CN204886203U - 提高风电并网***暂态稳定和电能质量的储能装置 - Google Patents

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匡洪海
李圣清
张曙云
曾丽琼
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Abstract

提高风电并网***暂态稳定和电能质量的储能装置，包括超级电容器组（1）、Buck/Boost直流变换器（2）和PWM电压源变流器（3）。其中超级电容器组（1）由多个单体超级电容器串并联组成，可进行能量储存和释放；Buck/Boost直流变换器（2）采用双向非隔离型直流变换器，与超级电容器组（1）之间进行能量交换；PWM电压源变流器（3）采用PWM技术，可实现电能双向流动。该装置不仅可用于电力***功率平滑及稳定控制，对平滑风电场输出功率和端电压非常有效，可大幅提高并网***的暂态稳定和电能质量，具有良好的实际应用前景。

Description

提高风电并网***暂态稳定和电能质量的储能装置
技术领域
本实用新型涉及一种提高风电并网***暂态稳定和电能质量的储能装置，可用于电力***功率平滑及稳定控制，具有风电低电压故障穿越能力，对平滑风电场输出功率和端电压非常有效，可大幅提高并网***的暂态稳定和电能质量。
背景技术
目前，风电并入电力***已成为趋势，但风电会因风速、风向等自然条件的变化而不能持续地、稳定地输出电能，当大量风电并入电网会对电力***的稳定运行产生影响，基于***稳定性和经济性考虑，***需要存储一定数量的电能，用以应对突发事件。因此储能***作为电力***的必要能量缓冲环节其作用越来越重要，在各种储能技术中超级电容器储能脱颖而出，与超导储能相比其控制过程更为简单，与飞轮储能相比其可靠性极高、与电池相比其充放电次数高、寿命长、电压范围广，超级电容器储能低成本、低维护、寿命长、环境友好、可以在短时间内充电完毕，并能提供大能量的特点，用于电力***稳定性、电力质量和UPS方面非常合适。
发明内容
本实用新型的目的在于，设计一种提高风电并网***暂态稳定和电能质量的储能装置；它是利用超级电容器组件阵列将能量以电场能的形式储存起来，当能量紧急缺乏或需要时，再将存储的能量通过控制***释放出来，准确快速地补偿***所需要的有功和无功，从而实现电能的平衡、稳定控制。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：提高风电并网***暂态稳定和电能质量的储能装置，包括超级电容器组(1)、Buck/Boost直流变换器(2)和PWM电压源变流器(3)，超级电容器组(1)和Buck/Boost直流变换器(2)相连接，Buck/Boost直流变换器(2)和PWM电压源变流器(3)相连接。
所述的超级电容器组(1)由多个单体超级电容器串并联组成，超级电容器组(1)易于充电和放电，端电压变化范围大，其充电电压可达400V以上。
所述的Buck/Boost直流变换器(2)是双向非隔离型DC-DC变换器。Buck/Boost直流变换器(2)没有隔离、绝缘的要求，器件数量少，造价低廉，没有变压器损耗，效率高，易于包装和集成，控制电路简单，通过Buck/Boost直流变换器(2)与超级电容器组(1)之间进行能量交换。
所述的PWM电压源变流器(3)采用PWM技术，可实现电能双向流动，当电能由电网流向负载时，处于整流状态，当电路向电网回馈电能时，处于逆变状态。
所述的PWM电压源变流器(3)具有电能双向流动的功能，其直流侧采用电容滤波，并进行储能，使整个变流器呈现低阻抗的电压源特性。
所述的PWM电压源变流器(3)在交流电力***和超级电容器组(1)间提供电力电子接口，通过PWM电压源变流器(3)可使直流链电压和电网电压维持恒定。
本实用新型的有益效果是：该提高风电并网***暂态稳定和电能质量的储能装置，由于采用超级电容器组(1)储能，它不仅可以平滑风力发电机组的输出功率，还可以调节端电压输出，当主电源中断或由于接触不良等原因引起***电压降低时，超级电容器组(1)就可以起后备补充作用；采用Buck/Boost直流变换器(2)可对有功功率进行控制；采用PWM电压源变流器(3)可控制母线电压和电网无功功率。该装置不仅可用于电力***功率平滑及稳定控制，对平滑风电场输出功率和端电压非常有效，具有良好的实际应用前景。
附图说明
图1超级电容器组储能装置。
图2超级电容器组。
图3Buck/Boost直流变换器。
图4PWM电压源变流器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型专利进一步说明。
图1中，超级电容器组(1)和Buck/Boost直流变换器(2)相连接，Buck/Boost直流变换器(2)和PWM电压源变流器(3)相连接。
图2中，所述的超级电容器组(1)由多个单体超级电容器串并联组成，可进行能量储存和释放，多个超级电容器串联后再并联，既可以减少内阻，又可以提高装置的电压；单体超级电容器采用等效内电阻小、较高比表面积、稳定化学形状和低廉费用的活性炭来制备，每个单体超级电容器可用一个等效电阻和理想电容器串联组成。
图3中，所述的Buck/Boost直流变换器(2)是双向非隔离型DC-DC变换器，直流母线通过Buck/Boost直流变换器(2)与超级电容器组(1)之间进行能量交换。
图3中，所述的Buck/Boost直流变换器(2)没有隔离、绝缘的要求，器件数量少，造价低廉，没有变压器损耗，效率高，易于包装和集成，控制电路简单。
图4中，所述PWM电压源变流器(3)采用PWM技术，可实现电能双向流动，当电能由电网流向负载时，处于整流状态，当电路向电网回馈电能时，处于逆变状态。
图4中，所述的PWM电压源变流器(3)具有电能双向流动的功能，其直流侧采用电容滤波，并进行储能，使整个变流器呈现低阻抗的电压源特性。
图4中，所述的PWM电压源变流器(3)在交流电力***和超级电容器组(1)间提供电力电子接口，通过PWM电压源变流器(3)可使直流链电压和电网电压维持恒定。
本实用新型专利所描述的提高风电并网***暂态稳定和电能质量的储能装置，不仅可用于电力***功率平滑及稳定控制，对平滑风电场输出功率和端电压非常有效，可大幅提高并网***的暂态稳定和电能质量。

Claims (4)

1.提高风电并网***暂态稳定和电能质量的储能装置，其特征在于：包括超级电容器组（1）、Buck/Boost直流变换器（2）和PWM电压源变流器（3），超级电容器组（1）和Buck/Boost直流变换器（2）相连接，Buck/Boost直流变换器（2）和PWM电压源变流器（3）相连接。
2.根据权利要求1所述的提高风电并网***暂态稳定和电能质量的储能装置，其特征在于：所述的超级电容器组（1）由多个单体超级电容器串并联组成。
3.根据权利要求1所述的提高风电并网***暂态稳定和电能质量的储能装置，其特征在于：所述的Buck/Boost直流变换器（2）是双向非隔离型DC-DC变换器。
4.根据权利要求1所述的提高风电并网***暂态稳定和电能质量的储能装置，其特征在于：所述的PWM电压源变流器（3）具有电能双向流动的功能，其直流侧采用电容滤波，并进行储能，使整个变流器呈现低阻抗的电压源特性。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109541285A (zh) * 2018-12-26 2019-03-29 东莞市长工微电子有限公司 BuckBoost电路输出电流检测方法及其检测电路
CN110402527A (zh) * 2017-04-27 2019-11-01 韩国电力公社 根据暂态稳定状态控制ess的装置及其方法

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