CN102957105B - 一种基于清洁能源应用的智能变电站 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力设备技术领域，尤其涉及一种基于清洁能源应用的智能变电站。具体说是涉及风电、光伏及储能装置，是一种基于三绕组变压器的节能智能变电站。本发明主要由变电系统、清洁能源发电系统和变电站内用电系统构成；其中变电系统与电网、清洁能源发电系统相连接，变电站内用电系统与清洁能源发电系统相连接。本发明可以直接节省站用电配电变压器配置，充分利用了变电站内资源，有效节约变电站的运维成本，大幅提升变电站站用电的供电质量和供电可靠性。在风力、光照适合地区或者智能化水平高的经济示范区具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于电力设备技术领域，尤其涉及一种基于清洁能源应用的智能变电站。具体说是涉及风电、光伏及储能装置，是一种基于三绕组变压器的节能智能变电站。
背景技术
随着近年来全球资源危机和环境污染问题的日益突出，建设坚强可靠智能电网，积极接纳可再生清洁能源，推进节能环保产业发展，已经成为世界各国有效应对环境和资源危机主要途径。随着风电技术和光伏发电技术的发展，清洁能源的广泛利用已经成为可能。随着我国智能电网的大力发展，智能化变电站的迅速建设，清洁能源的接入既符合低碳环保的号召又是智能电网发展的重要组成部分。清洁能源的接入是一项全面的系统工程，内容覆盖电力系统所有电压等级，涵盖发电、输电、变电、配电、用电等各个环节。作为电网的重要组成部分，变电站是电网重要的支撑节点，是保障电力可靠传输的关键，同时因为变电站内大量变压器空冷装置的使用以及站内照明等因素，变电站本身也是不可忽视的重要用户，提高变电站的供电可靠性，减少变电站的运维成本有重要的意义。
目前，国家电网公司所属变电站18000余座，变压器33000余台，大部分的变电站通过电网取电供给变电站的正常运行，供电方式单一，在系统故障的情况下变电站很难长时间保证正常的通信和智能变电站的自愈能力，同时，变电站的用电也是运维成本的重要部分，新能源发电技术的发展为这些问题的解决提供了一个方向，将清洁能源发电与变电站结合，既可以提高本地区的节能减排效果，增强供电可靠性，又可以减少变电站的运维成本，带来经济效益，因此有必要开发出一种基于清洁能源应用的智能变电站方案以有效解决变电站供电可靠性不足，运维成本高的问题。
发明内容
本发明针对上述变电站存在的问题，提供了一种基于清洁能源应用的智能变电站。目的是为了减少变电站站内用电，提高站内供电的可靠性，设计出一种既能满足变电站用电节能需求，又提高站内供电可靠性的智能变电站。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于清洁能源应用的智能变电站，主要由变电系统、清洁能源发电系统和变电站内用电系统构成；其中变电系统与电网、清洁能源发电系统相连接，变电站内用电系统与清洁能源发电系统相连接。
所述的变电系统由三绕组电力变压器、高压开关设备、中压开关设备和低压开关设备构成；高压开关设备连接在高压交流电网与三绕组电力变压器高压侧之间，中压开关设备连接在中压配电线路与三绕组电力变压器中压侧之间，三绕组电力变压器低压侧通过低压开关设备与清洁能源发电系统相连。
所述变电系统采用66kV三绕组电力变压器，变压器高中低三侧电压等级分别采用66kV、10kV和0.4kV，绕组接线方式采用YDYn型。
所述变电系统的低压开关设备4常态处于断开状态，当站内清洁能源发电系统发电量不足时AC/DC控制装置7发出信号控制低压开关设备4闭合，从三绕组电力变压器低压侧取电供给变电站内用电。
所述变电站内用电系统由变电站内交流用电系统和变电站内直流用电系统两部分构成。其中变电站内交流用电系统与清洁能源发电系统的交流母线相连，变电站内直流用电系统与清洁能源发电系统的直流母线相连。
所述清洁能源发电系统由0.4kV交流母线、AC/DC控制装置、直流母线、若干小型风机、若干屋顶光伏、储能控制器和储能装置构成；其中，交流母线与直流母线通过AC/DC控制装置相连；储能控制器与储能装置串联后接入直流母线上；若干小型风机与屋顶光伏并联后接入直流母线上。
所述清洁能源发电系统的储能装置采用磷酸铁锂电池，由储能控制器依据小型风机和屋顶光伏的输出功率控制其充放电的过程。
本发明集三绕组变压器、小型风机、屋顶光伏和储能装置于一体，其有益效果及优点是：
1.三绕组电力变压器的采用，可以直接节省站用电配电变压器配置，减少建设变电站的相应投资成本。
2.小型风机、屋顶光伏及储能装置的应用，充分利用了变电站内资源，基本实现了站内用电的自给自足，能够有效节约变电站的运维成本。
3.清洁能源与系统电源互为备用的站用电供电模式，可以大幅提升变电站站用电的供电可靠性。
4.变电站内引进储能装置，能够有效增加电网备用容量，大规模建设后，对于提高电网安全稳定性和供电质量有积极的意义。
本发明适用于风力、光照适合地区或者智能化水平高的经济示范区，充分考虑到地区经济社会发展的需要，对于促进清洁能源并网、节能减排都有积极的现实意义，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明系统构成示意图。
图中：三绕组电力变压器1，高压开关设备2，中压开关设备3，低压开关设备,4，变电站内交流用电系统5，变电站内直流用电系统6，AC/DC控制装置7，小型风机8，屋顶光伏9，储能控制器10，储能装置11。
下面结合本发明的具体实施例和附图，对本发明加以详细描述。
具体实施方式
本发明是一种基于清洁能源应用的智能变电站。如图1所示，图1为本发明系统构成示意图。它主要由变电系统、清洁能源发电系统和变电站内用电系统构成；其中变电系统与电网、清洁能源发电系统相连接，变电站内用电系统与清洁能源发电系统相连接。
变电系统由三绕组电力变压器1、高压开关设备2、中压开关设备3和低压开关设备4构成；高压开关设备2连接在高压交流电网与三绕组电力变压器1高压侧之间，中压开关设备3连接在中压配电线路与三绕组电力变压器1中压侧之间，三绕组电力变压器1低压侧通过低压开关设备4与清洁能源发电系统相连。
变电系统中的核心设备是66kV三绕组电力变压器1，考虑到变电站内用电的需要，变压器高中低三侧电压等级分别采用66kV、10kV和0.4kV，绕组接线方式采用YDYn型。
变电系统的低压开关设备4常态处于断开状态，当站内清洁能源发电系统发电量不足时低压开关设备4由AC/DC控制装置7发出控制信号自动闭合，从三绕组电力变压器低压侧取电供给变电站内用电。实现清洁能源与系统电源互为备用的站用电供电模式，可以大幅提升变电站站用电的供电可靠性。
变电站内用电系统由变电站内交流用电系统5和变电站内直流用电系统6两部分构成。其中变电站内交流用电系统5与清洁能源发电系统的交流母线相连，变电站内直流用电系统6与清洁能源发电系统的直流母线相连。变电站内交流用电系统5主要负责变电站内的机械传动、照明、生活用电，变电站内直流用电系统6主要包括变电站内的测量、保护、通信、控制和保安电源。
清洁能源发电系统由0.4KV交流母线、AC/DC控制装置7、直流母线、若干小型风机8、若干屋顶光伏9、储能控制器10和储能装置11构成。其中，交流母线与直流母线通过AC/DC控制装置7相连；储能控制器10与储能装置11串联后接入直流母线上；若干小型风机8与屋顶光伏9并联后接入直流母线上。
光能通过屋顶光伏9转换成直流电送入直流母线；风能通过小型风机8转换成直流电送入直流系统；该直流供电系统的发电设备小型风机8和屋顶光伏9采用并联的结构，通过风机和光伏板内置的控制器实现输出电压和功率的控制。清洁能源发电系统的若干小型风机8和屋顶光伏9通过内置的控制器实现输出电压和功率的控制。当变电站内清洁能源发电系统发电量不足时，储能控制器10控制储能装置11进入放电模式，当储能装置11电量低于30%时，储能控制器10将电量信号和发电功率信号传输给AC/DC控制装置7，低压开关设备4由AC/DC控制装置7发出信号自动闭合，通过三绕组电力变压器1的低压侧给变电站内交流用电系统5供电，同时AC/DC控制装置7将交流母线的电能转换成直流电送入直流母线连接的变电站内直流用电系统6和储能装置11，当储能装置11的电量高于95%时，储能控制器10将电量信号和发电功率信号传输给AC/DC控制装置7，低压开关设备4由AC/DC控制装置7发出信号自动断开，储能装置进入放电模式。
储能装置11采用磷酸铁锂电池，由储能控制器10依据小型风机8和屋顶光伏9的输出功率控制其充放电的过程，提高了供电质量和电网的安全稳定性。当变电站内清洁能源发电系统发电量充足时，储能控制器10控制储能装置11进入储能模式，在满足变电站用电的前提下，将电能送入储能装置11，在储能装置11电量达到95%时，储能控制器10将电量信号和发电功率信号传输给AC/DC控制装置7，低压开关设备4由AC/DC控制装置7发出信号自动闭合，通过三绕组电力变压器1的低压侧向系统送电，节能效果明显，特点突出。
Claims (1)
1.一种基于清洁能源应用的智能变电站，包括变电系统，其特征在于：还包括清洁能源发电系统和变电站内用电系统；其中变电系统与电网、清洁能源发电系统相连接，变电站内用电系统与清洁能源发电系统相连接；所述的变电系统由三绕组电力变压器（1）、高压开关设备（2）、中压开关设备（3）和低压开关设备（4）构成；高压开关设备（2）连接在高压交流电网与三绕组电力变压器（1）高压侧之间，中压开关设备（3）连接在中压配电线路与三绕组电力变压器（1）中压侧之间，三绕组电力变压器（1）低压侧通过低压开关设备（4）与清洁能源发电系统相连；
所述的变电站内用电系统由变电站内交流用电系统（5）和变电站内直流用电系统（6）两部分构成；其中变电站内交流用电系统（5）与清洁能源发电系统的交流母线相连，变电站内直流用电系统（6）与清洁能源发电系统的直流母线相连；
所述清洁能源发电系统由0.4KV交流母线、AC/DC控制装置（7）、直流母线、若干小型风机（8）、若干屋顶光伏（9）、储能控制器（10）和储能装置（11）构成；其中，交流母线与直流母线通过AC/DC控制装置（7）相连；储能控制器（10）与储能装置（11）串联后接入直流母线上；若干小型风机（8）与屋顶光伏（9）并联后接入直流母线上；
所述变电系统的低压开关设备（4）常态处于断开状态，当站内清洁能源发电系统发电量不足时AC/DC控制装置（7）发出信号控制低压开关设备（4）闭合，从三绕组电力变压器低压侧取电供给变电站内用电；
所述清洁能源发电系统的储能装置（11）采用磷酸铁锂电池，由储能控制器（10）依据小型风机（8）和屋顶光伏（9）的输出功率控制其充放电的过程。
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