[发明专利]可再生能源发电、输变电和电网接入一体化系统

说明书

技术领域

本发明属于新能源发电、输电技术领域，具体涉及一种可再生能源（风能、太阳能）发电、变流、储能、输电和接入交流大电网的一体化系统。

背景技术

随着石油、煤炭、天然气等不可再生能源的供应紧缺，以及使用不可再生能源带来的环境污染日益严重，世界各国对风能、太阳能等可再生清洁能源的开发和利用也越来越重视，可再生能源发电所占的比重也迅速提高。

(一)风能发电：

捕获风能、转换成电能并通过输电线路送入电网的风电场主要由5个部分构成：1）风力发电机组（包括变流装置）；2）风力发电机组工频（50Hz）升压变压器（将风力发电机的端口低电压升到中压：10KV、35KV）；3）集电线路（将分散布置的风力发电机组所发电能汇集起来）；4）风电场升压变电站（将电压从中压继续升高到高压：110KV、220KV）；5）高压输电线路。

虽然风能发电已经得到广泛应用，但依然存在下述问题：1）风电具有显著的随机性和间歇性，所发的电能相对不稳定，需要通过频繁调节其他类型的发电机组（如火力发电机组）的发电出力来进行电网负荷平衡，极大地降低了这类机组运行的经济性；2）大多数风电机组的低电压穿越能力较低，在大电网出现短路故障导致系统电压降低时容易脱网，对电网造成强大的冲击，对大电网的安全稳定运行构成很大危险；3)海上风电场升压变电站平台的建设费用高；4）由于受电容充电电流的影响，高压海底交流电缆输电容量随长度的增加而迅速降低；5）有较多风能发电场离交流大电网的距离较远，远距离输送容量受到很大限制。

（二）太阳能发电；

大容量并网太阳能光伏发电场主要由以下4个部分构成：1）太阳能电池组件（光伏阵列）；2）光伏逆变器（DC/AC逆变器，将太阳能电池的直流电逆变成交流电）及其工频（50Hz）升压变压器；3）光伏发电场升压变电站（将电压升高到中压或高压：35KV、110KV、220KV)；4）高压输电线路。

和风力发电类似，太阳能光伏发电存在下述问题：1）、太阳能发电场受到季节、昼夜和天气的影响较大，具有显著的随机性和间歇性，所发的电能相对不稳定，需要通过频繁调节其他类型的发电机组（如火力发电机组）的发电出力来进行电网负荷平衡，极大地降低了这类机组运行的经济性；2）、一些光伏逆变器的低电压穿越能力较低，在大电网出现短路故障导致系统电压降低时容易脱网，对电网造成强大的冲击，对大电网的安全稳定运行构成很大危险；3）、有较多大容量太阳能发电场离交流大电网的距离较远，远距离输送容量受到很大限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述背景技术的不足，提供一种可再生能源发电、输变电和电网接入一体化系统，该接入系统的可靠性高，可以避免对电网造成冲击或拖网，而且具有结构简单、成本较低的特点。

本发明采用的技术方案如下：

可再生能源发电、输变电和电网接入一体化系统，包括若干个可再生能源一体化发电单元、至少一条高压直流输电线路、至少一个大功率逆变器以及发电场计算机监控系统；其特征在于：每个所述可再生能源一体化发电单元的输出端连接到高压直流母线上，高压直流输电线路的一端也连接到高压直流母线HVDC上，高压直流输电线路的另一端连接到大功率逆变器的直流输入端，大功率逆变器的交流输出端连接到交流大电网；发电场计算机监控系统与电网调度控制中心连接并接受电网调度控制中心的调度命令，发电场计算机监控系统还与可再生能源一体化发电单元连接并向可再生能源一体化发电单元下发发电设定值。

所述可再生能源一体化发电单元包括一个可再生能源发电装置、一个模块化大功率电磁隔离型DC/DC变流升压装置、一个储能装置以及一个单元控制器；可再生能源发电装置的输出端连接到低压直流母线LVDC上，储能装置输出端也连接到同一条低压直流母线LVDC上，模块化大功率电磁隔离型DC/DC变流升压装置的低压侧也联接到同一条低压直流母线LVDC上，高压侧联接到发电场的高压直流母线HVDC上，单元控制器与可再生能源发电装置、模块化大功率电磁隔离型DC/DC变流升压装置、储能装置连接。

所述可再生能源发电装置为至少一个光伏电池阵列、至少一个带有基于IGBT模块的三相或多相主动PWM整流电路的异步风力发电机、至少一个带有整流电路的永磁直驱式风力发电机、至少一个带有整流电路的同步风力发电机中的至少一种；

光伏电池阵列的输出端均接到低压直流母线LVDC上；