CN216851315U - 一种升压联合火电系统 - Google Patents

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云昌锋
冯国强
周自林
陈才程
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Abstract

本实用新型公开了一种升压联合火电系统,包括:微电网器件单元包括光伏器件及储能器件,光伏器件的输出端及储能器件的输出端均通过微电网电力电子变压单元与火电发电高压厂用电单元的输入端连接,火电发电高压厂用电单元的输出端分别与电网系统及至少一个分支负荷连接。光伏器件、储能器件灵活供电。

Description

一种升压联合火电系统
技术领域
本实用新型涉及微电网技术领域,具体涉及一种升压联合火电系统。
背景技术
光伏接入厂用电系统根据接入容量不同,有多种方案可选,但涉及投资和机组安全,且火电厂正朝着综合能负荷源供给企业转型升级,今后可能在厂区内扩充多个负载。如果上述电源和负载均接入厂用高压母线系统,一是会超出母线原设计容量,需扩展间隔;二是接入大容量负载后短路电流超限,需对设备进行大规模改造;三是设备的增加导致故障点增加,母线故障概率升高。
实用新型内容
因此,本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的火电系统存在供电不灵活的缺陷,从而提供一种升压联合火电系统。
为达到上述目的,本实用新型提供如下技术方案:
本实用新型实施例提供一种升压联合火电系统,包括:火电发电高压厂用单元、微电网电力电子变压单元、微电网器件单元,其中,微电网器件单元包括光伏器件及储能器件,光伏器件的输出端及储能器件的输出端均通过微电网电力电子变压单元与火电发电高压厂用电单元的输入端连接,火电发电高压厂用电单元的输出端分别与电网系统及至少一个分支负荷连接。
在一实施例中,火电发电高压厂用单元包括:发电机、发电机主变、厂用高压汇流母线、分裂绕组高厂变,其中,发电机的出口连接至发电机主变的低压侧,发电机主变的高压侧连接至电网系统,厂用高压汇流母线分别与微电网电力电子变压单元的输出端、分裂绕组高厂变的高压侧连接,分裂绕组高厂变的低压侧与至少一个分支连接。
在一实施例中,每个分支均包括:分支母线及分支断路器,其中,分支负荷通过分支断路器与分支母线连接,分支母线与分裂绕组高厂变的低压侧连接。
在一实施例中,微电网电力电子变压单元包括:微电网并网断路器、微电网高压汇流母线、光伏PET换流系统及储能PET换流系统,其中,光伏PET换流系统的输入端与光伏器件的输出端连接,光伏PET换流系统的输出端连接至微电网汇流母线;储能PET换流系统的输入端与储能器件的输出端连接,储能PET换流系统的输出端连接至微电网高压汇流母线;微电网高压汇流母线通过微电网并网断路器与厂用高压汇流母线连接。
在一实施例中,光伏PET换流系统包括:光伏PET并网断路器、光伏 PET高压直-交换流器、光伏PET高频DC-DC变压器、光伏PET低压交- 直换流器,其中,光伏PET高压直-交换流器的交流侧通过光伏PET并网断路器连接至微电网高压汇流母线;光伏PET高频DC-DC变压器的高压侧与光伏PET高压直-交换流器的直流侧连接;光伏PET低压交-直换流器的直流侧与光伏PET高频DC-DC变压器的低压侧连接,光伏PET低压交-直换流器的交流侧与光伏器件的输出端连接。
在一实施例中,光伏PET换流系统还包括:光伏PET低压侧滤波电容及光伏PET高压侧滤波电容,其中,光伏PET高频DC-DC变压器的高压侧通过光伏PET高压侧滤波电容与光伏PET高压直-交换流器的直流侧连接;光伏PET低压交-直换流器的直流侧通过光伏PET低压侧滤波电容与光伏PET高频DC-DC变压器的低压侧连接。
在一实施例中,储能PET换流系统包括:储能PET并网断路器、储能 PET高压直-交换流器、储能PET高频DC-DC变压器、储能PET低压交- 直换流器,其中,储能PET高压直-交换流器的交流侧通过储能PET并网断路器连接至微电网高压汇流母线;储能PET高频DC-DC变压器的高压侧与储能PET高压直-交换流器的直流侧连接;储能PET低压交-直换流器的直流侧与储能PET高频DC-DC变压器的低压侧连接,储能PET低压交-直换流器的交流侧与储能器件的输出端连接。
在一实施例中,储能PET换流系统还包括:储能PET高压侧滤波电容及储能PET低压侧滤波电容,其中,储能PET高频DC-DC变压器的高压侧通过储能PET高压侧滤波电容与储能PET高压直-交换流器的直流侧连接;储能PET低压交-直换流器的直流侧通过储能PET低压侧滤波电容与储能PET高频DC-DC变压器的低压侧连接。
在一实施例中,光伏器件包括:光伏设备隔离开关、光伏设备逆变器及光伏板,其中,光伏板的输出端与光伏设备逆变器的直流侧连接,光伏设备逆变器的交流侧通过光伏设备隔离开关与光伏PET低压交-直换流器的交流侧连接。
在一实施例中,储能器件包括:储能设备隔离开关、储能设备换流器及储能设备,其中,储能设备的输出端与储能设备换流器的直流侧连接,储能设备换流器的交流侧通过储能设备隔离开关与储能PET低压交-直换流器的交流侧连接。
本实用新型技术方案,具有如下优点:
1.本实用新型提供的升压联合火电系统,微电网器件单元包括光伏器件及储能器件,光伏器件的输出端及储能器件的输出端均通过微电网电力电子变压单元与火电发电高压厂用电单元的输入端连接,火电发电高压厂用电单元的输出端分别与电网系统及至少一个分支负荷连接。光伏器件、储能器件灵活供电。
2.本实用新型提供的升压联合火电系统,微电网电力电子变压单元及微电网器件单元与火电发电高压厂用单元中高厂变高压侧呈串联关系,微电网电力电子变压单元中光伏出口装有专用电量计量装置,可以按照新能源上网电价卖电,提高火电厂收益。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的升压联合火电系统的一个具体示例的组成图;
图2为本实用新型实施例提供的升压联合火电系统的具体结构图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,还可以是两个元件内部的连通,可以是无线连接,也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
此外,下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例
本实用新型实施例提供一种升压联合火电系统,如图1所示,包括:火电发电高压厂用单元1、微电网电力电子变压单元2、微电网器件单元3。
如图1所示,本实用新型实施例的微电网器件单元3包括光伏器件31 及储能器件32,光伏器件31的输出端及储能器件32的输出端均通过微电网电力电子变压单元2与火电发电高压厂用电单元的输入端连接,火电发电高压厂用电单元的输出端分别与电网系统及至少一个分支负荷连接。
具体地,作为我国能源变革关键技术支撑之一的大规模储能技术,因为其可以为电网提供调峰、调频、应急响应等多种辅助服务,近年来受到了业内的广泛关注。由电化学储能和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、应用模式多样等优点。基于此原因,本实用新型实施例将光伏器件31与储能器件32相结合,并通过微电网电力电子变压单元2连接至火电发电高压厂用电单元,以为电网系统及分支负荷供电。
具体地,本实用新型实施例的微电网电力电子变压单元2及微电网器件单元3构成微电网,该微电网包括光伏系统及储能系统,光伏器件31与储能器件32分别通过微电网电力电子变压单元2内部的高压电力电子变压器(Power Electronic Transformer,PET)与火电发电高压厂用电单元连接,其中,光伏器件31可以装专用电量计量装置,可以按照新能源上网电价卖电,提高火电厂收益,储能器件32可以起到辅助光伏器件31友好并网的作用,光伏出力的波动性由储能系统平抑,更进一步,储能器件32可以辅助火电机组参与到频率调节、调峰调节中。
在一具体实施例中,如图2所示,火电发电高压厂用单元1包括:发电机11、发电机主变12、厂用高压汇流母线13、分裂绕组高厂变14,其中,发电机11的出口连接至发电机主变12的低压侧,发电机主变12的高压侧连接至电网系统,厂用高压汇流母线13分别与微电网电力电子变压单元2的输出端、分裂绕组高厂变14的高压侧连接,分裂绕组高厂变14的低压侧与至少一个分支连接。
具体地,本实用新型实施例的包括光伏系统和储能系统的微电网还接入分裂绕组高厂变14的高压侧,这种供电方式可以起到减少火电厂用电率的目的,微电网将电能通过分裂绕组高厂变14传输至厂用分支,向所带分裂绕组高压厂用负荷供电,间接减少从发电机11出口消耗的电能,日照充足时,电能来自于光伏系统,夜晚或者日照不足时,当储能系统不参与火电机组调频,可以由储能系统向高压厂用负荷供电。
具体地,如图2所示,每个分支均包括:分支母线15及分支断路器16,其中,分支负荷17通过分支断路器16与分支母线15连接,分支母线15 与分裂绕组高厂变14的低压侧连接。
需要说明的是,图2中的分裂绕组高厂变14与两个分支连接,但是实际工况中,分支的数量不限于两个,根据需要设定。
在一具体实施例中,如图2所示,微电网电力电子变压单元2包括:微电网并网断路器21、微电网高压汇流母线22、光伏PET换流系统23及储能PET换流系统24,其中,光伏PET换流系统23的输入端与光伏器件 31的输出端连接,光伏PET换流系统23的输出端连接至微电网汇流母线;储能PET换流系统24的输入端与储能器件32的输出端连接,储能PET换流系统24的输出端连接至微电网高压汇流母线22;微电网高压汇流母线 22通过微电网并网断路器21与厂用高压汇流母线13连接。
具体地,本实用新型实施例的两个换流系统均为基于PET的换流系统,微电网器件单元3中光伏器件31通过微电网电力电子变压单元2中光伏高压PET连接至微电网电力电子变压单元2中微电网高压汇流母线22,微电网器件单元3中储能器件32通过微电网电力电子变压单元2中储能高压 PET连接至微电网电力电子变压单元2中微电网高压汇流母线22,通过微电网电力电子变压单元2中微电网并网开关接至火电发电高压厂用单元1 中高压厂用母线。所构成的光伏储能系统接入火电机组发电机11出口,功率调节更为灵活,响应电网频率、电压调节更加迅速。
具体地,微电网电力电子变压单元2及微电网器件单元3与火电发电高压厂用单元1中高厂变高压侧呈串联关系,微电网电力电子变压单元2 中光伏出口装有专用电量计量装置,可以按照新能源上网电价卖电,提高火电厂收益。微电网电力电子变压单元2中储能高压PET及微电网器件单元3中储能器件32构成的储能系统可以起到辅助光伏系统友好性并网的作用,光伏出力的波动性由储能系统平抑,更进一步,储能系统可以辅助火电机组参与到频率调节、调峰调节中。
在一具体实施例中,如图2所示,光伏PET换流系统23包括:光伏 PET并网断路器231、光伏PET高压直-交换流器232、光伏PET高频DC-DC 变压器233、光伏PET低压交-直换流器234,其中,光伏PET高压直-交换流器232的交流侧通过光伏PET并网断路器231连接至微电网高压汇流母线22;光伏PET高频DC-DC变压器233的高压侧与光伏PET高压直-交换流器232的直流侧连接;光伏PET低压交-直换流器234的直流侧与光伏 PET高频DC-DC变压器233的低压侧连接,光伏PET低压交-直换流器234 的交流侧与光伏器件31的输出端连接。
在一具体实施例中,如图2所示,储能PET换流系统24包括:储能 PET并网断路器241、储能PET高压直-交换流器242、储能PET高频DC-DC 变压器243、储能PET低压交-直换流器244,其中,储能PET高压直-交换流器242的交流侧通过储能PET并网断路器241连接至微电网高压汇流母线22;储能PET高频DC-DC变压器243的高压侧与储能PET高压直-交换流器242的直流侧连接;储能PET低压交-直换流器244的直流侧与储能 PET高频DC-DC变压器243的低压侧连接,储能PET低压交-直换流器244 的交流侧与储能器件32的输出端连接。
具体地,本实用新型实施例的光伏PET换流系统23及储能PET换流系统24均使用电力电子换流装置,控制方式灵活,可以按照给定功率因数运行,模块化PET换流装置方便检修,当单个模块故障时只需要更换单个模块,即插即用,大大提高整个微电网电力电子变压单元2供电可靠性。
具体地,微电网电力电子变压单元2中光伏高压PET、储能高压PET 均采用高压直挂式,可以将400V电压直接升压至20kV,无需经过高压厂用变压器,电路拓扑简单,牵扯到设备较少,且高压PET相较于传统工频变压器,造价更低,在响应机组频率调节中,功率变化相较于传统工频变压器更加快速、准确。
具体地,微电网电力电子变压单元2中光伏高压PET和储能高压PET 可以将电压由400V直接升压至20kV,并入微电网高压汇流母线22,通过微电网并网断路器21连接至厂用高压汇流母线13,接入发电机11出口,功率调节更为灵活,响应电网频率、电压调节更加迅速。
具体地,本实用新型实施例的光伏PET高频DC-DC变压器233及储能 PET高频DC-DC变压器243,因为采用高频变压器,提高频率的同时可以有效减小铁心和线圈体积,占地体积相较于工频变压器大幅度缩小,也可不配置工频变压器需要的继电保护相关一次、二次设备。光伏PET高频 DC-DC变压器233、储能PET高频DC-DC变压器243控制方式灵活,可以按照给定功率因数运行。
在一具体实施例中,如图2所示,光伏PET换流系统23还包括:光伏 PET低压侧滤波电容235及光伏PET高压侧滤波电容236,其中,光伏PET 高频DC-DC变压器233的高压侧通过光伏PET高压侧滤波电容236与光伏 PET高压直-交换流器232的直流侧连接;光伏PET低压交-直换流器234 的直流侧通过光伏PET低压侧滤波电容235与光伏PET高频DC-DC变压器233的低压侧连接。
在一具体实施例中,如图2所示,储能PET换流系统24还包括:储能 PET高压侧滤波电容245及储能PET低压侧滤波电容246,其中,储能PET 高频DC-DC变压器243的高压侧通过储能PET高压侧滤波电容245与储能 PET高压直-交换流器242的直流侧连接;储能PET低压交-直换流器244 的直流侧通过储能PET低压侧滤波电容246与储能PET高频DC-DC变压器243的低压侧连接。
具体地,本实用新型实施例的光储PET高压侧滤波电容、光伏PET低压侧滤波电容235、储能PET高压侧滤波电容245、储能PET低压侧滤波电容246可以实现端口间的故障隔离,所需无需再配置谐波抑制、无功补偿装置。
在一具体实施例中,如图2所示,光伏器件31包括:光伏设备隔离开关311、光伏设备逆变器312及光伏板313,其中,光伏板313的输出端与光伏设备逆变器312的直流侧连接,光伏设备逆变器312的交流侧通过光伏设备隔离开关311与光伏PET低压交-直换流器234的交流侧连接。
在一具体实施例中,储能器件32包括:储能设备隔离开关321、储能设备换流器322及储能设备323,其中,储能设备323的输出端与储能设备换流器322的直流侧连接,储能设备换流器322的交流侧通过储能设备隔离开关321与储能PET低压交-直换流器244的交流侧连接。
具体地,本实用新型实施例配置光伏板313、储能设备使微电网器件单元3供电更加灵活,可以实现光伏友好性并网也可以提高光伏发电电压支撑,所配置光伏设备逆变器312、储能设备换流器322所采用的大功率高频 IGBT元器件,可以实现单位功率因数运行或根据用电负荷实时功率调节需求,按照给定的功率因数运行。所能提供的最大短路电流不超过其额定电流的1.5倍,保护判断逻辑简单、高效。需要说明的是,本实用新型实施例的微电网器件单元3包括光伏器件31及储能器件32,但是该微电网器件单元3还可以由其他新能源器件及储能器件32构成,在此不作限制。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种升压联合火电系统,其特征在于,包括:火电发电高压厂用单元、微电网电力电子变压单元、微电网器件单元,其中,
所述微电网器件单元包括光伏器件及储能器件,所述光伏器件的输出端及储能器件的输出端均通过所述微电网电力电子变压单元与所述火电发电高压厂用电单元的输入端连接所述,火电发电高压厂用电单元的输出端分别与电网系统及至少一个分支负荷连接。
2.根据权利要求1所述的升压联合火电系统,其特征在于,所述火电发电高压厂用单元包括:发电机、发电机主变、厂用高压汇流母线、分裂绕组高厂变,其中,
所述发电机的出口连接至所述发电机主变的低压侧,所述发电机主变的高压侧连接至电网系统,所述厂用高压汇流母线分别与所述微电网电力电子变压单元的输出端、所述分裂绕组高厂变的高压侧连接,分裂绕组高厂变的低压侧与至少一个分支连接。
3.根据权利要求2所述的升压联合火电系统,其特征在于,每个分支均包括:分支母线及分支断路器,其中,分支负荷通过所述分支断路器与所述分支母线连接,所述分支母线与所述分裂绕组高厂变的低压侧连接。
4.根据权利要求2所述的升压联合火电系统,其特征在于,所述微电网电力电子变压单元包括:微电网并网断路器、微电网高压汇流母线、光伏PET换流系统及储能PET换流系统,其中,
所述光伏PET换流系统的输入端与所述光伏器件的输出端连接,所述光伏PET换流系统的输出端连接至所述微电网汇流母线;
所述储能PET换流系统的输入端与所述储能器件的输出端连接,所述储能PET换流系统的输出端连接至所述微电网高压汇流母线;
所述微电网高压汇流母线通过所述微电网并网断路器与所述厂用高压汇流母线连接。
5.根据权利要求4所述的升压联合火电系统,其特征在于,所述光伏PET换流系统包括:光伏PET并网断路器、光伏PET高压直-交换流器、光伏PET高频DC-DC变压器、光伏PET低压交-直换流器,其中,
所述光伏PET高压直-交换流器的交流侧通过所述光伏PET并网断路器连接至所述微电网高压汇流母线;
所述光伏PET高频DC-DC变压器的高压侧与所述光伏PET高压直-交换流器的直流侧连接;
所述光伏PET低压交-直换流器的直流侧与所述光伏PET高频DC-DC变压器的低压侧连接,所述光伏PET低压交-直换流器的交流侧与所述光伏器件的输出端连接。
6.根据权利要求5所述的升压联合火电系统,其特征在于,所述光伏PET换流系统还包括:光伏PET低压侧滤波电容及光伏PET高压侧滤波电容,其中,
所述光伏PET高频DC-DC变压器的高压侧通过所述光伏PET高压侧滤波电容与所述光伏PET高压直-交换流器的直流侧连接;
所述光伏PET低压交-直换流器的直流侧通过所述光伏PET低压侧滤波电容与所述光伏PET高频DC-DC变压器的低压侧连接。
7.根据权利要求5所述的升压联合火电系统,其特征在于,所述储能PET换流系统包括:储能PET并网断路器、储能PET高压直-交换流器、储能PET高频DC-DC变压器、储能PET低压交-直换流器,其中,
所述储能PET高压直-交换流器的交流侧通过所述储能PET并网断路器连接至所述微电网高压汇流母线;
所述储能PET高频DC-DC变压器的高压侧与所述储能PET高压直-交换流器的直流侧连接;
所述储能PET低压交-直换流器的直流侧与所述储能PET高频DC-DC变压器的低压侧连接,所述储能PET低压交-直换流器的交流侧与所述储能器件的输出端连接。
8.根据权利要求7所述的升压联合火电系统,其特征在于,所述储能PET换流系统还包括:储能PET高压侧滤波电容及储能PET低压侧滤波电容,其中,
所述储能PET高频DC-DC变压器的高压侧通过所述储能PET高压侧滤波电容与所述储能PET高压直-交换流器的直流侧连接;
所述储能PET低压交-直换流器的直流侧通过所述储能PET低压侧滤波电容与所述储能PET高频DC-DC变压器的低压侧连接。
9.根据权利要求5所述的升压联合火电系统,其特征在于,所述光伏器件包括:光伏设备隔离开关、光伏设备逆变器及光伏板,其中,
所述光伏板的输出端与所述光伏设备逆变器的直流侧连接,所述光伏设备逆变器的交流侧通过所述光伏设备隔离开关与所述光伏PET低压交-直换流器的交流侧连接。
10.根据权利要求7所述的升压联合火电系统,其特征在于,所述储能器件包括:储能设备隔离开关、储能设备换流器及储能设备,其中,
所述储能设备的输出端与所述储能设备换流器的直流侧连接,所述储能设备换流器的交流侧通过所述储能设备隔离开关与所述储能PET低压交-直换流器的交流侧连接。
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