用于并网新能源场站的大惯量飞轮储能接入系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于并网新能源场站的大惯量飞轮储能接入系统，与交流电网连接，包括并网控制器、变频器、飞轮电机、飞轮转子、变速器、电机和升压并网一体柜；变频器和电机均连接在升压并网一体柜上，升压并网一体柜设置在交流电网和新能源场站之间；飞轮转子通过飞轮电机与变频器连接；并网控制器分别与新能源场站、升压并网一体柜、变频器和变速器电连接。本发明专利技术提供的用于并网新能源场站的大惯量飞轮储能接入系统采用物理的飞轮储能，相较于其他采用电化学储能的技术方案，使用寿命更长，更符合新能源场站的使用规划，后期回收时对环境无污染，能够在额定功率范围内频繁进行大功率的充放电，而对设备本身无不利影响。而对设备本身无不利影响。而对设备本身无不利影响。

【技术实现步骤摘要】
用于并网新能源场站的大惯量飞轮储能接入系统


[0001]本专利技术涉及电网调节设备领域，特别是涉及一种用于并网新能源场站的大惯量飞轮储能接入系统。

技术介绍

[0002]目前解决新能源场站发电功率波动和提升并网特性的问题，一般采用在新能源场站的每个发电单元内部或者在场内每条集电线路上配置分布式储能系统，还可以采用在新能源场站并网点并入集中式的储能装置，通过实时调节储能的充放电功率，来解决由于外界自然条件变化而导致新能源场站中每个发电单元或新能源场站整体出力波动的问题，并提升新能源场站并网特性。
[0003]随着新能源发电的渗透率越来越高，新能源场站配置储能的需求将越来越紧迫，而现有的在新能源场站配置的储能设备大部分均为电化学储能设备。电化学储能充放电必须经过电力电子变换装置，由于电力电子装置是一种非线性时变拓扑负荷，其造成的谐波污染被认为是电力系统的一大公害，在未来新能源装机占比提升后，电网面临的谐波污染的问题将更为严峻。因此，当前需要找出电化学储能的替代品，用于新能源场站的机械储能接入系统，以解决完全依赖电化学储能系统来平抑新能源场站出力波动和提升新能源场站并网特性的问题。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述提到的至少一个问题，提供一种用于并网新能源场站的大惯量飞轮储能接入系统。
[0005]本专利技术申请提供的用于并网新能源场站的大惯量飞轮储能接入系统，与交流电网连接，包括并网控制器、变频器、飞轮电机、飞轮转子、变速器、电机和升压并网一体柜；
[0006]所述变频器和所述电机均连接在所述升压并网一体柜上，所述升压并网一体柜设置在所述交流电网和所述新能源场站之间；所述电机通过所述变速器与所述飞轮转子连接，所述飞轮转子通过所述飞轮电机与所述变频器连接；
[0007]所述并网控制器分别与所述新能源场站、所述升压并网一体柜、所述变频器和所述变速器电连接。
[0008]在其中一个实施例中，所述电机为电动/发电两用电机。
[0009]在其中一个实施例中，所述新能源场站与所述升压并网一体柜之间为35kV集电线路。
[0010]在其中一个实施例中，所述升压并网一体柜与所述交流电网之间设置有35kV/110kV的主变压器。
[0011]在其中一个实施例中，所述飞轮转子通过主轴与所述变速器连接。
[0012]本专利技术的实施例中提供的技术方案带来如下有益技术效果：
[0013]本专利技术提供的用于并网新能源场站的大惯量飞轮储能接入系统采用物理的飞轮
Processing Unit，中央处理器)，通用处理器，DSP(Digital Signal Processor，数据信号处理器)，ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)，FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本专利技术公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等。
[0024]如图2所示，当整个新型大惯量飞轮系统并网后，系统共有充电、维持、放电三种工作状态。
[0025]例如，新能源场站输出功率波动时，根据输出功率的波动大小，并网控制器控制飞轮系统快速输入/输出相应的补偿功率，以平抑35kV并网点的功率波动，提升新能源场站的并网友好特性。
[0026]当电网频率发生变化时，并网控制器实时高频检测并网点频率波动，并根据电网频率的偏差大小，实时调节新型大惯量飞轮系统的输入/输出功率，实现新能源场站的一次调频功能。
[0027]当电网频率上升且大于50.033Hz时，此时电机工作在电动机状态，电动机的转子通过变速器带动飞轮转子加速，频率偏差越大，电机转子的力矩越大，即新型大惯量飞轮系统的输入功率越大；此外并网控制器根据频率变化的大小控制变频器驱动飞轮电机带动飞轮转子加速，可通过两路功率输入，新型大惯量飞轮系统迅速吸收电网能量，抑制电网频率进一步抬升。
[0028]当电网频率下降时，新型大惯量飞轮系统迅速向电网释放能量，抑制电网频率进一步下降，此时电机工作在发电状态，飞轮转子变速器带动发电机转子转动，频率偏差越大，飞轮转子的力矩越大，即新型大惯量飞轮系统的输出功率越大。此外并网控制器根据频率变化的大小控制变频器驱动飞轮电机带动飞轮转子减速，可通过两路功率输出，新型大惯量飞轮系统迅速释放能量，抑制电网频率进一步跌落。
[0029]当电网频率处于50Hz
±
0.033范围内，并网控制通过控制变频器
‑
变速器控制新型大惯量飞轮系统向电网吸收/释放能量，迅速恢复飞轮转子转速至某一设定转速后维持待机状态，保证新型大惯量飞轮系统以最佳状态应对下一次电网频率波动。
[0030]变频器与飞轮电机电气连接，变频器保证电机功率的双向流动，完成对飞轮转子从静止逐渐升速到设定转速，实现飞轮系统并网前的初始化阶段；飞轮电机的转子与飞轮转子同轴连接，飞轮电机完成对飞轮转子的升速与制动。
[0031]飞轮转子通过主轴与变速器连接，经过变速器后输出设定转速。变速器与电机连接，变速器保证电机转子保持以设定转速运行。电机与升压并网一体柜电气连接，发电机通过并网一体柜与并网点(交流电网和/或新能源场站)实现电能交互。
[0032]本专利技术提供的用于并网新能源场站的大惯量飞轮储能接入系统采用物理的飞轮储能，相较于其他采用电化学储能的技术方案，使用寿命更长，更符合新能源场站的使用规划，后期回收时对环境无污染，能够在额定功率范围内频繁进行大功率的充放电，而对设备本身无不利影响；采用机械旋转的大惯量飞轮驱动电机直接向电网输入/输出功率，可大幅度提升新能源场站的并网友好性。
[0033]可选的，在本专利技术申请的一个实施例中，电机为电动/发电两用电机。
[0034]可选的，在本专利技术申请的另一个实施例中，新能源场站与升压并网一体柜之间为35kV集电线路。
[0035]可选的，在本专利技术申请的一个实施例的某一具体实现方式中，升压并网一体柜与交流电网之间设置有35kV/110kV的主变压器。
[0036]可选的，在本专利技术申请的一个实施例的另一具体实现方式中，飞轮转子通过主轴与变速器连接。飞轮转子可通过主轴与变速器直接连接，也可通过其他的联轴器与变速器连接，以适应实际的安装场所。
[0037]本专利技术申请提供的用于并网新能源场站的大惯量飞轮储能接入系统，如图1所示，并入新能源场站的35kV并网侧，该系统包括并网控制器、变频器、飞轮电机、飞轮转子、变速器、电机(电动/发电两用)和升压并网一体柜等组成部分。
[0038]并网控制器与新能源场站、升压并网一体柜、变频器和变速器之间存在连接，可以是电连接，建立了通讯连接，通过接收35kV并网侧的电气状态信息本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于并网新能源场站的大惯量飞轮储能接入系统，与交流电网连接，其特征在于，包括并网控制器、变频器、飞轮电机、飞轮转子、变速器、电机和升压并网一体柜；所述变频器和所述电机均连接在所述升压并网一体柜上，所述升压并网一体柜设置在所述交流电网和所述新能源场站之间；所述电机通过所述变速器与所述飞轮转子连接，所述飞轮转子通过所述飞轮电机与所述变频器连接；所述并网控制器分别与所述新能源场站、所述升压并网一体柜、所述变频器和所述变速器电连接。2.根据权利要求1所述的用于并网新能源场站的大惯...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶武峰，贺智威，刘东，柳哲，王亚东，李莉，鄢秋亮，
申请(专利权)人：坎德拉深圳新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：