CN114825597A - 火电高压直挂储能后备厂用电源系统 - Google Patents

火电高压直挂储能后备厂用电源系统 Download PDF

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CN114825597A CN202210748181.0A CN202210748181A CN114825597A CN 114825597 A CN114825597 A CN 114825597A CN 202210748181 A CN202210748181 A CN 202210748181A CN 114825597 A CN114825597 A CN 114825597A
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Abstract

本申请提出火电高压直挂储能后备厂用电源系统，所述系统包括：火电并网启备变单元、储能供电单元和火电厂用单元，所述火电并网启备变单元分别与所述储能供电单元和火电厂用单元连接；其中，所述储能供电单元包括：储能设备、储能设备换流装置、储能设备隔离开关、储能升压变和储能并网开关。本申请提出的技术方案，通过储能供电单元直挂至火电机组启备变低压侧，作为稳定电压源与火电机组并联，参与到电网频率调节过程中，同时也可以作为厂用400V负荷备用电源，提高火电厂供电可靠性。

Description

火电高压直挂储能后备厂用电源系统
技术领域
本申请涉及后厂用电源系统技术领域，尤其涉及火电高压直挂储能后备厂用电源系统。
背景技术
大规模储能技术作为能源变革关键技术支撑之一，因其可以为电网提供调峰、调频、应急供电等多种辅助服务，近年来受到了业内的广泛关注。由电化学储能+锂电池组成的混合储能系统，通过换流器与火电机组相连，具备功率双向流动能力，具有功率调节迅速、应用供电模式多样等优点。但是，现有的与火电机组相连储能设备需经过高厂变才能实现供电，造成电能损失较大，同时储能系统提供的电压稳定性差。
发明内容
本申请提供火电高压直挂储能后备厂用电源系统，以至少解决相关技术中电能损失量较大且电压不稳定的技术问题。
本申请第一方面实施例提出火电高压直挂储能后备厂用电源系统，包括：火电并网启备变单元、储能供电单元和火电厂用单元，所述火电并网启备变单元分别与所述储能供电单元和所述火电厂用单元连接，所述储能供电单元与所述火电厂用单元连接；
所述火电并网启备变单元包括发电机，所述发电机，用于发电；
所述储能供电单元，用于在电网失电导致所述发电机停机时，向所述火电厂用单元供电；
所述火电厂用单元，用于接收所述储能供电单元提供的电能，使所述火电厂用单元内的厂用负荷运行；
其中，所述储能供电单元包括：储能设备、储能设备换流装置、储能设备隔离开关、储能升压变和储能并网开关。
优选的，所述储能供电单元，还用于在所述发电机处于空载状态时向所述火电并网启备变单元供电。
优选的，所述火电并网启备变单元还包括：火电并网母线、发电机主变、分裂绕组启备变、启备变低压侧第一分支母线和启备变低压侧第二分支母线；
所述发电机通过所述发电机主变连接至所述火电并网母线；
所述分裂绕组启备变的高压侧连接所述火电并网母线，所述分裂绕组启备变的低压侧分别连接所述启备变低压侧第一分支母线、所述启备变低压侧第二分支母线连接。
进一步的，所述储能设备换流装置、所述储能设备隔离开关、所述储能升压变和所述储能并网开关依次连接；
所述储能设备换流装置连接所述储能设备；
所述储能并网开关连接所述启备变低压侧第二分支母线；
其中，所述储能设备换流装置，用于将所述储能设备发出的低压直流电变换为低压交流电。
进一步的，所述储能供电单元还包括：厂用备用母线；
所述厂用备用母线的一端连接所述储能升压变，所述厂用备用母线的另一端连接所述火电厂用单元。
进一步的，所述火电厂用单元包括：厂用负荷、高厂变母线、分裂绕组高厂变、高厂变低压侧第一分支母线、高厂变低压侧第二分支母线、低压厂用并网开关、双绕组低厂变、厂用母线、低压备用供电开关和低压负荷开关；
所述分裂绕组高厂变的高压侧通过所述高厂变母线连接所述发电机的出口，所述分裂绕组高厂变的低压侧分别连接所述高厂变低压侧第一分支母线和所述高厂变低压侧第二分支母线；
所述高厂变低压侧第二分支母线通过所述低压厂用并网开关连接所述双绕组低厂变；
所述双绕组低厂变连接所述厂用母线；
所述厂用负荷包括低压负荷，所述低压负荷通过所述低压负荷开关连接所述厂用母线；
所述储能供电单元通过所述低压备用供电开关连接所述厂用母线。
进一步的，所述火电厂用单元还包括：高压第一负荷开关和高压第二负荷开关；
所述厂用负荷还包括：火电厂用高压一类负荷和火电厂用高压二类负荷；
所述火电厂用高压一类负荷通过所述高压第一负荷开关连接所述高厂变低压侧第一分支母线；
所述火电厂用高压二类负荷通过所述高压第二负荷开关连接所述高厂变低压侧第二分支母线。
进一步的，所述火电并网启备变单元，还用于在电网失电导致发电机停机时，将所述储能供电单元提供的电能倒送到所述火电厂用单元。
进一步的，所述储能供电单元，还用于当所述低压负荷需要电能时，断开所述储能并网开关，向所述低压负荷提供电能。
进一步的，所述储能并网开关和所述低压备用供电开关间设置有闭锁开关。
本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
本申请提出了火电高压直挂储能后备厂用电源系统，包括：火电并网启备变单元、储能供电单元和火电厂用单元，所述火电并网启备变单元分别与所述储能供电单元和火电厂用单元连接，所述储能供电单元与火电厂用单元连接；所述火电并网启备变单元包括发电机，所述火电并网启备变单元，用于利用所述发电机进行发电；所述储能供电单元，用于在电网失电导致所述发电机停机时，向所述火电厂用单元供电；所述火电厂用单元，用于接收所述储能供电单元提供的电能，使所述火电厂用单元内的厂用负荷运行；其中，所述储能供电单元包括：储能设备、储能设备换流装置、储能设备隔离开关、储能升压变和储能并网开关，本申请通过将所述储能供电单元与火电并网启备变单元连接即将储能供电单元直挂至火电机组启备变低压侧，作为稳定电压源与火电机组并联，参与到电网频率调节过程中，同时也可以作为厂用400V负荷备用电源，提高火电厂供电可靠性。
本申请附加的方面以及优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面以及优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本申请一个实施例提供的火电高压直挂储能后备厂用电源系统的框图；
图2为根据本申请一个实施例提供的储能供电单元的结构示意图。
图3为根据本申请一个实施例提供的火电并网启备变单元的结构示意图；
图4为根据本申请一个实施例提供的火电厂用单元的结构示意图；
图5为根据本申请一个实施例提供的火电高压直挂储能后备厂用电源系统的结构示意图；
附图标记说明：
火电并网启备变单元1、储能供电单元2、火电厂用单元3、发电机1-1、火电并网母线1-2、发电机主变1-3、分裂绕组启备变1-4、启备变低压侧第一分支母线1-5、启备变低压侧第二分支母线1-6、储能设备2-1、储能设备换流装置2-2、储能设备隔离开关2-3、储能升压变2-4和储能并网开关2-5、厂用备用母线2-6、厂用负荷3-1、高厂变母线3-2、分裂绕组高厂变3-3、高厂变低压侧第一分支母线3-4、高厂变低压侧第二分支母线3-5、低压厂用并网开关3-6、双绕组低厂变3-7、厂用母线3-8、低压备用供电开关3-9、低压负荷开关3-10、低压负荷3-1-1、火电厂用高压一类负荷3-1-2、火电厂用高压二类负荷3-1-3、高压第一负荷开关3-11和高压第二负荷开关3-12。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
本申请提出的火电高压直挂储能后备厂用电源系统，其中，所述系统，包括：火电并网启备变单元、储能供电单元和火电厂用单元，所述火电并网启备变单元分别与所述储能供电单元和火电厂用单元连接，所述储能供电单元与火电厂用单元连接；所述火电并网启备变单元包括发电机，所述火电并网启备变单元，用于利用所述发电机进行发电；所述储能供电单元，用于在电网失电导致所述发电机停机时，向所述火电厂用单元供电；所述火电厂用单元，用于接收所述储能供电单元提供的电能，使所述火电厂用单元内的厂用负荷运行；其中，所述储能供电单元包括：储能设备、储能设备换流装置、储能设备隔离开关、储能升压变和储能并网开关。本申请提出的技术方案，通过储能供电单元直挂至火电机组启备变低压侧，作为稳定电压源与火电机组并联，参与到电网频率调节过程中，同时也可以作为厂用400V负荷备用电源，提高火电厂供电可靠性。
下面参考附图描述本申请实施例的火电高压直挂储能后备厂用电源系统。
实施例一
图1为根据本申请一个实施例提供的火电高压直挂储能后备厂用电源系统的框图，如图1所示，所述系统包括：火电并网启备变单元1、储能供电单元2和火电厂用单元3；
其中，所述火电并网启备变单元1分别与所述储能供电单元2和所述火电厂用单元3连接，所述储能供电单元2与所述火电厂用单元3连接。
在本公开实施例中，所述火电并网启备变单元1包括发电机1-1，所述电机1-1,用于发电；
所述储能供电单元2，用于在电网失电导致所述发电机1-1停机时，向所述火电厂用单元3供电；
所述火电厂用单元3，用于接收所述储能供电单元2提供的电能，使所述火电厂用单元内的厂用负荷3-1运行；
需要说明的是，如图2所示，所述储能供电单元2包括：储能设备2-1、储能设备换流装置2-2、储能设备隔离开关2-3、储能升压变2-4、储能并网开关2-5和厂用备用母线2-6。
其中，所述储能设备换流装置2-2、储能设备隔离开关2-3、储能升压变2-4和储能并网开关2-5依次连接；
所述储能设备换流装置2-2连接所述储能设备2-1；
所述厂用备用母线2-6的一端连接所述储能升压变2-4，所述厂用备用母线2-6的另一端连接所述火电厂用单元3，其中，所述厂用备用母线2-6可以为400V电压的厂用备用母线。
需要说明的是，所述储能设备换流装置2-2，用于将所述储能设备2-1发出的低压直流电变换为低压交流电。
示例的，储能设备2-1输出电能，通过储能设备换流装置2-2将所述输出的电能由电压直流电变换为低压交流电，并接通所述储能设备隔离开关2-3，当需要提供高压电能时，通过所述储能升压变2-4将所述低压交流电进行升压得到高压交流电,然后通过储能并网开关2-5将高压交流电输送至启备变低压侧第二分支母线1-6，当需要低压电能时，通过厂用备用母线2-6与火电厂用电单元3连接。
在本公开实施例中，所述储能供电单元2，还用于在发电机1-1处于空载状态时向所述火电并网启备变单元1供电。
示例的，在电网失电导致发电机1-1处于空载状态时，火电并网启备变单元1中火电并网母线1-2电压迅速降低，为了恢复火电机组供电，储能供电单元2中的储能并网开关2-5闭合，通过分裂绕组启备变1-4向发电机1-1供电，从而恢复了火电机组运行，如图5所示。
在本公开实施例中，所述储能供电单元2，还用于在所述发电机1-1正常运行时，根据调频指令闭合所述储能并网开关2-5以进行调频。
需要说明的是，通过控制所述储能设备换流装置2-2来调节所述储能设备2-1工作状态，来响应调频指令，其中，对储能设备换流装置2-2进行控制时，可以采用下垂控制的方法，实现有功、无功解耦控制。
在一些实施例中，采用下垂控制的方法，实现有功、无功解耦控制时，具体可以根据下式实现对有功-角频率和无功-电压的下垂控制：
Figure 554054DEST_PATH_IMAGE001
其中，ω是储能设备换流装置2-2输出电压角频率；U是储能设备换流装置2-2输出电压幅值；ω 0 是储能设备换流装置2-2空载输出电压角频率参考值；U 0 是储能设备换流装置2-2空载输出电压幅值参考值；m是有功功率下垂系数；n是无功功率下垂系数；P是储能设备换流装置2-2所连负载分配的有功功率；Q是储能设备换流装置2-2所连负载分配的无功功率。
在本公开实施例中，如图3所示，所述火电并网启备变单元1除了包括所述发电机1-1之外还包括：火电并网母线1-2、发电机主变1-3、分裂绕组启备变1-4、启备变低压侧第一分支母线1-5和启备变低压侧第二分支母线1-6，其中所述启备变低压侧第一分支母线1-5和启备变低压侧第二分支母线1-6对应的母线电压可以为6KV；
其中，所述发电机1-1通过所述发电机主变1-3连接至所述火电并网母线1-2；
所述分裂绕组启备变1-4的高压侧连接所述火电并网母线1-2，所述分裂绕组启备变1-4的低压侧分别连接所述启备变低压侧第一分支母线1-5、启备变低压侧第二分支母线1-6。
需要说明的是，所述储能并网开关2-5连接所述启备变低压侧第二分支母线1-6，如图5所示。
在本公开实施例中，如图4所示，所述火电厂用单元3包括：厂用负荷3-1、高厂变母线3-2、分裂绕组高厂变3-3、高厂变低压侧第一分支母线3-4、高厂变低压侧第二分支母线3-5、低压厂用并网开关3-6、双绕组低厂变3-7、厂用母线3-8、低压备用供电开关3-9和低压负荷开关3-10；
所述分裂绕组高厂变3-3的高压侧通过所述高厂变母线3-2连接所述发电机1-1的出口，如图5所示；所述分裂绕组高厂变3-3的低压侧分别连接所述高厂变低压侧第一分支母线3-4和高厂变低压侧第二分支母线3-5；
所述高厂变低压侧第二分支母线3-5通过所述低压厂用并网开关3-6连接所述双绕组低厂变3-7；
所述双绕组低厂变3-7连接所述厂用母线3-8；
所述厂用负荷3-1包括低压负荷3-1-1，所述低压负荷3-1-1通过所述低压负荷开关3-10连接所述厂用母线3-8，其中，所述低压负荷3-1-1可以为400V厂用用电负荷。
需要说明的是，所述分裂绕组高厂变3-3的高压侧通过所述高厂变母线3-2连接所述启备变低压侧第一分支母线1-5，所述分裂绕组高厂变3-3的低压侧分别连接所述高厂变低压侧第一分支母线3-4、高厂变低压侧第二分支母线3-5，如图5所示。
进一步的，所述火电厂用单元3还包括：高压第一负荷开关3-11和高压第二负荷开关3-12；
所述厂用负荷3-1还包括：火电厂用高压一类负荷3-1-2和火电厂用高压二类负荷3-1-3；
所述火电厂用高压一类负荷3-1-2通过高压第一负荷开关3-11连接所述高厂变低压侧第一分支母线3-4；
所述火电厂用高压二类负荷3-1-3通过高压第二负荷开关3-12连接所述高厂变低压侧第二分支母线3-5；
需要说明的是，所述储能供电单元2通过所述低压备用供电开关3-9连接所述厂用母线3-8，如图5所示。
在本公开实施例中，所述火电并网启备变单元1，还用于在电网失电导致发电机1-1停机时，将所述储能供电单元2提供的电能倒送到所述火电厂用单元3，如图5所示。
示例的，在电网失电导致发电机1-1停机时，将所述储能供电单元2提供的电能倒送到所述火电厂用单元3中，向所述火电厂用单元3中的火电厂用高压一类负荷3-1-2或火电厂用高压二类负荷3-1-3提供电能。
在本公开实施例中，所述储能供电单元2，还用于当所述火电厂用单元3中的低压负荷3-1-1需要电能时，断开所述储能并网开关2-5，闭合低压备用供电开关3-9，向所述低压负荷3-1-1提供电能。
在本公开实施例中，所述储能并网开关2-5和低压备用供电开关3-9间设置有闭锁开关。
示例的，当储能并网开关2-5闭合时，低压备用供电开关3-9处于闭锁状态，一直关断；
当低压备用供电开关3-9闭合，储能并网开关2-5处于闭锁状态，一直关断，防止同时处于开通状态，造成合环运行进而对储能设备2-1的损害。
需要说明的是，火电并网启备变单元1还包括与发电机1-1配套的辅机，辅机包括水循环泵、油循环泵、磨煤机、锅炉等设备，辅机用于将煤转化成机械能，发电机1-1将机械能转化成电能，辅机与发电机1-1一起构成火电机组；若电网失电，则辅机停机从而导致发电机1-1停机，即火电机组停机；
火电并网启备变单元1生成的电能提供输电线路提供给用户侧的负载，火电并网启备变单元1生成的电能还可以提供给火电厂用单元3中的厂用负载3-1。
示例的，当储能设备2-1联合火电机组响应电网频率指令时，闭合储能并网开关2-5，低压备用供电开关3-9闭锁状态，无法闭合，一直处于断开状态。
当400V厂用负荷即低压负荷3-1-1需要储能设备2-1供电时，闭合低压备用供电开关3-9，储能并网开关2-5闭锁状态，无法闭合，一直处于断开状态，实现储能设备2-1向400V厂用负荷供电。
综上所述，本实施例提出的火电高压直挂储能后备厂用电源系统，其中，所述系统，包括：火电并网启备变单元、储能供电单元和火电厂用单元，所述火电并网启备变单元分别与所述储能供电单元和火电厂用单元连接；所述火电并网启备变单元包括发电机，所述火电并网启备变单元，用于利用所述发电机进行发电；所述储能供电单元，用于在电网失电导致所述发电机停机时，向所述火电厂用单元供电；所述火电厂用单元包括厂用负荷，所述火电厂用单元，用于利用所述储能供电单元提供的电能启动所述厂用负荷；其中，所述储能供电单元包括：储能设备、储能设备换流装置、储能设备隔离开关、储能升压变和储能并网开关。本申请提出的技术方案，通过储能供电单元直挂至火电机组启备变低压侧，作为稳定电压源与火电机组并联，参与到电网频率调节过程中，同时将储能设备作为400V厂用负荷后备电源，符合火电厂厂用负荷双电源供电思想，可以实现设备稳定性，更进一步，因为400V厂用负荷后备电源较容易受电压波动影响，多为变频设备，造成400V母线电压时常波动，不利于设备稳定运行，采用能作为400V厂用负荷后备电源也可提高400V母线电压稳定性，增加负荷供电可靠性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种火电高压直挂储能后备厂用电源系统，其特征在于，包括：火电并网启备变单元、储能供电单元和火电厂用单元，所述火电并网启备变单元分别与所述储能供电单元和所述火电厂用单元连接，所述储能供电单元与所述火电厂用单元连接；
所述火电并网启备变单元包括发电机，所述发电机，用于发电；
所述储能供电单元，用于在电网失电导致所述发电机停机时，向所述火电厂用单元供电；
所述火电厂用单元，用于接收所述储能供电单元提供的电能，使所述火电厂用单元内的厂用负荷运行；
其中，所述储能供电单元包括：储能设备、储能设备换流装置、储能设备隔离开关、储能升压变和储能并网开关。
2.如权利要求1所述的火电高压直挂储能后备厂用电源系统，其特征在于，所述储能供电单元，还用于在所述发电机处于空载状态时向所述火电并网启备变单元供电。
3.如权利要求2所述的火电高压直挂储能后备厂用电源系统，其特征在于，所述火电并网启备变单元还包括：火电并网母线、发电机主变、分裂绕组启备变、启备变低压侧第一分支母线和启备变低压侧第二分支母线；
所述发电机通过所述发电机主变连接至所述火电并网母线；
所述分裂绕组启备变的高压侧连接所述火电并网母线，所述分裂绕组启备变的低压侧分别连接所述启备变低压侧第一分支母线、所述启备变低压侧第二分支母线连接。
4.如权利要求3所述的火电高压直挂储能后备厂用电源系统，其特征在于，所述储能设备换流装置、所述储能设备隔离开关、所述储能升压变和所述储能并网开关依次连接；
所述储能设备换流装置连接所述储能设备；
所述储能并网开关连接所述启备变低压侧第二分支母线；
其中，所述储能设备换流装置，用于将所述储能设备发出的低压直流电变换为低压交流电。
5.如权利要求4所述的火电高压直挂储能后备厂用电源系统，其特征在于，所述储能供电单元还包括：厂用备用母线；
所述厂用备用母线的一端连接所述储能升压变，所述厂用备用母线的另一端连接所述火电厂用单元。
6.如权利要求5所述的火电高压直挂储能后备厂用电源系统，其特征在于，所述火电厂用单元包括：厂用负荷、高厂变母线、分裂绕组高厂变、高厂变低压侧第一分支母线、高厂变低压侧第二分支母线、低压厂用并网开关、双绕组低厂变、厂用母线、低压备用供电开关和低压负荷开关；
所述分裂绕组高厂变的高压侧通过所述高厂变母线连接所述发电机的出口，所述分裂绕组高厂变的低压侧分别连接所述高厂变低压侧第一分支母线和所述高厂变低压侧第二分支母线；
所述高厂变低压侧第二分支母线通过所述低压厂用并网开关连接所述双绕组低厂变；
所述双绕组低厂变连接所述厂用母线；
所述厂用负荷包括低压负荷，所述低压负荷通过所述低压负荷开关连接所述厂用母线；
所述储能供电单元通过所述低压备用供电开关连接所述厂用母线。
7.如权利要求6所述的火电高压直挂储能后备厂用电源系统，其特征在于，所述火电厂用单元还包括：高压第一负荷开关和高压第二负荷开关；
所述厂用负荷还包括：火电厂用高压一类负荷和火电厂用高压二类负荷；
所述火电厂用高压一类负荷通过所述高压第一负荷开关连接所述高厂变低压侧第一分支母线；
所述火电厂用高压二类负荷通过所述高压第二负荷开关连接所述高厂变低压侧第二分支母线。
8.如权利要求7所述的火电高压直挂储能后备厂用电源系统，其特征在于，所述火电并网启备变单元，还用于在电网失电导致所述发电机停机时，将所述储能供电单元提供的电能倒送到所述火电厂用单元。
9.如权利要求8所述的火电高压直挂储能后备厂用电源系统，其特征在于，所述储能供电单元，还用于当所述低压负荷需要电能时，断开所述储能并网开关，向所述低压负荷提供电能。
10.如权利要求9所述的火电高压直挂储能后备厂用电源系统，其特征在于，所述储能并网开关和所述低压备用供电开关间设置有闭锁开关。
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