[发明专利]一种风光水储直流汇集经同步电机并网系统及其应用方法

说明书

本发明公开了一种风光水储直流汇集经同步电机并网系统及其应用方法，本发明的系统包括光伏单元、风电单元、水电单元、抽水蓄能单元、电化学储能单元、直流母线和同步电机接口组，同步电机接口组包括至少一条同步电机并网通道，同步电机并网通道通过一双向同步电机接口系统侧DC/AC变流器与直流母线相连，双向同步电机接口系统侧DC/AC变流器的控制端连接有一采用无模型预测扩展状态观测器的控制器。本发明能够利用多新能源间的互补性、储能的调节特性和同步电机接口并网的惯性，有效解决新能源场站发电的间歇性和波动性问题，同时解决因新能源渗透率提升而导致电力系统惯性响应降低的问题。

技术领域

本发明涉及新能源并网技术领域，具体涉及一种风光水储直流汇集经同步电机并网系统及其应用方法。

背景技术

近年来，我国新能源发电规模飞速增长。与传统火力发电相比，新能源发电具有清洁、可再生等显著优势。但新能源受自然因素影响大，供电十分不稳定。不同的新能源在时间和空间上存在的互补性，储能具有快速的功率吞吐能力和灵活的四象限调节能力，多新能源与多种储能集成的发电系统，不仅可以提高电网的稳定性，还能实现新能源消纳最大化的目的。另一方面，以光伏及风电为主的新能源并网比例提升，而由于新能源主要依靠电力电子变换器接入电网，如今已形成了“高比例可再生能源”与“高比例电力电子设备”的“双高”趋势，造成电力系统的惯性大幅降低，削弱了系统惯性响应。新能源发电系统经同步电机接口并网可将同步电机重新引入至电力系统，提升新能源发电系统的惯性，提升运行稳定性。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种风光水储直流汇集经同步电机并网系统及其应用方法，本发明能够利用多新能源间的互补性、储能的调节特性和同步电机接口并网的惯性，有效解决新能源场站发电的间歇性和波动性问题，同时解决因新能源渗透率提升而导致电力系统惯性响应降低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种风光水储直流汇集经同步电机并网系统，包括光伏单元、风电单元、水电单元、抽水蓄能单元、电化学储能单元、直流母线和同步电机接口组，所述光伏单元、风电单元、水电单元、抽水蓄能单元和电化学储能单元分别与直流母线相连，所述直流母线通过同步电机接口组与外部电网连接，所述同步电机接口组包括至少一条同步电机并网通道，所述同步电机并网通道通过一双向同步电机接口系统侧DC/AC变流器与直流母线相连，所述双向同步电机接口系统侧DC/AC变流器的控制端连接有一采用无模型预测扩展状态观测器的控制器。

可选地，所述光伏单元包括多组一一对应的光伏阵列和光伏DC/DC变换器，所述光伏阵列的输出侧与对应的光伏DC/DC变换器输入侧相连，所有光伏DC/DC变换器的输出侧采用串联的方式与直流母线相连。

可选地，所述风电单元包括多组一一对应的风电机组和风电AC/DC变换器，所述风电机组的输出侧与对应的风电AC/DC变换器输入侧相连，所有风电AC/DC变换器的输出侧采用并联的方式与直流母线相连。

可选地，所述水电单元包括多组一一对应的水电机组和水电AC/DC变换器，所述水电机组的输出侧与对应的水电AC/DC变换器输入侧相连，所有水电AC/DC变换器的输出侧采用并联的方式与直流母线相连。

可选地，所述抽水蓄能单元包括相互连接的抽水蓄能机组和抽水蓄能双向AC/DC变换器，所述抽水蓄能双向AC/DC变换器与直流母线相连；所述电化学储能单元包括多组一一对应的电化学储能电站和电化学储能双向DC/DC变换器，所述电化学储能电站与对应的电化学储能双向DC/DC变换器机侧相连，各电化学储能双向DC/DC变换器的直流母线侧采用串联的方式与直流母线相连。

可选地，所述同步电机并网通道包括双向同步电机接口系统侧DC/AC变流器、系统侧同步电机以及网侧同步电机，所述双向同步电机接口系统侧DC/AC变流器的直流测与直流母线相连、交流测与系统侧同步电机的电源端相连，所述系统侧同步电机通过输出轴驱动网侧同步电机转动，所述网侧同步电机输出端与外部电网相连。