[实用新型]一种风电场后备电源冗余式设计储能系统

说明书

本实用新型公开了一种风电场后备电源冗余式设计储能系统，在风电场中每个风力发电机组的400V交流侧安装有一套后备电源，该后备电源采用两台AC/DC转换器，该两台AC/DC转换器的PCS的交流侧并联接在400V交流侧处，直流侧并联接在后备电源的电池柜的电池输出端；在风电场中每个风力发电机组的背靠背变流器的直流母线处安装有一套后备电源，该后备电源采用两台DC/DC变换器，其中一台DC/DC变换器的PCS的输出端接在一台背靠背变流器单元的直流母线处，另一台DC/DC变换器的PCS的输出端接在另一台背靠背变流器单元的直流母线处，两台DC/DC变换器的PCS的输入端均接在后备电源的电池柜的电池输出端。本实用新型在风电场失电时，能够给风力发电机组提供电能，使台风期间风力发电机组的偏航系统能持续工作。

技术领域

本实用新型涉及电力系统运行与控制的技术领域，尤其是指一种风电场后备电源冗余式设计储能系统。

背景技术

海上风电发展迅速，机组单机容量越来越大。海上的机型需要应对强台风，其载荷设计要求将大大提升，可通过偏航系统使风机对风，以减少风机的载荷，但遇上台风期间断电等情况时，偏航系统无法工作，在载荷设计减少的情况下将会有倒塔的风险。使用储能系统作为风力发电机组偏航的后备电源，可以让台风期间风力发电机组的安全性得到提高，但储能系统的PCS作为电力电子开关为主要器件的关键设备，在台风来临时可能面临突然损坏的风险，而PCS的成本在储能系统中占比较少，以风力发电机组的安全性为首要条件考虑，系统应采用冗余设计，增加并联PCS和增大电池组容量。

中国实用新型专利CN205882723U是一种结合储能的风电场后备电源设计系统，其缺点有：1、储能并未针对台风期间偏航的长时间供电作设计；2、储能系统无冗余设计，有损坏风险。

利用储能系统电池容量大功率等级大，可在离网时给风电机组供电等优点，在主网断电时作为偏航系统后备电源使用，可节省柴油发电机的成本，提高风力发电机组在台风期间遇上断电等极端状况下安全性。同时储能系统在主网带电时，可用作调峰调频，可使风电场输出功率平滑，可使风力发电机组具备黑启动功能等。一般设计储能系统不会加入冗余设计，但作为应急电源特别是台风期间的保护机组的关键电源，加入冗余设计确保台风期间PCS及电池的可靠性则相当重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种结构简单可靠的风电场后备电源冗余式设计储能系统，在风电场失电时，能够给风力发电机组提供电能，使台风期间风力发电机组的偏航系统能持续工作。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种风电场后备电源冗余式设计储能系统，在风电场中每个风力发电机组的400V交流侧安装有一套后备电源，该后备电源采用两台AC/DC转换器，该两台AC/DC转换器的PCS的交流侧并联接在400V交流侧处，直流侧并联接在后备电源的电池柜的电池输出端，两台AC/DC转换器的两套PCS均由风力发电机组的主控直接控制，并采用一备一用方式，即一套故障时另一套立即投入使用；在风电场中每个风力发电机组的背靠背变流器的直流母线处安装有一套后备电源，使用DC/DC变换器的储能PCS，该后备电源采用两台DC/DC变换器，所述背靠背变流器为大功率变流器，由两台背靠背变流器单元并机运行，其中一台DC/DC变换器的PCS的输出端接在一台背靠背变流器单元的直流母线处，另一台DC/DC变换器的PCS的输出端接在另一台背靠背变流器单元的直流母线处，两台DC/DC变换器的PCS的输入端均接在后备电源的电池柜的电池输出端，两台DC/DC变换器的两套PCS均由风力发电机组的主控直接控制，亦采用一备一用方式，即一套故障时另一套立即投入使用；所述后备电源的电池柜由多个电池簇并联，每个电池簇带有一个开关，每个电池簇由多个电池模块串联而成，当电池模块发生故障时，控制开关断开该电池簇。

进一步，所述后备电源安装在塔筒内部。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：