[实用新型]一种具有储能装置的变速恒频风力发电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电气工程领域中的风力发电装置，尤其涉及一种具有储能装置的变速恒频风力发电装置。

背景技术

风能作为一种洁净的可再生能源，其发展前景广阔，是解决能源危机和缓进危机一种极优选择。但是，由于风是一种不可人为控制的能源，其具有忽大忽小的特点，如何将随时变化的风能进而转化为恒定的电能，继而提供给电网，成为业界持续关注的一个重点，即风力发电机组的变速恒频发电。

在现有的风力发电技术中，除了双馈发电机和传统的异步发电机外，永磁发电机由于具有功率密度高、运行可靠、维护简单等优点，而被广泛使用。为了在风速变化的情况下，保证永磁风力发电机输出的频率恒定，即实现变速恒频，目前所采取的方法主要有以下两种：方式一：将发电机电枢绕组输出的电能通过一个电力电子变流器后，再送入电网。该方式中，发电机输出的频率随着风速的变化而改变，再通过对电力电子变流器进行控制，使得变流器输出频率保持恒定，以满足电网需求。方式二：采用变桨距技术，当风速变化时，通过一套变桨距机构使风力机的叶片绕叶片的中心轴转动，改变叶片的攻角，进而维持发电机的转速不变，确保输出频率恒定。

然而以上这两种方法在实际运行时，也都存在有一定的问题：

当采用方式一时，变流器的功率必须要大于发电机的额定功率，而大容量电力电子变流器的使用，大幅度增加整套发电装置的成本；其次当负载不变，而风速增加时，发电机的输出功率也会随之增加，过剩的有功功率注入电网后，必然会对电网的稳定运行带来不利影响。

采用方式二时，由于通过调节转化的风能的大小来稳定发电机的转子转速，因此在保证电网有功平衡的情况下，无法实现最大风能转化。此外附加的变桨距机构不仅会增加成本，致使装置结构复杂、可靠性降低，而且需要通过机械传动来调节叶片攻角才能稳定发电机转速，因此风速变化时，发电机输出频率的调节过程相对缓慢。

综上所述，现有技术提供的变速恒频发电，再提高了实现成本的同时，降低了能源的使用效率。

实用新型内容

本实用新型提供一种用于在保证实现成本的同时，提高能源使用效率的有储能装置的变速恒频风力发电装置。

本实用新型的第一个方面是提供一种具有储能装置的变速恒频风力发电装置，包括：定桨距风力机、双转子永磁发电机、调节电机、充放电装置、储能装置、变流器模块、变压器、第二并网开关、第一并网开关、风速检测模块、储能检测模块、监控模块；

所述定桨距风力机的输出轴与所述双转子永磁发电机的输入轴连接在一起；所述双转子永磁发电机与所述调节电机同轴连接；所述双转子永磁发电机的电枢绕组通过所述第一并网开关接至电网；所述调节电机的电枢绕组与所述变流器模块连接；所述储能装置通过所述充放电装置与所述变流器模块连接；所述变流器模块与所述变压器连接；所述变压器通过所述第二并网开关连接至所述电网；所述风速检测模块与所述定桨距风力机连接；所述储能检测模块与所述储能装置连接；所述风速检测模块和所述储能检测模块与所述监控模块连接。

结合第一个方面，在第一种可能的实现方式中，所述变流器模块，包括：机侧变流器和网侧变流器；

其中，所述调节电机的电枢绕组与所述机侧变流器的交流端接在一起；所述机侧变流器的直流端与所述网侧变流器的直流端连接在一起；所述储能装置通过所述充放电装置连接在所述机侧变流器的直流端；所述网侧变流器的交流端接至所述变压器的低压端；所述变压器的高压端通过第二并网开关接至电网。

结合第一个方面或第一个方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，还包括：传动装置；

在所述定桨距风力机与所述双转子永磁发电机之间设置所述传动装置，所述定桨距风力机的输出轴与所述双转子永磁发电机的输入轴通过所述传动装置连接在一起，其中所述定桨距风力机的输出轴与所述传动装置的输入轴连接在一起、所述传动装置的输出轴与所述双转子永磁发电机连接。

本实用新型供的具有储能装置的变速恒频风力发电装置，定桨距风力机以及双转子永磁发电机实现变速恒频运行，进一步通过增设调节电机、充放电装置以及储能装置实现调节能力，从而根据电网所需电能的变化来灵活地调节输出的有功功率。当风能过剩时，发电装置利用储能装置来吸收多余的能量；而当风能不足时，可以将储能装置中的能量释放出来以满足电网的需求，从而确保电网有功平衡。并且由于无增设复杂的变桨距机构，从而降低了成本。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种具有储能装置的变速恒频风力发电装置的结构示意图；