可再生能源发电、输变电和电网接入一体化系统

摘要

本发明涉及可再生能源发电、输变电和电网接入一体化系统。目的是提供的接入系统可以避免对电网造成冲击或拖网。技术方案是：可再生能源发电、输变电和电网接入一体化系统，包括可再生能源一体化发电单元、至少一条高压直流输电线路、至少一个逆变器及发电场计算机监控系统；每个可再生能源一体化发电单元的输出端连接到高压直流母线上，高压直流输电线路的一端也连接到高压直流母线HVDC上，高压直流输电线路的另一端连接到大功率逆变器的直流输入端，大功率逆变器的交流输出端连接到交流大电网；发电场计算机监控系统与电网调度控制中心连接并接受调度命令，发电场计算机监控系统还与可再生能源一体化发电单元连接并下发发电设定值。

主权项

可再生能源发电、输变电和电网接入一体化系统，包括若干个可再生能源一体化发电单元(1)、至少一条高压直流输电线路(2)、至少一个大功率逆变器(3)以及发电场计算机监控系统(4)；其特征在于：每个所述可再生能源一体化发电单元(1)的输出端连接到高压直流母线(HVDC)上，高压直流输电线路(2)的一端也连接到高压直流母线(HVDC)上，高压直流输电线路(2)的另一端连接到大功率逆变器(3)的直流输入端，大功率逆变器(3)的交流输出端连接到交流大电网；发电场计算机监控系统(4)与电网调度控制中心(5)连接并接受电网调度控制中心的调度命令，发电场计算机监控系统(4)还与可再生能源一体化发电单元(1)连接并向可再生能源一体化发电单元(1)下发发电设定值；所述可再生能源一体化发电单元包括一个可再生能源发电装置、一个模块化大功率电磁隔离型DC/DC变流升压装置、一个储能装置以及一个单元控制器；可再生能源发电装置的输出端连接到低压直流母线(LVDC)上，储能装置输出端也连接到同一条低压直流母线(LVDC)上，模块化大功率电磁隔离型DC/DC变流升压装置的低压侧也连接到同一条低压直流母线(LVDC)上，高压侧连接到发电场的高压直流母线(HVDC)上，单元控制器与可再生能源发电装置、模块化大功率电磁隔离型DC/DC变流升压装置、储能装置连接；所述可再生能源发电装置为至少一个光伏电池阵列、至少一个带有基于IGBT模块的三相或多相主动PWM整流电路的异步风力发电机、至少一个带有整流电路的永磁直驱式风力发电机、至少一个带有整流电路的同步风力发电机中的至少一种；光伏电池阵列的输出端均接到低压直流母线(LVDC)上；异步风力发电机的交流输出端与异步风力发电机对应的三相或多相主动PWM整流电路的交流输入端连接，三相或多相主动PWM整流电路的直流输出端连接到低压直流母线(LVDC)上；永磁直驱式风力发电机的交流输入端与永磁直驱式风力发电机对应的整流电路的交流输入端连接，该整流电路的直流输出端连接到低压直流母线(LVDC)上；同步风力发电机的交流输出端与同步风力发电机对应的整流电路的交流输入端连接，该整流电路的直流输出端连接到低压直流母线(LVDC)上；所述永磁直驱式风力发电机的整流电路或同步风力发电机的整流电路为以下形式之一：1)所述整流电路是二极管整流电路；2)所述整流电路是二极管整流电路加上Boost电路；3)所述整流电路是二极管整流电路加上PFC电路；4)所述整流电路是基于IGBT模块的三相或多相主动PWM整流电路；所述单元控制器包括微处理器单元以及与其连接的信号采集电路、通讯模块；信号采集电路与所述可再生能源发电装置、模块化大功率电磁隔离型DC/DC变流升压装置、储能装置连接以采集模拟和数字变量，通讯模块与所述发电场计算机监控系统连接；所述储能装置包括一个非电磁隔离型的双向DC/DC变流器以及一个超级电容系统，或者一个非电磁隔离型的双向DC/DC变流器以及一个蓄电池系统；非电磁隔离型的双向DC/DC变流器的一端和低压直流母线(LVDC)连接，另一端和蓄电池系统或超级电容系统连接；所述非电磁隔离型的双向DC/DC变流器包括一个电抗器(L)、一个电容器(C)、两个IGBT或MOSFET模块(T1、T2)、两个二极管(D1、D2)；其中，一号IGBT或MOSFET模块(T1)、二号二极管(D2)、电抗器(L)、电容器(C)构成一个BUCK电路；二号IGBT或MOSFET模块(T2)、一号二极管(D1)、电抗器(L)、电容器(C)构成一个BOOST电路；所述模块化大功率电磁隔离型DC/DC变流升压装置包括多个完全相同的电磁隔离型DC/DC变流器，所有电磁隔离型DC/DC变流器的输入端并联后接到可再生能源一体化发电单元内的低压直流母线(LVDC)上，所有电磁隔离型DC/DC变流器的输出端串联或者并联后接到高压直流母线(HVDC)上；所述电磁隔离型DC/DC变流器的结构为以下形式之一：1)所述电磁隔离型DC/DC变流器包括一个由IGBT或MOSFET构成的低压侧全桥逆变器及其直流电容、一个由第一电感(Lr)以及第一电容(Cr)组成的LC串联谐振电路、一个多次级线圈的高频变压器以及多个高压侧整流电路；所述高压侧整流电路由一个二极管全桥整流电路及二极管全桥整流电路直流侧的输出滤波电路构成，该输出滤波电路为一个电容器或者一个LC滤波电路；所述低压侧全桥逆变器的直流端作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输入端并联在低压直流母线(LVDC)上，低压侧全桥逆变器的交流端与LC串联谐振电路串联后和高频变压器的初级线圈连接；每个高压侧整流电路的交流输入端与其相对应的高频变压器的次级线圈连接，所有高压侧整流电路的直流输出端级联后作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输出端；2)所述电磁隔离型DC/DC变流器包括一个由IGBT或MOSFET构成的低压侧全桥逆变器及其直流电容、一个由第二电感(Lr)和第三电感(Lm)以及第二电容(Cr)组成的LLC谐振电路、一个多次级线圈的高频变压器以及多个高压侧整流电路；所述高压侧整流电路由一个二极管全桥整流电路及其直流侧输出滤波电路构成，该输出滤波电路为一个电容器或者一个LC滤波电路；所述低压侧全桥逆变器的直流端作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输入端并联在低压直流母线(LVDC)上，低压侧全桥逆变器的交流端与LLC谐振电路中的第二电感(Lr)以及第二电容(Cr)串联后和高频变压器的初级线圈连接，LLC谐振电路中的第三电感(Lm)和高频变压器的初级线圈并联；所述高压侧整流电路的交流输入端与其相对应的高频变压器的次级线圈连接，所有高压侧整流电路的直流输出端级联后作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输出端；3)所述电磁隔离型DC/DC变流器包括一个由IGBT或MOSFET构成的低压侧全桥逆变器及其直流电容、一个由第四电感(Lr)和第三电容(Cp)以及第四电容(Cr)组成的LCC谐振电路、一个多次级线圈的高频变压器以及多个高压侧整流电路；所述高压侧整流电路由一个二极管全桥整流电路及其直流侧输出滤波电路构成，该输出滤波电路为一个电容器或一个LC滤波电路；所述低压侧全桥逆变器的直流端作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输入端并联在低压直流母线(LVDC)上，低压侧全桥逆变器的交流端与LCC谐振电路中的第四电感(Lr)以及第四电容(Cr)串联后和高频变压器的初级线圈连接，LCC谐振电路中的第三电容(Cp)和高频变压器的初级线圈并联；所述高压侧整流电路的交流输入端与其相对应的高频变压器的次级线圈连接，所有高压侧整流电路的直流输出端级联后作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输出端；4)所述电磁隔离型DC/DC变流器包括一个由IGBT或MOSFET构成的低压侧全桥逆变器及其直流电容、一个由第五电感(Lr)和第五电容(Cr)组成的LC串联谐振电路、一个多次级线圈的高频变压器以及多个高压侧倍压整流电路；所述低压侧全桥逆变器的直流端作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输入端并联在低压直流母线(LVDC)上，低压侧全桥逆变器的交流端与LC串联谐振电路串联后和高频变压器的初级线圈连接；所述高压侧倍压整流电路的输入端与其相对应的高频变压器的次级线圈连接，所有高压侧倍压整流电路的直流输出端级联后作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输出端；5)所述电磁隔离型DC/DC变流器包括一个由IGBT或MOSFET构成的低压侧全桥逆变器及其直流电容、一个由第六电感(Lr)和第七电感(Lm)以及第六电容(Cr)组成的LLC谐振电路、一个多次级线圈的高频变压器以及多个高压侧倍压整流电路；所述低压侧全桥逆变器的直流端作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输入端并联在低压直流母线(LVDC)上，低压侧全桥逆变器的交流端与LLC谐振电路中的第六电感(Lr)以及第六电容(Cr)串联后和高频变压器的初级线圈连接，LLC谐振电路中的第七电感(Lm)和高频变压器的初级线圈并联；所述高压侧倍压整流电路的输入端与其相对应的高频变压器的次级线圈连接，所有高压侧倍压整流电路的直流输出端级联后作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输出端；6)所述电磁隔离型DC/DC变流器包括一个由IGBT或MOSFET构成的低压侧全桥逆变器及其直流电容、一个由第八电感(Lr)和第七电容(Cp)以及第八电容(Cr)组成的LCC谐振电路、一个多次级线圈的高频变压器以及多个高压侧倍压整流电路；所述低压侧全桥逆变器的直流端作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输入端并联在低压直流母线(LVDC)上，低压侧全桥逆变器的交流端与LCC谐振电路中的第八电感(Lr)以及第八电容(Cr)串联后和高频变压器的初级线圈连接，LCC谐振电路中的第七电容(Cp)和高频变压器的初级线圈并联；所述高压侧倍压整流电路的输入端与其相对应的高频变压器的次级线圈连接，所有高压侧倍压整流电路的直流输出端级联后作为所述的电磁隔离型DC/DC变流器的输出端；所述大功率逆变器为电流源型逆变器，或者为在直流端串联二极管止逆阀的电压源型逆变器；所述第一、第二、第四、第五、第六、第八电感(Lr)为单独的电感元件，或者是所述的高频变压器的漏感；所述第三、第七电感(Lm)为单独的电感元件，或者是所述的高频变压器的激磁电感。