[实用新型]一种对电网友好且扩展灵活的新能源发电系统

权利要求书

1.一种对电网友好且扩展灵活的新能源发电系统，其特征在于，包括：

发电系统由≥1个发电单元组成，1个发电单元内有1个直流母线且直流母线电压恒定；

光伏发电先通过光伏控制器输送到直流母线，光伏控制器数量≥1个；

风力发电先通过风能变流器输送到直流母线，风能变流器数量≥1个；

当发电单元没有配置储能装置时，则直流母线电压在800～1200V之间；

当发电单元配置储能装置时，若储能装置通过双向DC/DC变流器接入直流母线，则直流母线电压在800～1200V之间且储能装置输出最高电压低于直流母线的电压，若储能装置输出直接接入直流母线，则直流母线电压稳定为储能装置的输出电压且电压不限制在800～1200V之间；

变频器为直流输入交流输出的变频器，其直流侧接入发电单元的直流母线，控制电动机变频调速运行，电动机通过联轴器与同步发电机相连，带动同步发电机发电，使光伏发电、风力发电通过同步发电机接入电网，提高发电单元的额定功率和光伏、风力发电的电能质量；

所述发电系统支持电网黑启动，具有并网发电，离网供电，在并网发电和离网供电之间相互切换功能；

所述发电系统用于并网发电且没有配置储能装置时，发电单元的直流母线接入额定功率为此发电单元的发电机额定功率10%～30%的并网逆变器，与发电机配合把直流母线电能转化为交流电能输送到交流电网；

所述发电系统用于并网发电且配置储能装置时，发电单元的直流母线接入额定功率为此发电单元的发电机额定功率10%～30%的双向变流器，与发电机配合把直流母线电能转化为交流电能输送到交流电网，并把电网电能输送到直流母线，配合电网调峰调频。

2.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于：

所述发电系统用于并网发电时：

1个发电单元的发电机总的额定功率为此发电单元的光伏控制器和风能变流器总的额定功率的70%～100%，当发电单元配置储能装置且储能装置通过双向DC/DC变流器接入直流母线时，1个发电单元的双向DC/DC变流器总的额定功率为此发电单元的光伏控制器和风能变流器总的额定功率的10%～30%；

变频器通过控制电动机的实时转矩来调节发电机出力稳定直流母线电压；

当1个发电单元内有多台同一型号的电动机时，与电动机配套的变频器、发电机也是同一型号的变频器、发电机，变频器之间通过主／从控制，使每台发电机输出功率一致；

当发电系统接入电网等级为6kV、10kV时，发电机采用6kV、10kV高压发电机直接接入电网。

3.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于：

所述发电系统用于离网供电时：

必须配置储能装置来存储间歇性的光伏发电、风力发电；

当储能装置通过双向DC/DC变流器接入直流母线时，发电单元依靠双向DC/DC变流器稳定直流母线电压，同一型号的多台双向DC/DC变流器通过并联均流的方式稳定直流母线电压，不同种类的储能装置分别通过双向DC/DC变流器接入发电单元的直流母线，一部分双向DC/DC变流器工作于稳定直流母线电压的控制模式，即电压源模式，另一部分双向DC/DC变流器工作于功率调度模式，即电流源模式；

1个发电单元的双向DC/DC变流器总的额定功率为此发电单元的光伏控制器和风力发电功率总的额定功率的70%～100%；

当1个发电单元内有多台同一型号的发电机时，与电动机配套的发电机也是同一型号的发电机，多台发电机通过并机控制器并联运行，使每台发电机均分负荷功率；

多个发电单元的发电机采用同一型号发电机时，多个发电单元的发电机通过并机控制器并联运行， 使每个发电单元的发电机均分负荷功率；

当电网电压等级为6kV、10kV时，发电机为6kV、10kV高压发电机直接并入电网。

4.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于：

电动机的额定转速为1500或1800r/min，电动机为高效率的电动机，包括永磁同步电机、同步电机、异步电机；

变频器正常工作的调速范围从0到最高转速，最高转速为额定转速的120%；

当精确控制电动机转速使同步发电机发电频率稳定时，将电动机的转速反馈给变频器做速度闭环控制；

变频器采用功率模块并联的方式扩大额定功率，满足单台额定功率在MW级以上电动机的控制，提高单台发电机的额定功率。