CN217882857U - 一种基于储能的调频系统 - Google Patents

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李�昊
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Abstract

本实用新型提出一种基于储能的调频系统，所述系统包括：并网发电单元、高压厂用单元和接入单元，所述并网发电单元分别与所述高压厂用单元、所述接入单元连接，所述高压厂用单元与所述接入单元连接；其中，所述接入单元包括：PET。本实用新型提出的技术方案，可以根据调频指令的不同，灵活接入不同的单元，进而使得功率调节迅速准确、应用模式多样化，同时也减少了火电机组的磨损。

Description

一种基于储能的调频系统
技术领域
本实用新型涉及调频技术领域，尤其涉及一种基于储能的调频系统。
背景技术
随着风电和储能的并网量增加、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。但是火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，暴露出频率调节慢及调节不准确等现象，同时火电机组频繁的变换功率运行，使得机组设备磨损严重，影响机组运行寿命。
发明内容
本实用新型提供一种基于储能的调频系统，以至少解决相关技术中频率调节慢及调节不准确及机组设备磨损严重的技术问题。
本申请第一方面实施例提出一种基于储能的调频系统，包括：并网发电单元、高压厂用单元和接入单元；
所述并网发电单元分别与所述高压厂用单元、所述接入单元连接；
所述高压厂用单元与所述接入单元连接；
其中，所述接入单元包括：PET。
本实用新型的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
本实用新型提出了一种基于储能的调频系统，所述系统包括：并网发电单元、高压厂用单元和接入单元，所述并网发电单元分别与所述高压厂用单元、所述接入单元连接，所述高压厂用单元与所述接入单元连接；其中，所述接入单元包括：PET。本申请提出的技术方案，可以根据调频指令的不同，灵活接入不同的单元，进而使得功率调节迅速准确、应用模式多样化，同时也减少了火电机组的磨损。
本实用新型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
本实用新型上述的和/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为根据本实用新型一个实施例提供的一种基于储能的调频系统的框图；
图2为根据本实用新型一个实施例提供的一种基于储能的调频系统中PET的结构图；
图3为根据本实用新型一个实施例提供的一种基于储能的调频系统中并网发电单元的结构图；
图4为根据本实用新型一个实施例提供的一种基于储能的调频系统中高压厂用单元的结构图；
图5为根据本实用新型一个实施例提供的一种基于储能的调频系统中接入单元的结构图；
图6为根据本实用新型一个实施例提供的一种基于储能的调频系统的结构图；
附图标记说明：
并网发电单元1、高压厂用单元2、接入单元3、电网输电母线1-1、发电机主变1-2、发电机1-3、厂用母线2-1、厂用分裂绕组降压变2-2、厂用第一分支母线2-3、厂用第二分支母线2-4、第一厂用负荷2-5、第二厂用负荷2-6、第一并网断路器2-7、第二并网断路器2-8、PET3-1、储能PET高压直-交换流器3-1-1、储能PET高压侧滤波电容3-1-2、储能PET高频DC-DC变压器3-1-3、储能PET低压侧滤波电容3-1-4、所述储能PET低压交-直换流器3-1-5、储能并网切换开关3-2、储能PET低压侧断路器3-3、储能换流器3-4、储能设备3-5、储能高压交流母线3-6、储能低压交流母线3-7和储能并网断路器3-8。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，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，而不能理解为对本实用新型的限制。
本实用新型提出的一种基于储能的调频系统，所述系统包括：并网发电单元、高压厂用单元和接入单元；所述并网发电单元分别与所述高压厂用单元、所述接入单元连接；所述高压厂用单元与所述接入单元连接；其中，所述接入单元包括：PET。本申请提出的技术方案，可以根据调频指令的不同，灵活接入不同的单元，进而使得功率调节迅速准确、应用模式多样化，同时也减少了火电机组的磨损。
下面参考附图描述本实用新型实施例的一种基于储能的调频系统。
实施例一
图1为根据本实用新型一个实施例提供的一种基于储能的调频系统的框图，如图1所示，所述系统包括：并网发电单元1、高压厂用单元2和接入单元3，所述并网发电单元1分别与所述高压厂用单元2、所述接入单元3连接，所述高压厂用单元2与所述接入单元3连接；其中，所述接入单元3包括：PET3-1。
需要说明的是，所述并网发电单元1，用于在电网系统发出二次调频指令时，将所述二次调频指令发送到所述接入单元3；
所述并网发电单元1，还用于在电网频率出现偏差时，生成一次调频指令，并将所述一次调频指令发送到所述接入单元3；
所述接入单元3，用于基于并网发电单元1下发的调频指令接入高压厂用单元2或并网发电单元1，然后进行火电机组调频。
所述高压厂用单元2，用于在接入单元3接入其之后，参与火电机组的二次调频；
所述并网发电单元1，还用于在接入单元1接入其之后，参与火电机组的一次调频。
在本公开实施例中，如图2所示，所述PET3-1包括：储能PET高压直-交换流器3-1-1、储能PET高压侧滤波电容3-1-2、储能PET高频DC-DC变压器3-1-3、储能PET低压侧滤波电容3-1-4和所述储能PET低压交-直换流器3-1-5；
所述储能PET高频DC-DC变压器3-1-3的高压侧通过所述储能PET高压侧滤波电容3-1-2与所述储能PET高压直-交换流器3-1-1的直流侧相连；
所述储能PET低压交-直换流器3-1-5的直流侧通过所述储能PET低压侧滤波电容3-1-4与所述储能PET高频DC-DC变压器3-1-3的低压侧相连。
在本公开实施例中，如图3所示，所述并网发电单元1包括：电网输电母线1-1、发电机主变1-2和发电机1-3；
所述发电机2-3通过所述发电机主变2-2与所述电网输电母线2-1连接。
在本公开实施例中，所述高压厂用单元2包括：厂用母线2-1、厂用分裂绕组降压变2-2、厂用第一分支母线2-3和厂用第二分支母线2-4；
所述厂用分裂绕组降压变2-2的高压侧通过所述厂用母线2-1连接至所述发电机1-3的出口，所述厂用分裂绕组降压变2-2的低压侧分别连接所述厂用第一分支母线2-3和厂用第二分支母线2-4。
需要说明的是，所述高压厂用单元2除包括厂用母线2-1、厂用分裂绕组降压变2-2、厂用第一分支母线2-3和厂用第二分支母线2-4之外还包括：第一厂用负荷2-5和第二厂用负荷2-6；
所述第一厂用负荷2-5与所述厂用第一分支母线2-3连接；
所述第二厂用负荷2-6与所述厂用第二分支母线2-4连接。
进一步的，如图4所示，所述高压厂用单元2除包括厂用母线2-1、厂用分裂绕组降压变2-2、厂用第一分支母线2-3、厂用第二分支母线2-4、第一厂用负荷2-5和第二厂用负荷2-6之外还包括：第一并网断路器2-7和第二并网断路器2-8；
所述第一并网断路器2-7，用于连接所述第一厂用负荷和所述厂用第一分支母线；
所述第二并网断路器2-8，用于连接所述第二厂用负荷和所述厂用第二分支母线。
在本公开实施例中，如图5所示，所述接入单元除包括PET3-1之外还包括：储能并网切换开关3-2、储能PET低压侧断路器3-3、储能换流器3-4和储能设备3-5；
所述储能并网切换开关3-2与所述储能PET高压直-交换流器3-1-1的交流侧相连；
所述储能换流器3-4的交流侧通过所述储能PET低压侧断路器3-3与所述储能PET低压交-直换流器3-1-5的交流侧相连；
所述储能设备3-5与所述储能换流器3-4的直流侧相连。
进步的，如图5所示，所述接入单元3还包括：储能高压交流母线3-6；
所述储能高压交流母线3-6的一端连接至所述发电机1-3的出口，另一端连接所述储能并网切换开关3-2，如图6所示。
进一步的，如图5所示，所述接入单元3还包括：储能低压交流母线3-7；
所述储能低压交流母线3-7的一端连接至所述厂用第二分支母线2-4，另一端连接所述储能并网切换开关3-2，如图6所示。
进一步的，如图5所示，所述接入单元3还包括：储能并网断路器3-8；
所述储能低压交流母线3-7的一端通过所述储能并网断路器3-8连接至所述厂用第二分支母线2-5，如图6所示。
需要说明的是，一次调频指令是当电网存在频率偏差时，机组通过输出功率变化进而实现频率变化，因为一次调频指令比二次调频指令短，所以需要直接升压至20kV，接入发电机出口，来响应一次调频；
二次调频是AGC调频，范围大，通过将储能设备接入厂用电，储能通过吸收/释放电能，因为发电机组厂用电负荷几乎不变，通过在厂用电上吸收/释放电能，增加/减少厂用电，间接实现发电机发出功率变化。
示例的，当电网系统发出二次调频指令时，并网发电单元1将所述二次调频指令发送到所述接入单元3，所述接入单元3将储能并网切换开关3-2与所述储能低压交流母线3-7连接，并调节所述PET3-1的变比为6KV/400V，闭合储能并网断路器3-8，进行火电机组的二次调频。
当电网频率出现偏差时，生成一次调频指令，并将所述一次调频指令发送到所述接入单元3，所述接入单元3将储能并网切换开关3-2与所述储能高压交流母线3-6连接，并调节所述PET3-1的变比为20KV/400V，进行火电机组的一次调频。
根据一些实施例，所述接入单元3辅助所述发电机1-3参与到所述电网输电母线1-1连接电网频率调节中，利用所述储能设备3-5快速充/放电能力，响应电网负荷变化，不管是一次调频还是二次调频，都可以实现辅助火电机组最优功率匹配，提升电厂调频收益，也可以使火电机组出力波动降低，提高机组安全性，减小因为负荷频繁调节造成的火电机组设备老化。
根据一些实施例，利用所述储能PET高压直-交换流器3-1-1、储能PET高压侧滤波电容3-1-2、储能PET高频DC-DC变压器3-1-3、储能PET低压侧滤波电容3-1-4和所述储能PET低压交-直换流器3-1-5进行变压，相较于传统工频变压器，采用了高频电磁耦合技术，在实现传统变压器的电压等级变换、隔离等功能的基础上，还可以灵活变压，有效减小变压器占地面积和体积。
在本公开实施例中，所述储能PET高压直-交换流器3-1-1、所述储能PET高频DC-DC变压器3-1-3、所述储能PET低压交-直换流器3-1-5由MMC电力电子元器件构成，可以自由投切，MMC通过串联方式提高电压等级，当需要升压至6kV，投入一定数量MMC改变储能PET高频DC-DC变压器3-1-3对应的变比，MMC串联将电压升压由400V升压至6kV，当需要升压至20kV，投入更多MMC改变储能PET高频DC-DC变压器3-1-3对应的变比，MMC串联将电压升压由400V升压至20kV，MMC电力电子元器件输出谐波低、电能转换效率高、具有较高的扩展性，同时电压转化可控，可以有效抑制因为接地故障引起的短路电流，不扩大故障范围。综上所述，本实施例提出的一种基于储能的调频系统，采用储能设备辅助火电机组参与到电网频率调解中，利用储能快速充/放电能力，响应电网负荷变化，不管是一次调频还是二次调频，都可以实现辅助火电机组最优功率匹配，提升电厂调频收益，也可以使火电机组出力波动降低，提高机组安全性，减小因为负荷频繁调节造成的火电机组设备老化，同时储能设备所连接的PET升压部件，相较于传统工频变压器，采用高频电磁耦合技术，在实现传统变压器的电压等级变换、隔离等功能的基础上，还可以灵活变压，有效减小变压器占地面积和体积，而且MMC电力电子元器件输出谐波低、电能转换效率高、具有较高的扩展性，电压转化可控，可以有效抑制因为接地故障引起的短路电流，不扩大故障范围。
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)

1.一种基于储能的调频系统，其特征在于，包括：并网发电单元、高压厂用单元和接入单元；
所述并网发电单元分别与所述高压厂用单元、所述接入单元连接；
所述高压厂用单元与所述接入单元连接；
其中，所述接入单元包括：PET。
2.如权利要求1所述的基于储能的调频系统，其特征在于，所述PET包括：储能PET高压直-交换流器、储能PET高压侧滤波电容、储能PET高频DC-DC变压器、储能PET低压侧滤波电容和所述储能PET低压交-直换流器；
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-交换流器的直流侧相连；
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变压器的低压侧相连。
3.如权利要求2所述的基于储能的调频系统，其特征在于，所述并网发电单元包括：电网输电母线、发电机主变和发电机；
所述发电机通过所述发电机主变与所述电网输电母线连接。
4.如权利要求3所述的基于储能的调频系统，其特征在于，所述高压厂用单元包括：厂用母线、厂用分裂绕组降压变、厂用第一分支母线和厂用第二分支母线；
所述厂用分裂绕组降压变的高压侧通过所述厂用母线连接至所述发电机的出口，所述厂用分裂绕组降压变的低压侧分别连接所述厂用第一分支母线和厂用第二分支母线。
5.如权利要求4所述的基于储能的调频系统，其特征在于，所述高压厂用单元还包括：第一厂用负荷和第二厂用负荷；
所述第一厂用负荷与所述厂用第一分支母线连接；
所述第二厂用负荷与所述厂用第二分支母线连接。
6.如权利要求5所述的基于储能的调频系统，其特征在于，所述高压厂用单元还包括：第一并网断路器和第二并网断路器；
所述第一并网断路器，用于连接所述第一厂用负荷和所述厂用第一分支母线；
所述第二并网断路器，用于连接所述第二厂用负荷和所述厂用第二分支母线。
7.如权利要求6所述的基于储能的调频系统，其特征在于，所述接入单元还包括：储能并网切换开关、储能PET低压侧断路器、储能换流器和储能设备；
所述储能并网切换开关与所述储能PET高压直-交换流器的交流侧相连；
所述储能换流器的交流侧通过所述储能PET低压侧断路器与所述储能PET低压交-直换流器的交流侧相连；
所述储能设备与所述储能换流器的直流侧相连。
8.如权利要求7所述的基于储能的调频系统，其特征在于，所述接入单元还包括：储能高压交流母线；
所述储能高压交流母线的一端连接至所述发电机的出口，另一端连接所述储能并网切换开关。
9.如权利要求8所述的基于储能的调频系统，其特征在于，所述接入单元还包括：储能低压交流母线；
所述储能低压交流母线的一端连接至所述厂用第二分支母线，另一端连接所述储能并网切换开关。
10.如权利要求9所述的基于储能的调频系统，其特征在于，所述接入单元还包括：储能并网断路器；
所述储能低压交流母线的一端通过所述储能并网断路器连接至所述厂用第二分支母线。
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