[发明专利]一种基于海上风电制氢的变速恒频风力发电系统的控制方法

说明书

本发明提供的是一种基于海上风电制氢的变速恒频风力发电系统及其控制方法。包括变速恒频风力发电机组、海水池、电解池和燃料电池，发电机组连接PWM变流器输入端，PWM变流器输出端经总控制开关连接电网；发电机组发出的电依次经过电解池控制开关、电解池整流器后降压输送到电解池；氢气罐连接燃料电池给燃料电池输送氢气；燃料电池输出电升压经逆变器、燃料电池控制开关输送到电网；中央控制器分别连接发电机组、电解池、燃料电池、总控制开关、电解池控制开关和燃料电池控制开关。本发明的通过风电制氢能不断增加变速恒频发电系统的总功率，能够使得风力发电机承受的风速能够分阶段不断增加，省去变桨距过程，节省风电机的制造成本。

技术领域

本发明涉及的是一种风力发电系统，本发明也涉及一种风力发电系统的控制方法。

背景技术

随着经济高速发展对电能依赖程度的加剧，电力系统的规模不断增大，结构日趋复杂。电能生产、传输与消费环节之间的强耦合性使得针对局部扰动的不恰当处置可导致影响范围扩大，甚至诱发恶性连锁反应，酿成大面积停电事故。近年来，由于可再生能源发电大规模接入电力系统以及强随机、突发性极端自然灾害的频发，发生这种大面积停电的风险还有逐步增大的趋势。

近年来，国家大力发展风电，有大规模的资金扶持，几万千万瓦级、几十万千万瓦级甚至千万千万瓦级的风电场相继大量上马，不但从国外引进先进的大型发电机组，国内企业也在制造更多的大型风力发电机组。近几年的情况是制造风力发电机或引进风力发电机的企业大有斩获，获得了不菲的收益，而接受和运行、管理这些机组的企业的实际情况，却是不大乐观的，甚至有人称现在的这种风电是“垃圾电”。

而利用风力发电制氢可以有效缓解该现状，氢能源是能够储存的，可以直接提供给发电厂发电。风小电量小时电解的氢气数量较少，风大电量大时产生的氢气就很多，在整个的发电制氢过程中所有的电能都可以全部的转化为氢气。更有意义的是切实的达到了大量减少二氧化碳的目的，这才是真正的取之不尽用之不竭的可循环往复的可持续发展的干净能源。

弃风是指在风电发展初期，风机处于正常情况下，由于当地电网接纳能力不足、风电场建设工期不匹配和风电不稳定等自身特点导致的部分风电场风机暂停的现象。2011年至2016年，我国弃风电量累计达到997亿千瓦时，直接经济损失超过530亿元。仅过去一年弃风电量就达到339亿千瓦时，直接经济损失超180亿元，几乎抵消全年风电新增装机的社会经济效益。因此，现在迫切需要解决问题是：在最大限度提高风能利用率同时，使风力发电机组在各种风速下都能稳定运行并发电，减少弃风现象。

申请号为201510481776.4，名称为一种风-氢-水-电混合能源系统拓扑结构及其控制方法，公开的是关于风电制氢控制方法的技术方案，但此技术方案并没有提高弃风的利用率，而是一种单纯利用电解氢气提高电能质量的技术方案；申请号为201620643333.0，名称为一种基于PLC控制的风电制氢控制系统中，只解决了风电制氢的智能化控制问题；申请号为201610365954.1的专利文件中公开的一种“风电制氢装置及控制方法”，以及申请号为2010105129.5的专利文件中公开的“一种海上风电功率/频率控制方法”，只能在一定程度上预测和控制电网调度实现最优分配；申请号为201210057067.X的专利文件中公开的“非并网风电制氢装置”，以及申请号为201510486504.3的专利文件中公开的“离网型风电制氢转换系统”，并不能发电的同时给电网供电；申请号为201010538149.7的专利文件中公开的“一种风电制氢调控并网系统”，利用风电制氢解决风电并网问题。以上专利文件中公开的技术方案均未从根本上解决弃风问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能提高风机发电效率，实现风、氢、电、海水等能源的合理利用的基于海上风电制氢的变速恒频风力发电系统。本发明的目的还在于提供一种基于海上风电制氢的变速恒频风力发电系统的控制方法。

本发明的目的是这样实现的：