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基于 风 力发电的互补发电系统

阅读：231发布：2020-05-08

专利汇可以提供基于风力发电的互补发电系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种基于风力发电的互补发电系统，其包括风力发电机组、水力发电单元以及汇流装置，所述汇流装置的输入端连接风力发电机组的输出端，且其输出端及水力发电单元的输出端连接电网，所述水力发电单元包括发电机组、电流检测装置及控制器，所述发电机组包括多个水轮发电机，所述电流检测装置连接于风力发电机组输出端以用于检测风力发电机组的输出电流，所述控制器与电流检测装置和水轮发电机连接，以将电流检测装置检测的输出电流与预设额定值进行比较，并在输出电流小于预设额定值时根据输出电流与预设额定值的差值控制水轮发电机工作。本实用新型互补发电系统利用水力发电配平风力发电的波谷，以使其电能输出稳定在一定的数值。，下面是基于风力发电的互补发电系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于风力发电的互补发电系统，其特征在于：所述互补发电系统包括风力发电机组、水力发电单元以及汇流装置，其中，所述汇流装置的输入端连接风力发电机组的输出端，且其输出端及水力发电单元的输出端连接电网，所述水力发电单元包括发电机组、电流检测装置及控制器，所述发电机组包括多个水轮发电机，所述电流检测装置连接于风力发电机组输出端以用于检测风力发电机组的输出电流，所述控制器与电流检测装置和水轮发电机连接，以将电流检测装置检测的输出电流与预设额定值进行比较，并在输出电流小于预设额定值时根据输出电流与预设额定值的差值控制水轮发电机工作。
2.如权利要求1所述的基于风力发电的互补发电系统，其特征在于：所述发电机组包括n个水轮发电机，n个所述水轮发电机的功率系数分别为20、21、、、2n-1和2n，其中n≥2。
3.如权利要求2所述的基于风力发电的互补发电系统，其特征在于：所述发电机组包括四个水轮发电机，四个所述水轮发电机的功率系数分别为1、2、4和8。
4.如权利要求1所述的基于风力发电的互补发电系统，其特征在于：所述汇流装置和电网之间还连接有一升压模块，且所述水力发电单元的输出端连接升压模块。
5.如权利要求1所述的基于风力发电的互补发电系统，其特征在于：所述电流检测装置为电流互感器。
6.如权利要求1所述的基于风力发电的互补发电系统，其特征在于：所述水轮发电机为同步水轮发电机。

说明书全文

基于风 力发电的互补发电系统

技术领域

[0001] 本实用新型涉及风力发电技术领域，更具体地涉及一种基于风力发电的互补发电系统。

背景技术

[0002] 随着石油、煤等非可再生资源的消耗和环保意识的提高，人们越来越重视可再生能源的应用。其中，风能作为一种清洁的可再生能源，在全球节能减排工作中的地位日益重要。然而风力发电属于间歇性能源，即在实际应用中，风力大小和方向总是不断变化的，因此，在风力发电机组工作过程中，其输出功率就会相应地产生大幅波动，则风力发电并入电网时对电网的稳定运行会造成一定的不利影响。

[0003] 鉴于此，有必要提供一种基于风力发电的互补发电系统以解决上述缺陷。实用新型内容

[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于风力发电的互补发电系统。

[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于风力发电的互补发电系统，其包括风力发电机组、水力发电单元以及汇流装置，其中，所述汇流装置的输入端连接风力发电机组的输出端，且其输出端及水力发电单元的输出端连接电网，所述水力发电单元包括发电机组、电流检测装置及控制器，所述发电机组包括多个水轮发电机，所述电流检测装置连接于风力发电机组输出端以用于检测风力发电机组的输出电流，所述控制器与电流检测装置和水轮发电机连接，以将电流检测装置检测的输出电流与预设额定值进行比较，并在输出电流小于预设额定值时根据输出电流与预设额定值的差值控制水轮发电机工作。

[0006] 其进一步技术方案为：所述发电机组包括n个水轮发电机，n个所述水轮发电机的功率系数分别为20、21、、、2n-1和2n，其中n≥2。

[0007] 其进一步技术方案为：所述发电机组包括四个水轮发电机，四个所述水轮发电机的功率系数分别为1、2、4和8。

[0008] 其进一步技术方案为：所述汇流装置和电网之间还连接有一升压模块，且所述水力发电单元的输出端连接升压模块。

[0009] 其进一步技术方案为：所述电流检测装置为电流互感器。

[0010] 其进一步技术方案为：所述水轮发电机为同步水轮发电机。

[0011] 与现有技术相比，本实用新型基于风力发电的互补发电系统利用水力发电配平风力发电的波谷，以使其电能输出稳定在一定的数值，即通过电流检测装置实时检测风力发电机组的输出电流，控制器将输出电流与预设额定值进行比较，在输出电流小于预设额定值时根据输出电流与预设额定值的差值控制水轮发电机工作，以补足风力发电实时的输出电流与预设额定值的差额，以确保发电系统输出功率的稳定，从而避免风力发电直接输出对电网的不利影响。附图说明

[0012] 图1是本实用新型基于风力发电的互补发电系统一具体实施例的结构示意图。

[0013] 图2是本实用新型中风力发电机组和水力发电单元的输出功率曲线图。

[0014] 图3是本实用新型一具体实施例中水力发电单元发电的功率等级表。

具体实施方式

[0015] 为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本实用新型的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的阐述。

[0016] 参照图1，图1为本实用新型基于风力发电的互补发电系统1一具体实施例的结构示意图。在附图所示的实施例中，所述互补发电系统1包括风力发电机组10、水力发电单元以及汇流装置20，其中，所述汇流装置20的输入端连接风力发电机组10的输出端，且该汇流装置20及水力发电单元的输出端连接电网，所述水力发电单元包括发电机组301、电流检测装置302及控制器303，所述发电机组301包括多个水轮发电机，所述电流检测装置302连接于风力发电机组10输出端以用于检测风力发电机组10的输出电流，所述控制器303与电流检测装置302和水轮发电机连接，以将电流检测装置302检测的输出电流与预设额定值进行比较，并在输出电流小于预设额定值时根据输出电流与预设额定值的差值控制水轮发电机工作。优选地，本实施例中，所述电流检测装置302为电流互感器，所述水轮发电机为同步水轮发电机以减少损耗，而所述控制器303可基于单片机来进行输出电流与预设额定值的比较以及控制水轮发电机的工作。基于上述设计，本实用新型利用水力发电配平风力发电的波谷，以使其电能输出稳定在一定的数值，即通过电流检测装置302实时检测风力发电机组10的输出电流，控制器303将输出电流与预设额定值进行比较，在输出电流小于预设额定值时根据输出电流与预设额定值的差值控制水轮发电机工作，以补足风力发电实时的输出电流与预设额定值的差额，以确保发电系统1输出功率的稳定，即本实用新型基于风力发电的互补发电系统1通过水力发电补充风力发电，使得发电系统1的输出功率稳定在预设额定值，从而避免风力发电直接输出对电网的不利影响。

[0017] 在某些实施例中，所述汇流装置20和电网之间还连接有一升压模块40，且所述水力发电单元的输出端连接升压模块40。基于该设计，将风力发电机组10和水轮发电机的发电升压输出。

[0018] 在某些实施例中，所述发电机组301包括n个水轮发电机，n个所述水轮发电机的功率系数分别为20、21、、、2n-1和2n，其中n为水轮发电机的个数，n≥2。优选地，本实施例中，所述发电机组301包括有四个水轮发电机，四个所述水轮发电机的功率系数分别为1、2、4和8。本实用新型中各同步水轮发电机的功率系数依照BCD编码规则设置，即如本实施例所示配置A、B、C、D四个同步水轮发电机时，其功率系数分别为1、2、4、8。可理解地，蓄水库2中的水流经过A、B、C、D四个同步水轮发电机中的水轮机时可将水能转换成机械能，水轮机的转轴又带动水轮发电机中发电机的转子，以将机械能转换成电能而输出以补充风力发电。

[0019] 参照图2，图中虚线为预设额定值，E曲线为风力发电输出曲线，F为水力发电输出曲线，可知，水力发电辅助发电，其在风力发电低谷时加大水力发电的输出功率，而在风力发电高峰时降低水力发电的输出功率，用于补足风力发电实时的输出电流与预设额定值的差额。本实施例中，根据BCD编码规则预先设置0-15共16个功率输出等级，并存储在功率等级表中，每个级别的输出功率范围可预先设定，通过电流互感器实时检测风力发电机组10的输出电流，控制器303在输出电流低于预设额定值时，根据输出电流与额定值的差额确定水力发电单元需要补充的输出功率，并确定该输出功率在哪个功率输出等级，根据功率等级表控制A、B、C、D四个同步水轮发电机的启动或停机以补足风力发电的实时输出电流与额定值的差额。

[0020] 参照图3，图3为本实用新型一具体实施例中水力发电单元发电的功率等级表。可理解地，当输出电流等于预设额定值时，需补充的输出功率处于功率等级表中的0级，则同步水轮发电机均不工作，而在输出电流低于预设额定值且需补充的输出功率处于功率等级表中的1级时，则仅启动A同步水轮发电机，当需补充的输出功率处于功率等级表中的2级时则仅启动B同步水轮发电机，当处于3级时启动A和B两个同步水轮发电机，处于4级时仅启动C同步水轮发电机，而处于5级时启动A和C两个同步水轮发电机，处于6级时启动B和C两个同步水轮发电机，根据BCD编码规则以此类推，当需补充的输出功率处于功率等级表中的14级时启动B、C和D三个同步水轮发电机，而当处于15级时启动A、B、C和D四个同步水轮发电机。可知，水力发电单元中A、B、C、D四个同步水轮发电机分别启动、停机可组成0－15共16级功率输出，而在某些其他实施例中，可设置两个同步水轮发电机，其功率因数分别为1和2，则
0 1
可组成0-3级功率输出，可理解地，设置n个同步水轮发电机时，其功率因数分别为2、2、、、
2n-1和2n，则相应的一共可组成2n个功率输出等级。

[0021] 综上所述，本实用新型基于风力发电的互补发电系统利用水力发电配平风力发电的波谷，以使其电能输出稳定在一定的数值，即通过电流检测装置实时检测风力发电机组的输出电流，控制器将输出电流与预设额定值进行比较，在输出电流小于预设额定值时根据输出电流与预设额定值的差值控制水轮发电机工作，以补足风力发电实时的输出电流与预设额定值的差额，以确保发电系统输出功率的稳定，从而避免风力发电直接输出对电网的不利影响。

[0022] 以上所述仅为本实用新型的优选实施例，而非对本实用新型做任何形式上的限制。本领域的技术人员可在上述实施例的基础上施以各种等同的更改和改进，凡在权利要求范围内所做的等同变化或修饰，均应落入本实用新型的保护范围之内。

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