[发明专利]一种风电场联合保护装置及方法、风力发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种风电场联合保护装置及方法、风力发电系统。

背景技术

随着风力发电技术的发展与成熟，风能成为了相对发展最快的新能源。但是，伴随着风力发电机组单机容量的增加与风电场建设规模的日益增大，提升风力发电机组在极端运行条件与外部特殊环境下的自我保护成为了研发的重点。

众所周知，风资源是一种间歇性能源，本身具有不可控、不可预测以及随机性等特点，其输出电压、功率中的谐波、峰值会对电网造成较大的冲击与损坏，甚至造成整个电网瘫痪。

另外，由于风力发电机组本身噪音以及对环境的影响，通常情况下，风电场地址的选择基本都处于环境恶劣、气候变化极端的地方。为了保护风力发电机组能够在这些环境下正常运行，通常会在风力发电机组中加入加热装置、冷却系统、散热装置等外围电气设备。为了保证这些用电系统能够在无法从电网换取能量时正常运行，通常会在机组上增加不间断电源(UPS：Uninterruptible Power Supply)等临时性供电设备。但是由于目前智能电网中存在的技术壁垒以及人为不可控原因造成的风电场长时间脱网的情况下，UPS电源则无法完全满足这些正常设备的供电。

因此，在极端气候时风电场发生长时间脱网的情况下，如何保证风力发电机组的外围电气设备的能量供应与整机安全显得尤为重要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种风电场联合保护装置及方法、风力发电系统，能够在极端气候时风电场发生长时间脱网的情况下，保证风力发电机组的外围电气设备的能量供应，从而提升机组在极端运行条件下的自我保护能力。

本发明实施例提供一种风电场联合保护装置，所述装置用于风力发电系统，所述系统包括至少一台风力发电机组，每台风力发电机组包括一套对应的外围电气设备；

所述联合保护装置包括：电网监测模块和联合保护模块；

所述电网监测模块，用于监测到风电场发生脱网时，发送启动指令至所述联合保护模块；当监测到电网恢复正常时，发送关闭指令至所述联合保护模块；

所述联合保护模块，用于接收到所述启动指令时，启动部分或全部风力发电机组，为所有风力发电机组对应的外围电气设备供电；接收到所述关闭指令时，停止工作。

优选地，所述联合保护模块包括：

控制单元，用于接收到所述启动指令时，根据所有风力发电机组对应的外围电气设备的能量需求，发出控制指令启动部分或全部风力发电机组；接收到所述关闭指令时，停止工作；

能量转换单元，用于接收所述部分或全部风力发电机组输出的交流电，转化为直流电，存储在储能单元中；并接收储能单元输出的直流电，转化为交流电，输出至各风力发电机组对应的外围电气设备；

储能单元，用于接收所述能量转换单元输出的直流电并储存；输出稳定的直流电经所述能量转换单元转化后，为各风力发电机组对应的外围电气设备供电。

优选地，所述控制单元包括：

风速检测子单元，用于检测当前风速。

输出预测子单元，用于根据所述当前风速预测当前单台风力发电机组的功率输出，发送至指令生成子单元；

需求分析子单元，用于对所有风力发电机组对应的外围电气设备的能量需求进行统计和分析，并将分析结果发送至指令生成子单元；

储能检测子单元，用于检测得到所述储能单元的当前状态，发送至指令生成子单元；

指令生成子单元，用于根据接收到的当前单台风力发电机组的功率输出、所有风力发电机组对应的外围电气设备的能量需求、以及储能单元的当前状态，确定需要启动的风力发电机组的台数，生成相应的控制指令，发送至风机控制子单元；

风机控制子单元，用于根据接收到的控制指令，启动部分或全部风力发电机组。

优选地，所述联合保护模块还包括：储能管理单元；

所述储能管理单元，用于当所述储能单元的储存电量达到了其自身储能容量的上限时，控制所述储能单元停止接收所述能量转换单元发送的直流电；当所述储能单元的储存电量达到了其自身储能容量的下限时，控制所述储能单元停止向所述能量转换单元输出直流电。

本发明实施例还提供一种风电发电系统，所述系统包括至少一台风力发电机组，为每台风力发电机组均设置一套对应的外围电气设备；

所述系统还包括：电网监测模块和联合保护模块；

所述电网监测模块，用于监测到风电场发生脱网时，发送启动指令至所述联合保护模块；当监测到电网恢复正常时，发送关闭指令至所述联合保护模块；