CN216851318U - 一种电化学储能火电调频系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供的一种电化学储能火电调频系统，包括：厂用供电单元、电化学储能电力电子变压单元及电化学储能装置，其中，电化学储能装置通过电化学储能电力电子变压单元直挂到厂用供电单元。电化学储能装置通过电化学储能电力电子变压单元直挂到厂用供电单元中的发电机出口辅助火电机组频率调节系统，同时经过电化学储能装置也可以作为厂用供电单元中高厂变所带负载的备用电源，减少火电厂用电率，为火电机组提供冗余及应急响应等辅助服务。
Description
技术领域
本实用新型涉及火电调频技术领域，具体涉及一种电化学储能火电调频系统。
背景技术
随着风电和光伏的并网量增加、互联大电网的快速发展、大容量发电和远距离输电，使得电力系统的调频任务更加繁重。
目前中国调频电源主要是火电机组与水电机组，工作原理是通过调整机组有功出力，跟踪系统频率变化。首先火电机组与水电机组通常存在响应时滞长，机组爬坡速率低等问题，无法准确跟踪电网调度指令，暴露出调节时间延迟、调节偏差和调节反向等现象；其次火电机组与水电机组频繁的变换功率运行，对机组设备疲劳和磨损有一定的加重，影响机组运行寿命。
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、调频等辅助服务，近年来受到了业内的广泛关注。但目前的储能系统提供的辅助服务比较单一，仅能辅助火电机组进行调峰、调频，无法为火电机组提供更多的辅助服务。
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目前的储能系统提供的辅助服务比较单一的缺陷，从而提供一种电化学储能火电调频系统。
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电化学储能火电调频系统，包括：厂用供电单元、电化学储能电力电子变压单元及电化学储能装置，其中，所述电化学储能装置通过所述电化学储能电力电子变压单元直挂到所述厂用供电单元。
可选地，所述厂用供电单元包括：发电机、发电机主变压器、第一高厂变、第二高厂变、第一厂用母线及第二厂用母线，所述第一高厂变与所述第一厂用母线对应设置，所述第二高厂变与所述第二厂用母线对应设置，其中，所述发电机出口连接至所述发电机主变压器低压侧，所述发电机主变压器高压侧连接至电网系统；所述第一高厂变的高压侧、所述第二高厂变的高压侧、所述第一厂用母线及所述第二厂用母线均与所述发电机出口连接；所述第一高厂变的低压侧及所述第二高厂变的低压侧均与其对应的外部负载连接。
可选地，所述电化学储能电力电子变压单元包括：第一电化学储能电力电子变压器及第二电化学储能电力电子变压器，其中，所述第一电化学储能电力电子变压器的高压侧与所述第一厂用母线连接，所述第一电化学储能电力电子变压器的低压侧与所述电化学储能装置连接；所述第二电化学储能电力电子变压器的高压侧与所述第二厂用母线连接，所述第二电化学储能电力电子变压器的低压侧与所述电化学储能装置连接。
可选地，所述第一电化学储能电力电子变压器及所述第二电化学储能电力电子变压器均包括：电化学储能PET高压侧直-交换流器、电化学储能PET高压侧滤波电容、电化学储能PET高频DC-DC变压器、电化学储能PET低压侧滤波电容及电化学储能PET低压侧交-直换流器，其中，所述电化学储能PET高压侧直-交换流器交流侧连接至与所述电化学储能电力电子变压器对应的所述厂用母线，所述电化学储能PET高频DC-DC变压器高压侧通过所述电化学储能PET高压侧滤波电容连接至所述电化学储能PET高压侧直-交换流器直流侧，所述电化学储能PET低压侧交-直换流器直流侧通过所述电化学储能PET低压侧滤波电容连接至所述电化学储能PET高频DC-DC变压器低压侧。
可选地，所述电化学储能装置包括第一电化学储能单元及第二电化学储能单元，其中，所述第一电化学储能单元与所述第一电化学储能电力电子变压器的低压侧连接；所述第二电化学储能单元与所述第二电化学储能电力电子变压器的低压侧连接。
可选地，所述第一电化学储能单元及所述第二电化学储能单元均包括：电化学储能隔离开关、电化学储能交-直换流器及电化学储能设备，其中，所述电化学储能交-直换流器交流侧通过所述电化学储能隔离开关连接至所述电化学储能PET低压侧交-直换流器交流侧，所述电化学储能设备连接至所述电化学储能交-直换流器直流侧。
本实用新型技术方案，具有如下优点：
本实用新型提供的电化学储能火电调频系统，包括：厂用供电单元、电化学储能电力电子变压单元及电化学储能装置，其中，电化学储能装置通过电化学储能电力电子变压单元直挂到厂用供电单元。电化学储能装置通过电化学储能电力电子变压单元直挂到厂用供电单元中的发电机出口辅助火电机组频率调节系统，同时经过电化学储能装置也可以作为厂用供电单元中高厂变所带负载的备用电源，减少火电厂用电率，为火电机组提供冗余及应急响应等辅助服务。
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中电化学储能火电调频系统的一个具体示例的原理框图；
图2为本实用新型实施例中电化学储能火电调频系统的结构图。
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。
本实用新型实施例提供一种电化学储能火电调频系统，如图1所示，包括：厂用供电单元1、电化学储能电力电子变压单元2及电化学储能装置3，其中，电化学储能装置3通过电化学储能电力电子变压单元2直挂到厂用供电单元1。
在一具体实施例中，每台火电机组配备一套厂用供电单元1。在本实用新型实施例中，仅以一套厂用供电单元1为例进行说明。
在本实用新型实施例中，电化学储能装置3通过电化学储能电力电子变压单元2直挂到厂用供电单元1中的发电机出口辅助火电机组频率调节系统，同时经过电化学储能装置3也可以作为厂用供电单元1中高厂变所带负载的备用电源，减少火电厂用电率。
在一实施例中，如图2所示，厂用供电单元1包括：发电机1-1、发电机主变压器1-2、第一高厂变、第二高厂变、第一厂用母线及第二厂用母线。
在一具体实施例中，第一高厂变即为图2中的A套高厂变1-7，第二高厂变即为图2中的B套高厂变1-10，第一厂用母线为图2中的A套电化学储能汇流母线1-4，第二厂用母线为图2中的B套电化学储能汇流母线1-6。如图2所示，A套高厂变1-7与A套电化学储能汇流母线1-4对应设置，两者通过A套电化学储能PET并网断路器1-3连接，B套高厂变1-10与B套电化学储能汇流母线1-6对应设置，两者通过B套电化学储能PET并网断路器1-5。
在本实用新型实施例中，发电机1-1出口连接至发电机主变压器1-2低压侧，发电机主变压器1-2高压侧连接至电网系统，A套电化学储能汇流母线1-4通过A套电化学储能PET并网断路器1-3连接至发电机1-1出口，B套电化学储能汇流母线1-6通过B套电化学储能PET并网断路器1-5连接至发电机1-1出口，A套高厂变1-7高压侧连接至发电机1-1出口，A套高压厂用负荷1-9通过A套高压厂用负荷并网开关1-8连接至A套高厂变1-7低压侧，B套高厂变1-10高压侧连接至发电机1-1出口，B套高压厂用负荷1-12通过B套高压厂用负荷并网开关1-11连接至A套高厂变1-10低压侧。
在一实施例中，如图2所示，电化学储能电力电子变压单元2包括：第一电化学储能电力电子变压器21及第二电化学储能电力电子变压器22，其中，第一电化学储能电力电子变压器21的高压侧与A套电化学储能汇流母线1-4连接，第一电化学储能电力电子变压器21的低压侧与电化学储能装置3连接；第二电化学储能电力电子变压器22的高压侧与B套电化学储能汇流母线1-6连接，第二电化学储能电力电子变压器22的低压侧与电化学储能装置3连接。
在一具体实施例中，如图2所示，第一电化学储能电力电子变压器21包括：A套电化学储能PET(Power Electronic Transformer，电力电子变压器)高压侧直-交换流器2-1、A套电化学储能PET高压侧滤波电容2-2、A套电化学储能PET高频DC-DC变压器2-3、A套电化学储能PET低压侧滤波电容2-4、A套电化学储能PET低压侧交-直换流器2-5。其中，A套电化学储能PET高压侧直-交换流器2-1交流侧连接至A套电化学储能汇流母线1-4，A套电化学储能PET高频DC-DC变压器2-3高压侧通过A套电化学储能PET高压侧滤波电容2-2连接至A套电化学储能PET高压侧直-交换流器2-1直流侧，A套电化学储能PET低压侧交-直换流器2-5直流侧通过A套电化学储能PET低压侧滤波电容2-4连接至A套电化学储能PET高频DC-DC变压器2-3低压侧。
进一步地，如图2所示，第二电化学储能电力电子变压器22包括：B套电化学储能PET高压侧直-交换流器2-6、B套电化学储能PET高压侧滤波电容2-7、B套电化学储能PET高频DC-DC变压器2-8、B套电化学储能PET低压侧滤波电容2-9、B套电化学储能PET低压侧交-直换流器2-10。其中，B套电化学储能PET高压侧直-交换流器2-6交流侧连接至B套电化学储能汇流母线1-6，B套电化学储能PET高频DC-DC变压器2-8高压侧通过B套电化学储能PET高压侧滤波电容2-7连接至B套电化学储能PET高压侧直-交换流器2-6直流侧，B套电化学储能PET低压侧交-直换流器2-10直流侧通过B套电化学储能PET低压侧滤波电容2-9连接至B套电化学储能PET高频DC-DC变压器2-8低压侧。
在本实用新型实施例中，电化学储能电力电子变压单元2分为两套电化学储能电力电子变压器，即A、B两套电化学储能PET。A、B两套电化学储能PET互为后备，可以避免单套电化学储能PET故障后整个电化学储能PET系统无法正常运行。配置A、B两套电化学储能PET符合电力系统主要设备配置双套的思想。
进一步地，电化学储能电力电子变压单元2分为A、B两套电化学储能PET均采用高压直挂式，将电压由400V直接升压至20kV，无需经过高压厂用变压器。A套电化学储能PET高压侧直-交换流器2-1、A套电化学储能PET低压侧交-直换流器2-5、B套电化学储能PET高压侧直-交换流器2-6、B套电化学储能PET低压侧交-直换流器2-10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，可以更好发挥电化学储能装置单元中电化学储能设备的短时大功率充放电特性。电化学储能电力电子变压单元中因为配置A套电化学储能PET高压侧滤波电容2-2、A套电化学储能PET低压侧滤波电容2-4、B套电化学储能PET高压侧滤波电容2-7、B套电化学储能PET低压侧滤波电容2-9，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。
进一步地，A套电化学储能PET高频DC-DC变压器2-3、B套电化学储能PET高频DC-DC变压器2-8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。高频DC-DC变压器控制方式灵活，可以按照给定功率因数运行，更加匹配电化学储能装置单元中电化学储能大功率充电/放电特性。
在一实施例中，电化学储能装置3包括第一电化学储能单元31及第二电化学储能单元32，其中，第一电化学储能单元31与第一电化学储能电力电子变压器21的低压侧连接；第二电化学储能单元32与第二电化学储能电力电子变压器22的低压侧连接。
在一具体实施例中，如图2所示，第一电化学储能单元31包括：A套电化学储能隔离开关3-1、A套电化学储能交-直换流器3-2、A套电化学储能设备3-3。其中，A套电化学储能交-直换流器3-2交流侧通过A套电化学储能隔离开关3-1连接至A套电化学储能PET低压侧交-直换流器2-5交流侧，A套电化学储能设备3-3连接至A套电化学储能交-直换流器3-2直流侧。
进一步地，第二电化学储能单元32包括：B套电化学储能隔离开关3-4、B套电化学储能交-直换流器3-5、B套电化学储能设备3-6。其中，B套电化学储能交-直换流器3-5流出侧通过B套电化学储能隔离开关3-4连接至B套电化学储能PET低压侧交-直换流器2-10交流侧，B套电化学储能设备3-6连接至B套电化学储能交-直换流器3-5直流侧。
在本实用新型实施例中，A套电化学储能交-直换流器3-2、B套电化学储能交-直换流器3-5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。
进一步地，电化学储能装置单元3中A套电化学储能设备3-3、B套电化学储能设备3-6经过电化学储能电力电子变压单元2升压后也可以作为火电发电高压厂用单元1中A套高厂变1-7、B套高厂变1-10的后备电源，当不参与到机组频率调节时A套电化学储能设备3-3、B套电化学储能设备3-6可以单独放电，其中A套电化学储能设备3-3将电能通过A套高厂变1-7传输至A套高压厂用负荷1-9，B套电化学储能设备3-6将电能通过B套高厂变1-10传输至B套高压厂用负荷1-12，最终达到减少厂用电率的目的。
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 (6)
1.一种电化学储能火电调频系统，其特征在于，包括：厂用供电单元、电化学储能电力电子变压单元及电化学储能装置，其中，
所述电化学储能装置通过所述电化学储能电力电子变压单元直挂到所述厂用供电单元。
2.根据权利要求1所述的电化学储能火电调频系统，其特征在于，所述厂用供电单元包括：发电机、发电机主变压器、第一高厂变、第二高厂变、第一厂用母线及第二厂用母线，所述第一高厂变与所述第一厂用母线对应设置，所述第二高厂变与所述第二厂用母线对应设置，其中，
所述发电机出口连接至所述发电机主变压器低压侧，所述发电机主变压器高压侧连接至电网系统；
所述第一高厂变的高压侧、所述第二高厂变的高压侧、所述第一厂用母线及所述第二厂用母线均与所述发电机出口连接；
所述第一高厂变的低压侧及所述第二高厂变的低压侧均与其对应的外部负载连接。
3.根据权利要求2所述的电化学储能火电调频系统，其特征在于，所述电化学储能电力电子变压单元包括：第一电化学储能电力电子变压器及第二电化学储能电力电子变压器，其中，
所述第一电化学储能电力电子变压器的高压侧与所述第一厂用母线连接，所述第一电化学储能电力电子变压器的低压侧与所述电化学储能装置连接；
所述第二电化学储能电力电子变压器的高压侧与所述第二厂用母线连接，所述第二电化学储能电力电子变压器的低压侧与所述电化学储能装置连接。
4.根据权利要求3所述的电化学储能火电调频系统，其特征在于，所述第一电化学储能电力电子变压器及所述第二电化学储能电力电子变压器均包括：电化学储能PET高压侧直-交换流器、电化学储能PET高压侧滤波电容、电化学储能PET高频DC-DC变压器、电化学储能PET低压侧滤波电容及电化学储能PET低压侧交-直换流器，其中，
所述电化学储能PET高压侧直-交换流器交流侧连接至与所述电化学储能电力电子变压器对应的所述厂用母线，所述电化学储能PET高频DC-DC变压器高压侧通过所述电化学储能PET高压侧滤波电容连接至所述电化学储能PET高压侧直-交换流器直流侧，所述电化学储能PET低压侧交-直换流器直流侧通过所述电化学储能PET低压侧滤波电容连接至所述电化学储能PET高频DC-DC变压器低压侧。
5.根据权利要求4所述的电化学储能火电调频系统，其特征在于，所述电化学储能装置包括第一电化学储能单元及第二电化学储能单元，其中，
所述第一电化学储能单元与所述第一电化学储能电力电子变压器的低压侧连接；
所述第二电化学储能单元与所述第二电化学储能电力电子变压器的低压侧连接。
6.根据权利要求5所述的电化学储能火电调频系统，其特征在于，所述第一电化学储能单元及所述第二电化学储能单元均包括：电化学储能隔离开关、电化学储能交-直换流器及电化学储能设备，其中，
所述电化学储能交-直换流器交流侧通过所述电化学储能隔离开关连接至所述电化学储能PET低压侧交-直换流器交流侧，所述电化学储能设备连接至所述电化学储能交-直换流器直流侧。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |