第二圖中，若該潮汐能發電裝置22為一無壩體式潮流渦輪發電機時，該風力發電裝置21與該潮汐能發電裝置22分別產生80 MW(百萬瓦)與40 MW(百萬瓦)的功率。風力發電裝置21所產生的0.69 kV交流電壓與潮汐能發電裝置22經過整流-換流裝置28後所產生的0.69 kV交流電壓，分別經過該第一升壓裝置231與該第二升壓裝置232升壓至23 kV，然後藉由匯流排234將該風力發電裝置21與該潮汐能發電裝置22所產生的電力匯整在一起。該穩壓系統24包含一變頻變壓器25及一直流馬達控制器27，該變頻變壓器25與該第三升壓裝置233連接，並對該第三電壓V 3 即23 kV作穩壓，該第三升壓裝置233再將23 kV升壓至161 kV，以提供市電V inf1 的使用。
在另一較佳實施例中，在第二圖中的整合潮汐能發電與風力發電的系統20包含整合潮汐能發電與風力發電的系統26，該整合潮汐能發電與風力發電的系統26包含該風力發電裝置21、該潮汐能發電裝置22、該第一升壓裝置231、該第二升壓裝置232、及匯流排234。此實施例特別是當用電的設施位於沿岸時，則傳輸電力的裝置例如第三升壓裝置233以及穩壓系統24皆可以省略，以減少電力在轉換過程中的損失。
請再一次參閱第二圖，該變頻變壓器25包括一直流馬達251、一轉子252、及一定子253。該直流馬達251產生一力矩254施加於轉子252，該直流馬達控制器27偵測該第三電壓V 3 的變動以調變一控制電壓V C 的正負與大小，藉以調整力矩254的方向與大小，當第三電壓V 3 發生擾動時，藉由上述力矩254的控制就可達到穩壓的功能。例如，當第三電壓V 3 增加時，該直流馬達251產生的力矩254以相反於轉子轉動的方向施加於轉子252；當第三電壓V 3 減少時，該直流馬達251產生的力矩254以相同於轉子轉動的方向施加於轉子252；當第三電壓V 3 不變時，該直流馬達251不產生力矩254。
請參閱第三圖，其為本案第二較佳實施例整合潮汐能發電與風力發電的系統的示意圖。該整合潮汐能發電與風力發電的系統30包含一風力發電裝置31、一潮汐能發電裝置32、及一電力整合裝置33。該風力發電裝置31產生一第一電壓V 4 。該潮汐能發電裝置32產生一第二電壓V 5 。該電力整合裝置33用以整合該第一電壓V 4 及該第二電壓V 5 以供進一步利用。
該整合潮汐能發電與風力發電的系統30還包含一整流-換流裝置36。潮汐能發電裝置32所產生的第二電壓V 5 經過該整流-換流裝置36後，再進行後續的升壓。
該電力整合裝置33包含一第一升壓裝置331、一第二升壓裝置332、一第三升壓裝置333、及一匯流排334。該第一升壓裝置331及該第二升壓裝置332藉由匯流排334相連接。該第一升壓裝置331將該第一電壓V 4 升壓至一第三電壓V 6 ，該第二升壓裝置332將該第二電壓V 5 經整流-換流裝置36後升壓至該第三電壓V 6 。該整合潮汐能發電與風力發電的系統30還包含一穩壓系統34，該穩壓系統34與該第三升壓裝置333連接，並對該第三電壓V 6 作穩壓。
當該潮汐發電裝置為無壩體式潮流渦輪發電機時，該風力發電裝置31與該潮汐能發電裝置32分別產生80 MW(百萬瓦)與40 MW(百萬瓦)的功率。風力發電裝置31所產生的0.69 kV交流電壓與潮汐能發電裝置32經整流-換流裝置36所產生的0.69 kV交流電壓，分別經過該第一升壓裝置331與該第二升壓裝置332升壓至23 kV，然後藉由匯流排334將該風力發電裝置31與該潮汐能發電裝置32所產生的電力匯整在一起。該穩壓系統34為一飛輪儲能系統35，該飛輪儲能系統35與該第三升壓裝置333連接，並對該第三電壓V 6 即23 kV作穩壓，該第三升壓裝置333再將23 kV升壓至161 kV，以提供市電V inf2 的使用。
在第三圖中，該飛輪儲能系統35包含一飛輪電機351、飛輪端整流器352、系統端整流器353、及一補償控制單元354。飛輪電機351包含一慣性質量飛輪3511，該慣性質量飛輪3511以高速旋轉的方式將匯流排334上的電能轉以動能的形式儲存，該飛輪儲能系統35使用飛輪電機351作為電能與動能之間的能量轉換裝置，當該飛輪電機351中的能量由電能轉換為動能時，該飛輪電機351處於馬達模式，因此該慣性質量飛輪3511的轉速會增加；當該飛輪電機中的能量由動能轉換為電能時，該飛輪電機351處於發電機模式，並輸出轉換後的電能以補償該飛輪儲能系統35。飛輪電機351一開始必須提供電源來啟動，然後就可提供儲能或發電的功能。
在第三圖中，該控制補償單元354偵測匯流排334上的第三電壓V 6 ，用以控制該飛輪端整流器352及該系統端整流器353。當該第三電壓V 6 的值小於一參考值時，該補償控制單元354以控制信號ctrl1控制該飛輪端整流器352將飛輪電機351所輸出的交流電壓V fw 轉換成直流電壓V dc1 ，然後該補償控制單元354以控制信號ctrl2控制該系統端整流器353將直流電壓V dc1 ，轉換成交流電壓V ac1 以補償該第三電壓V 6 。當該第三電壓V 6 的值大於該參考值時，該補償控制單元354以控制信號ctrl2控制該系統端整流器353將匯流排334上的一差值電壓V acs 轉換成直流電壓V dcs ，其中該差值電壓V acs 為該第三電壓V 6 的值減去該參考值，然後該補償控制單元354以控制信號ctrl1控制該飛輪端整流器352將直流電壓V dcs ，轉換成交流電壓V fws ，交流電壓V fws 輸入該飛輪電機351，該飛輪電機351將電能轉換為動能以使該慣性質量飛輪3511以動能的方式將能量儲存起來。當風力發電裝置31因風速的變動而使第三電壓V 6 發生擾動時，或是當潮汐能發電裝置32因潮汐的變動而使第三電壓V 6 發生擾動時，該整合潮汐能發電與風力發電的系統30即可藉由飛輪儲能系統35更穩定地傳輸電力。
請參閱第四圖，其為本案第三較佳實施例整合潮汐能發電與風力發電的系統。該整合潮汐能發電與風力發電的系統40包含一風力發電裝置41、一潮汐能發電裝置42、及一電力整合裝置43。該風力發電裝置41產生一第一電壓V 7 。該潮汐能發電裝置42產生一第二電壓V 8 。該電力整合裝置43用以整合該第一電壓V 7 及該第二電壓V 8 以供進一步利用。
該整合潮汐能發電與風力發電的系統40還包含一整流-換流裝置46。潮汐能發電裝置42所產生的第二電壓V 8 經過該整流-換流裝置46後，再進行後續的升壓。
該電力整合裝置43包含一第一升壓裝置431、一第二升壓裝置432、一第三升壓裝置433、及一匯流排434。該第一升壓裝置431及該第二升壓裝置432藉由匯流排434相連接。該第一升壓裝置431將該第一電壓V 7 升壓至一第三電壓V 9 ，該第二升壓裝置432將該第二電壓V 8 經整流-換流裝置46後升壓至該第三電壓V 9 。該整合潮汐能發電與風力發電的系統40還包含一穩壓系統44，該穩壓系統44與該第三升壓裝置433連接，並對該第三電壓V 9 作穩壓。
當該潮汐能發電裝置42為無壩體式潮流渦輪發電機時，該風力發電裝置41與該潮汐能發電裝置42分別產生80 MW(百萬瓦)與40 MW(百萬瓦)的功率。風力發電裝置41所產生的0.69 kV交流電壓與潮汐能發電裝置42經整流-換流裝置46後所產生的0.69 kV交流電壓，分別經過該第一升壓裝置431與該第二升壓裝置432升壓至23 kV，然後藉由匯流排434將該風力發電裝置41與該潮汐能發電裝置42所產生的電力匯整在一起。該穩壓系統44為一高壓直流傳輸系統45，該高壓直流傳輸系統45與該第三升壓裝置433連接，並對該第三電壓V 9 即23 kV作穩壓，該第三升壓裝置433再將23 kV升壓至161 kV，以提供市電V inf3 的使用。
在第四圖中，該高壓直流傳輸系統45包含一交流對直流轉換器451與一直流對交流換器452。該交流對直流轉換器451將該第三電壓V 9 轉換成直流電壓V dc2 之後，該直流對交流轉換器451再將該直流電壓V dc2 轉換為交流電壓V ac2 ，當該第三電壓V 9 或交流電壓V ac2 發生擾動時，該高壓直流傳輸系統45可快速對該第三電壓V 9 或交流電壓V ac2 作補償。
綜合以上三個實施例的發電系統皆為一整合發電系統，該整合發電系統包含一第一發電裝置、一第二發電裝置、及一電力整合裝置。該第一發電裝置產生一第一電壓。該第二發電裝置，其發電方式相異於該第一發電裝置之一發電方式，並產生一第二電壓。一電力整合裝置用以整合該第一電壓及該第二電壓以供進一步利用。該電力整合裝置為一發電整合裝置，用以整合該第一發電裝置及該第二發電裝置以供進一步利用。
請參閱第五圖，其為本案整合風力發電與潮汐能發電的方法的流程圖。該風力發電與潮汐能發電的方法包含下列步驟：步驟S501：利用風力發電產生一第一電壓及利用潮汐能發電產生一第二電壓。步驟S502：將該第二電壓進行整流與換流。步驟S503：將該第一電壓升壓至一第三電壓，與該第二電壓經整流-換流裝置升壓至該第三電壓。步驟S504：對該第三電壓作穩壓。
在第一實施例中，一種整合潮汐能發電與風力發電的系統被提出，該整合潮汐能發電與風力發電的系統包含一風力發電裝置、一潮汐能發電裝置、及一電力整合裝置。該風力發電裝置產生一第一電壓。該潮汐能發電裝置產生一第二電壓。該電力整合裝置用以整合該第一電壓及該第二電壓以供進一步利用。
針對第二個實施例，考慮風速固定在12 m/s下及推動潮汐的氣流速變動範圍在1 m/s～2.25 m/s的條件下，整合潮汐能發電與風力發電的系統的穩定性分析。當風力發電裝置21、31、41，因風速的改變或潮汐能發電裝置22、32、42，因潮汐的流速的改變而使匯流排234、334、434的第三電壓V 3 、V 6 、V 9 發生擾動時，在第一實施例中的變頻變壓器25會適當調整直流馬達251所輸出的力矩254，以維持第三電壓V 3 、V 6 、V 9 的穩定，在第二實施例中的飛輪儲能系統35藉由其本身儲能與釋能的特性，以使得功率更加平穩地傳送，在第三實施例中，高壓直流傳輸系統45亦能控制匯流排434的第三電壓V 9 以穩定電力的傳輸。當市電V inf1 ,V i nf2 ,V inf3 有三相短路的狀況時會產生很大的振盪，上述的穩壓系統24,34,44可改善震盪的狀況。
上述實施例中的任一實施例在穩壓系統24,34,44中可以加入PID(proportional-integral-derivative)比例-積分-微分控制器，以改善整合潮汐能發電與風力發電系統20,30,40的阻尼，當風力發電裝置21,31,41的轉矩發生干擾時，透過該PID控制器的控制可使第三電壓V 3 、V 6 、V 9 更穩定，以更穩定地傳送電力。
請參閱下列表1，表1中的數據是模擬當風速固定為12 m/s，潮流流速變動時，風力發電裝置31、潮汐能發電裝置32、電力整合裝置33、以及飛輪儲能系統35的穩定狀況。
表1中以特徵值表示各裝置的穩定度及模態，特徵值以複數表示，實部的負數愈大代表電壓愈快恢復穩定，虛部代表振盪頻率。下列表2中的數據是模擬當風速固定為12 m/s時，同時加入PID控制器後之風力發電裝置31、潮汐能發電裝置32、電力整合裝置33、以及飛輪儲能系統35的穩定狀況。
與表1類似，在表2中，以複數表示各裝置的穩定度與模態，實部的負數愈大代表電壓愈快恢復穩定，虛部代表振盪頻率。
在第一實施例中，一種整合潮汐能發電與風力發電的系統被提出，該整合潮汐能發電與風力發電的系統包含一風力發電裝置、一潮汐能發電裝置、及一電力整合裝置。該風力發電裝置產生一第一電壓。該潮汐能發電裝置產生一第二電壓。該電力整合裝置用以整合該第一電壓及該第二電壓以供進一步利用。
依據上述實施例中的任一實施例，其中該電力整合裝置包含一第一升壓裝置、一第二升壓裝置、一第三升壓裝置、及一匯流排。該第一升壓裝置、該第二升壓裝置藉由該匯流排相連接。該第一升壓裝置將該第一電壓升壓至一第三電壓，該第二升壓裝置將該第二電壓經整流-換流裝置後升壓至該第三電壓。
依據上述實施例中的任一實施例，其中該整合潮汐能發電與風力發電的更包含一穩壓系統，該穩壓系統與該第三升壓裝置連接，並對該第三電壓作穩壓。該穩壓系統為一變頻變壓器、一飛輪儲能系統、或一高壓直流傳輸系統。
依據上述實施例中的任一實施例，其中該變頻變壓器包括一直流馬達、一轉子、及一定子。該直流馬達產生一力矩，該力矩施加於該轉子。該變頻變壓器穩定該第三電壓。該直流馬達響應該第三電壓以對該力矩作調整。
依據上述實施例中的任一實施例，其中該風力發電裝置包括一雙饋式感應發電機。該潮汐能發電裝置包括一無壩體式潮流渦輪發電機。
在第二實施例中，一種整合發電系統被提出，該整合發電系統包含一第一發電裝置、一第二發電裝置、及一電力整合裝置。該第一發電裝置產生一第一電壓。該第二發電裝置，其發電方式相異於該第一發電裝置之一發電方式，並產生一第二電壓。一電力整合裝置用以整合該第一電壓及該第二電壓以供進一步利用。
依據上述實施例中的任一實施例，其中該電力整合裝置包含一第一升壓裝置、一第二升壓裝置、及一第三升壓裝置；該第一升壓裝置、該第二升壓裝置、及該第三升壓裝置藉由一匯流排相連接。該第一升壓裝置將該第一電壓升壓至一第三電壓，該第二升壓裝置將該第二電壓經整流-換流裝置後升壓至該第三電壓，該第三升壓裝置將該第三電壓升壓至一第四電壓。該第一發電裝置為一風力發電裝置或一潮汐能發電裝置。該整合發電系統更包含一穩壓系統，該穩壓系統與該第三升壓裝置連接，並對該第四電壓作穩壓。該穩壓系統為一變頻變壓器、一飛輪儲能系統、或一高壓直流傳輸系統。
在第三實施例中，一種整合發電系統被提出，該整合發電系統包含一第一發電裝置、一第二發電裝置、及一發電整合裝置。該第二發電裝置，其發電方式相異於該第一發電裝置之一發電方式。該發電整合裝置用以整合該第一發電裝置及該第二發電裝置以供進一步利用。
依據上述實施例中的任一實施例，其中該發電整合裝置包含一第一升壓裝置、一第二升壓裝置、及一第三升壓裝置；該第一升壓裝置、該第二升壓裝置、及該第三升壓裝置藉由一匯流排相連接。該第一發電裝置為一風力發電裝置或一潮汐能發電裝置。該整合發電系統更包含一穩壓系統，該穩壓系統為一變頻變壓器、一飛輪儲能系統、或一高壓直流傳輸系統。
在上述三個實施例中，整合風力發電與潮汐能發電的方法包含下列步驟：一電壓產生步驟：利用風力發電產生一第一電壓及利用潮汐能發電產生一第二電壓。一整流換流步驟：將該第二電壓進行整流與換流。一升壓步驟：將該第一電壓升壓至一第三電壓，與該第二電壓經整流-換流裝置後升壓至該第三電壓。一穩壓步驟：對該第三電壓作穩壓。
本發明的說明與實施例已揭露於上，然其非用來限制本發明，凡習知此技藝者，在不脫離本本發明的精神與範圍之下，當可做各種更動與修飾，其仍應屬在本發明專利的涵蓋範圍之內。
10．．．習知潮汐發電與風力發電結合的系統
101．．．堤霸
102．．．潮池
103．．．閥門
104．．．水輪機
105．．．潮汐切換裝置
106．．．傳動機構
107．．．定向裝置
108．．．發電機
109．．．支架
110．．．風力機
111．．．海洋
12．．．風力發電機
20,30,40．．．整合潮汐能發電與風力發電的系統
21,31,41．．．風力發電裝置
22,32,42．．．潮汐能發電裝置
23,33,43．．．電力整合裝置
24,34,44．．．穩壓系統
25．．．變頻變壓器
231,331,431．．．第一升壓裝置
232,332,432．．．第二升壓裝置
233,333,433．．．第三升壓裝置
234,334,434．．．匯流排
251．．．直流馬達
252．．．轉子
253．．．定子
254．．．力矩
V 1 ,V 4 ,V 7 ．．．第一電壓
V 2 ,V 5 ,V 8 ．．．第二電壓
V 3 ,V 6 ,V 9 ．．．第三電壓
35．．．飛輪儲能系統
351．．．飛輪電機
352．．．飛輪端整流器
353．．．系統端整流器
354．．．補償控制單元
45．．．高壓直流傳輸系統
451．．．交流直流轉換器
452．．．直流交流轉換器
V dc1 ,V dcs ,V dc2 ．．．直流電壓
27．．．直流馬達控制器
3511．．．慣性質量飛輪
V inf1 ,V inf2 ,V inf3 ．．．市電
V ac1 ,V acs ,V ac2 ,V fw ,V fws ．．．交流電壓
第一圖：習知潮汐發電與風力發電結合的系統10的示意圖；
第二圖：本案第一較佳實施例整合潮汐能發電與風力發電的系統的示意圖；
第三圖：本案第二較佳實施例整合潮汐能發電與風力發電的系統的示意圖；
第四圖：本案第三較佳實施例整合潮汐能發電與風力發電的系統；及
第五圖：本案整合風力發電與潮汐能發電的方法的流程圖。
35．．．飛輪儲能系統
351．．．飛輪電機
352．．．飛輪端整流器
353．．．系統端整流器
354．．．補償控制單元
3511．．．慣性質量飛輪
331．．．第一升壓裝置
30．．．整合潮汐能發電與風力發電的系統
31．．．風力發電裝置
32．．．潮汐能發電裝置
33．．．電力整合裝置
34．．．穩壓系統
332．．．第二升壓裝置
333．．．第三升壓裝置
334．．．匯流排
V 4 ．．．第一電壓
V 5 ．．．第二電壓
V 6 ．．．第三電壓

Claims (7)

  1. 一種整合潮汐能發電與風力發電的系統，包含：一風力發電裝置，產生一第一電壓；一潮汐能發電裝置，產生一第二電壓；以及一電力整合裝置，包括一穩壓系統，並用以整合該第一電壓及該第二電壓以供進一步利用，該穩壓系統為一變頻變壓器、一飛輪儲能系統、或一高壓直流傳輸系統，其中該飛輪儲能系統包含一補償控制單元、一飛輪端整流器、一系統端整流器、以及一飛輪電機，該飛輪電機包括慣性質量飛輪，該慣性質量飛輪與該飛輪端整流器連接並以高速旋轉的方式將該電力整合裝置產生的一電能以一動能的形式儲存，該系統端整流器連接於該電力整合裝置與該飛輪端整流器之間，該補償控制單元控制該飛輪端整流器與該系統端整流器，以使該慣性質量飛輪利用其已儲存的該動能轉換成該電能來補償該電力整合裝置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的系統，其中：該整合潮汐能發電與風力發電的系統還包含一整流-換流裝置；該電力整合裝置包含一第一升壓裝置、一第二升壓裝置、一第三升壓裝置、及一匯流排；該第一升壓裝置、該第二升壓裝置藉由該匯流排相連接；及該第一升壓裝置將該第一電壓升壓至一第三電壓，該第二 升壓裝置將該第二電壓經該整流-換流裝置後升壓至該第三電壓。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的系統，其中：該穩壓系統與該第三升壓裝置連接，並對該第三電壓作穩壓。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的系統，其中：該變頻變壓器包括一直流馬達、一轉子、及一定子；該直流馬達產生一力矩，該力矩施加於該轉子；該變頻變壓器穩定該第三電壓；及該直流馬達響應該第三電壓以對該力矩作調整。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的系統，其中：該風力發電裝置包括一雙饋式感應發電機。
  6. 一種整合發電系統，包含：一第一發電裝置，以風力發電產生一第一電壓；一第二發電裝置，以潮汐能發電產生一第二電壓；以及一電力整合裝置，包括一穩壓系統，並用以整合該第一電壓及該第二電壓以供進一步利用，該穩壓系統包含一飛輪儲能系統，其中該飛輪儲能系統包含一補償控制單元以及一飛輪電機，以將該電力整合裝置產生的一電能以一動能的形式儲存，並利用已儲存的該動能轉換成該電能來補償該電力整合裝置。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的系統，其中：該第一發電裝置為一風力發電裝置，該第二發電裝置為一潮汐能發電裝置；該整合發電系統還包含一整流-換流裝置；該電力整合裝置包含一第一升壓裝置、一第二升壓裝置、及一第三升壓裝置；該第一升壓裝置、該第二升壓裝置、及該第三升壓裝置藉由一匯流排相連接；該第一升壓裝置將該第一電壓升壓至一第三電壓，該第二升壓裝置將該第二電壓經該整流-換流裝置後升壓至該第三電壓，該第三升壓裝置將該第三電壓升壓至一第四電壓；該整合發電系統更包含一穩壓系統，該穩壓系統與該第三升壓裝置連接，並對該第四電壓作穩壓；及該穩壓系統為一變頻變壓器、一飛輪儲能系統、或一高壓直流傳輸系統。
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