一种基于混合储能的新型储能单元的静止同步补偿器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于混合储能的新型储能单元的静止同步补偿器。所述静止同步补偿器包括：静止同步补偿装置、混合储能系统、并联电容器；静止同步补偿装置的一端与电力系统连接，另一端与并联电容器并联连接；并联电容器与混合储能系统并联连接。本实用新型专利技术通过对超导储能与蓄电池储能进行分析对比，针对超导储能与蓄电池储能的优缺点及电压暂降事件的特征，本实用新型专利技术通过将混合储能与STATCOM连接产生新型储能单元的静止同步补偿器，不仅具有同时调节有功功率和无功功率的能力，更具有环境友好型、寿命周期长、能量获取速度快等优势，更适合于电压暂降与短时中断等电能质量问题的治理。

A new type of static synchronous compensator based on hybrid energy storage

【技术实现步骤摘要】
一种基于混合储能的新型储能单元的静止同步补偿器
本技术涉及电力系统领域，更具体地，涉及一种基于混合储能的新型储能单元的静止同步补偿器。
技术介绍
电压暂降是最严重的电能质量事件，已有事故统计表明，电压暂降对世界各地的敏感用户都已造成巨大的经济损失。因遭受严重暂降而发生损失的用户迫切需求供电方提供优质电力，并愿意为抑制电压暂降支付额外费用。安装电压暂降抑制设备是常用的暂降抑制措施。其中，安装基于电力电子技术的定制电力设备是治理电压暂降的典型技术之一。定制电力设备可以分为串联型设备和并联型设备，串联型设备如动态电压恢复器(DVR)，串联型设备与敏感设备串联，通常用于敏感工业用户工厂内部。并联型设备如静止同步补偿器(StaticSynchronousCompensator,简称STATCOM)，静态无功发生器(SVC)等，并联型设备通过在故障过程中向接入节点注入无功电流，不仅提升安装节点的电压暂降幅值，还能提高整个电力系统所有节点的电压暂降幅值。由于输出特性的限制，STATCOM比SVC具有更好的电压暂降补偿能力，在严重暂降下STATCOM仍然可以以其最大电流注入能力运行。STATCOM是一种面向高电压等级的并联补偿装置，通过向电网的公共耦合点(PCC)注入无功电流，主要进行谐波和无功补偿。但实际上，STATCOM通过注入并联电流，使其在系统阻抗上产生压降，维持负载电压在正常水平，最终也能实现补偿电压暂降。随着近年来STATCOM技术的不断改进，STATCOM有望成为供电侧一种极具潜力的电压暂降治理技术。传统的STATCOM只能向安装点注入无功功率。通过将储能设备与STATCOM结合，产生含有储能单元的静止同步补偿器(E-STATCOM)。新的E-STATCOM设备不仅可以快速地补偿系统所需要的无功功率，同时由于引入了储能单元，E-STATCOM还能够为电力系统提供所需的有功功率。此外，结合储能装置的E-STATCOM还能应对短时中断对负载的影响。因此E-SATCOM在负荷快速跟踪、频率调节、电压支撑、提高电能质量和供电安全等方面都具有较广阔的应用前景。E-STATCOM由STATCOM和储能单元构成，其中储能单元可以采用蓄电池、飞轮、超级电容、超导磁储能等，目前最常用的为带蓄电池储能装置的静止无功补偿器。带蓄电池储能装置的静止无功补偿器(BESS-STATCOM)是一种新型的FACTS设备，由BESS和STATCOM组成，具有改善电力系统的运行和控制的能力。BESS-STATCOM具有在四象限运行的功能，可以与外部电源系统交换有功功率和无功功率。BESS-STATCOM的典型拓扑结构如图1所示。电路结构主要包括电池，三相桥式转换器和低通滤波器。由于BESS直接连接到直流侧的电容器，因此BESS-STATCOM的直流侧电压保证近似恒定。带蓄电池储能装置的静止无功补偿器主要存在以下缺点：(1)对于带蓄电池储能的静止无功补偿器，通过将蓄电池连接到电压源型换流器构成E-STATCOM，因此蓄电池本身存在的缺点将成为BESS-STATCOM的不足。蓄电池具有储存能量较少，获得能量速度较慢，制造材料对环境不友好，寿命有限(指充电次数的限制)，为确保高可靠性需要定期维护等。(2)在使用BESS-STATCOM提高电力系统稳定性时，如果BESS-STATCOM在故障发生前处于放电状态，则会对电力系统的暂态稳定性产生积极影响。BESS-STATCOM的调节与实际功率输出有关。如果BESS-STATCOM在故障发生之前工作在充电状态，则在故障发生后的前几秒BESS-STATCOM会稍微恶化系统的功角摇摆和电压暂降。
技术实现思路
本技术为克服上述现有技术所述的获得能量速度慢，制造材料对环境不友好，寿命有限的缺陷，提供一种基于混合储能的新型储能单元的静止同步补偿器。所述静止同步补偿器包括：静止同步补偿装置、混合储能系统、并联电容器C；静止同步补偿装置的一端与电力系统连接，另一端与并联电容器C并联连接；并联电容器C与混合储能系统并联连接。优选地，所述的混合储能系统有蓄电池装置BESS、超导储能系统SMES、DC/DC换流器组成；蓄电池装置BESS与超导储能系统SMES通过DC/DC换流器连接；蓄电池装置BESS与并联电容器C并联连接。优选地，所述静止同步补偿器还设有阻抗器和变压器，静止同步补偿装置通过阻抗器和变压器与电力系统连接，其中阻抗器包括电阻和电感，静止同步补偿装置的一端与电感的一端连接，电感的另一端与电阻的一端连接，电阻的另一端与变压器的副边连接，变压器的原边接入电力系统。优选地，所述的静止同步补偿装置包括：晶闸管U1、晶闸管U2、晶闸管U3、晶闸管U4、晶闸管U5、晶闸管U6；静止同步补偿装置通过阻抗器和变压器T1与电力系统连接，其中阻抗器包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电感L1、电感L2、电感L3；变压器T1为三相变压器；晶闸管U1的源极分别与晶闸管U2的漏极、电感L1的一端连接，电感L1的另一端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与变压器T1的副边的A相连接；晶闸管U3的源极分别与晶闸管U4的漏极、电感L2的一端连接，电感L2的另一端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与变压器T1的副边的B相连接；晶闸管U5的源极分别与晶闸管U6的漏极、电感L3的一端连接，电感L3的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与变压器T1的副边的C相连接；晶闸管U1的漏极、晶闸管U3的漏极、晶闸管U5的漏极分别与并联电阻C的一端连接；并联电阻C的另一端分别与晶闸管U2的源极、晶闸管U4的源极、晶闸管U6的源极连接。优选地，混合储能系统包括：晶闸管U7、晶闸管U8、晶闸管U9、晶闸管U10、晶闸管U11、超导储能系统SMES、蓄电池装置BESS；超导储能系统SMES包括两个端子；蓄电池装置BESS的负极与晶闸管U11的漏极连接；晶闸管U7的源极分别与晶闸管U8的漏极、超导储能系统SMES的一个端子连接；晶闸管U9的源极分别与晶闸管U10的漏极、超导储能系统SMES的另一个端子连接；蓄电池装置BESS的正极、晶闸管U7的漏极、晶闸管U9的漏极分别与晶闸管U1的漏极连接；晶闸管U11的源极、晶闸管U8的源极、晶闸管U10的源极分别与晶闸管U2的源极连接。本技术通过对超导储能与蓄电池储能进行分析对比，针对超导储能与蓄电池储能的优缺点及电压暂降事件的特征，结合超导储能与蓄电池储能提出了一种基于混合储能的新型储能单元的静止同步补偿器。该静止同步补偿器通过将混合储能与STATCOM连接产生新型储能单元的静止同步补偿器，不仅具有同时调节有功功率和无功功率的能力，更具有环境友好型、寿命周期长、能量获取速度快等优势，更适合于电压暂降与短时中断等电能质量问题的治理。本技术所述混合储能系统(HybridEnergyStorage,HES)由蓄电池装置和超导储能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于混合储能的新型储能单元的静止同步补偿器，其特征在于，所述静止同步补偿器包括：静止同步补偿装置、混合储能系统、并联电容器C；/n静止同步补偿装置的一端与电力系统连接，另一端与并联电容器C并联连接；并联电容器C与混合储能系统并联连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于混合储能的新型储能单元的静止同步补偿器，其特征在于，所述静止同步补偿器包括：静止同步补偿装置、混合储能系统、并联电容器C；
静止同步补偿装置的一端与电力系统连接，另一端与并联电容器C并联连接；并联电容器C与混合储能系统并联连接。


2.根据权利要求1所述的基于混合储能的新型储能单元的静止同步补偿器，其特征在于，所述的混合储能系统有蓄电池装置BESS、超导储能系统SMES、DC/DC换流器组成；蓄电池装置BESS与超导储能系统SMES通过DC/DC换流器连接；蓄电池装置BESS与并联电容器C并联连接。


3.根据权利要求1或2所述的基于混合储能的新型储能单元的静止同步补偿器，其特征在于，所述静止同步补偿器还设有阻抗器和变压器，静止同步补偿装置通过阻抗器和变压器与电力系统连接，其中阻抗器包括电阻和电感，静止同步补偿装置的一端与电感的一端连接，电感的另一端与电阻的一端连接，电阻的另一端与变压器的副边连接，变压器的原边接入电力系统。


4.根据权利要求3所述的基于混合储能的新型储能单元的静止同步补偿器，其特征在于，所述的静止同步补偿装置包括：晶闸管U1、晶闸管U2、晶闸管U3、晶闸管U4、晶闸管U5、晶闸管U6；
静止同步补偿装置通过阻抗器和变压器T1与电力系统连接，其中阻抗器包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电感L1、电感L2、电感L3；变压器T1为三相变压器；
晶闸管U1的源极分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：王庆斌，蔡日，周廷模，黄辉，吴小宁，李钙，王余熙，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，广东电网有限责任公司云浮供电局，
类型：新型
国别省市：广东;44