[发明专利]发电系统和操作发电系统的相关方法

说明书

技术领域

本申请一般涉及电功率的生成，以及更具体来说涉及采用变速发动机和光伏(PV)电源的发电系统。

背景技术

通常，发电系统、例如发电机使用诸如柴油、汽油等的燃料来生成电功率，其能够提供给本地电气负载。降低燃料消耗是实现低成本和环境友好的发电系统方面的正进行努力。为此，各种混合发电系统是可用的，其将由恒速发动机所操作的发电机用作主电源，并且将某种形式的可再生能源、例如风力涡轮机用作辅助电源。

在这类混合发电系统中，随着由可再生能源所生成的功率的量增加，由恒速发动机所操作的发电机所生成的功率需要降低。为了这样做，恒速发动机需要以低负载来操作。通常，恒速发动机在低于某个阈值极限(例如25%)的负载下具有低效率。此外，恒速发动机以这类低负载进行操作不利地影响整个维护周期和恒速发动机的健康。

发明内容

按照本发明的实施例，公开一种发电系统。该发电系统包含变速发动机、双馈感应发电机(DFIG)和光伏(PV)电源。DFIG包含至少部分基于变速发动机的操作速度来生成第一电功率的发电机、电耦合到发电机的转子侧转换器以及线路侧转换器，并且其中转子侧转换器和线路侧转换器经由直流(DC)链路彼此电耦合。PV电源生成第二电功率。PV电源电耦合到DC链路以在DC链路上供应第二电功率，其中发电机和线路侧转换器还耦合到本地电气负载和电网的至少一个，以向本地电气负载供应第一电功率以及第二电功率的至少一部分。

按照本发明的实施例，公开一种用于操作采用DFIG的发电系统的方法。DFIG包含电耦合到转子侧转换器和公共耦合点(PCC)的发电机，PCC电耦合到线路侧转换器以及本地电气负载和电网的至少一个。该方法包含基于PV电源在DFIG的转子侧转换器与线路侧转换器之间的DC链路所供应的第二电功率的量以及本地电气负载的负载要求、电网功率的可用性、转子侧转换器和线路侧转换器的额定功率、变速发动机的效率和转子侧转换器和线路侧转换器的效率中的至少一个来确定机械耦合到发电机的变速发动机的预期操作速度。该方法还包含以所确定操作速度来操作变速发动机，以便由发电机生成第一电功率。此外，该方法还包含向PCC供应第一电功率以及第二电功率的至少一部分的至少一个。

按照本发明的实施例，公开一种发电系统。该发电系统包含变速发动机和DFIG。DFIG包含至少部分基于变速发动机的操作速度来生成第一电功率的发电机、电耦合到发电机的转子侧转换器以及线路侧转换器，其中转子侧转换器和线路侧转换器经由DC链路彼此电耦合。该发电系统还包含向DC链路供应第二电功率的PV电源和供应第三电功率的能量储存装置中的至少一个，其中变速发动机的操作速度基于第二电功率和第三电功率中的至少一个来确定。此外，发电机和线路侧转换器耦合到本地电气负载，以向本地电气负载供应第一电功率以及第二电功率的至少一部分。

技术方案1：一种发电系统，包括：

变速发动机；

双馈感应发电机(DFIG)，其中所述DFIG包括至少部分基于所述变速发动机的操作速度来生成第一电功率的发电机、电耦合到所述发电机的转子侧转换器和线路侧转换器，并且其中所述转子侧转换器和所述线路侧转换器经由直流(DC)链路彼此电耦合；以及

光伏(PV)电源，生成第二电功率，并且电耦合到所述DC链路，以向所述DC链路供应所述第二电功率，

其中所述发电机和所述线路侧转换器还耦合到本地电气负载和电网中的至少一个，以向所述本地电气负载供应所述第一电功率以及所述第二电功率的至少一部分。

技术方案2：如技术方案1所述的发电系统，其中，所述变速发动机可通过利用柴油、天然气、废热循环、发生炉煤气、生物气或者其组合来操作。

技术方案3：如技术方案1所述的发电系统，其中，所述PV电源经由DC-DC转换器来耦合到所述DC链路。

技术方案4：如技术方案1所述的发电系统，还包括在操作上耦合到所述变速发动机、所述DFIG和所述PV电源中的一个或多个的中央控制器，其中所述中央控制器配置成基于所述本地电气负载的负载要求、电网功率的可用性、所述转子侧转换器和所述线路侧转换器的额定功率、由所述PV电源所生成的所述第二电功率的量、所述变速发动机的效率以及所述转子侧转换器和所述线路侧转换器的效率中的至少一个来控制所述变速发动机和所述DFIG中的一个或多个的操作。