本发明专利技术涉及抽水蓄能电站，尤其是电单元(1)，其包括频率变换器(3)和旋转电同步电机(4)，其中机器设置在洞穴(5)中。频率变换器(3)包括至少两个元件(6，7)，该元件根据机器的运行方式例如在电动机或发电机运行中作为逆变器或整流器使用。在此机器侧元件(6)设置在洞穴(5)的内部并且网络侧元件(7)设置在洞穴(5)的外部。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及抽水蓄能电站，尤其是电单元(1)，其包括频率变换器(3)和旋转电同步电机(4)，其中机器设置在洞穴(5)中。频率变换器(3)包括至少两个元件(6，7)，该元件根据机器的运行方式例如在电动机或发电机运行中作为逆变器或整流器使用。在此机器侧元件(6)设置在洞穴(5)的内部并且网络侧元件(7)设置在洞穴(5)的外部。【专利说明】抽水蓄能电站的电单元
本专利技术涉及抽水蓄能电站，尤其是抽水蓄能电站的电单元，其包括频率变换器和 旋转电同步电机，其中机器设置在洞穴中。
技术介绍
再生能量源(例如风能和太阳能)供应了在电力需求的不断增加的部分。这个能量 源在此包括不连续的运行时间。因此从这个能量源不能确保对用户的电力的直接并且持久 供应。对此必须使用能量存储器，该能量存储器允许电力过剩和电力不足之间快速切换并 且其功率和能量流动方向可以迅速并且不断地变化。 在此存在不同系统作为能量存储器使用，该不同系统尤其分别适合用于确定的能 量数量和应用情况。对于直至大约20MWh的小能量数量，根据应用，优选使用动力存储器 (例如飞轮），电化学存储器（电池，氧化还原流电池），或电磁存储器（电容器，超级电容 器，超导线圈）。对于直到若干lOOMWh的中等能量数量，原则上热力学存储器（压缩空气存 储器，电热存储器）尤其良好地适合。对于通常超过lOOMWh并且大多超过lGWh的大能量 数量使用泵存储器。 泵存储器或抽水蓄能电站由于大可存储的能量数量尤其感兴趣。在此用过剩电力 将水从第一自然或对此人工建设的蓄水池泵送到第二，位置更高的蓄水池。电能量在此转 化为势能。为恢复电力水从位置更高的蓄水池通过涡轮机向回传导到更低的蓄水池中。对 于这个系统，转化过程中的损失的最小化尤其重要。 现代泵存储器具有转速可变的驱动。通过将机器的转速与网络频率耦合可以如此 调节泵和涡轮机旋转速度，使得它们在接近最优的有效度上运行。附加地允许泵吸运行中 转速的变化，功率容纳自由调整。尤其是具有可变转速的系统可以快速从停止状态与网络 相连或同步。 根据现有技术的泵存储器具有双供给的异步电机和功率电子变频器，以此实现泵 和涡轮机的转速调节。在此双供给的异步电机的定子直接与具有网络频率的电网连接。双 供给的异步电机的转子通过变频器与网络连接并且因此可以具有可变频率。因此一方面调 节泵功率并且另一方面在需要时可以提高设备的有效度。 在泵存储器的情况下经常规定，机器设备例如涡轮机，泵，电动机-发电机和变压 器容纳在例如在岩石中引入的洞穴，凹洞中或在第二蓄水池下面的封闭空间中。其他形式 的泵存储器在井的下端设置泵，涡轮机和电动机-发电机，其中其他电站组件例如在地面 上在建筑中或同样在井中设置。 这个电站安置是环境的结果，涡轮机必需足够位于在下部蓄水池下面以避免空 洞。这出于位置和几何结构原因大多数仅可能，其方式为用于容纳机器设备的机器空间或 电站房在地下建立。此外地下的建筑方式防止免受环境影响如例如山崩脱离。此外出于环 境或风景保护原因同样经常使用地下建筑方式。 具有双供给的异步电机的这个布置的明显优点在于，用于产生可变转速的系统的 构件(例如激励器变压器，变频器，极变向器和起动机短路联接器）必需布置在机器的直接 环境中。这些构件具有高空间需求，由此显著扩大用于安置的电站房。尤其是在地下建筑 方式的情况下(例如在洞穴中）导致建立电站房成本非常高。 在根据现有技术的具有双供给的异步电机的布置中分块变压器同样位于机器的 附近。由于高机器电流不可能使用长连接传导，因为这在同时发生有功功率损失的情况下 导致高无功功率需求。此外存在机器和变压器之间震荡的危险。分块变压器在此同样需要 许多空间并且必需因为爆炸危险必须构建在洞穴的特别保护的部分中。为此经常使用附加 洞穴，其容纳仅分块变压器。这导致这样的洞穴的成本的进一步提高。 从此得出，本专利技术以该任务提出为基础，简化抽水蓄能电站的建立和和维修并且 减少与其相关成本。
技术实现思路
这个任务通过根据权利要求1所述的抽水蓄能电站的电单元来解决。其他有利 的扩展方案从从属权利要求得出，其中权利要求的回引应不排除其他有意义的权利要求组 合。 在此本专利技术提出抽水蓄能电站的电单元，其中该电单元可与电网连接。电单元在 此包括封闭机器空间(优选洞穴或岩石洞穴)，频率变换器和旋转电同步电机，该旋转电同 步电机根据机器的运行方式用作电动机或发电机。机器能与水涡轮机和水泵或可逆式泵涡 轮机例如机械连接并且设置在蓄水池下面的机器空间中。频率变换器具有两个通过DC或 直流电连接电地彼此连接的元件，其中根据机器的运行可分别使用一个元件作为整流器并 且一个元件作为逆变器并且其中机器侧元件或倒相器单元INU设置在机器空间的内部中 并且网络侧元件或活动整流器单元ARU设置在机器空间的外部。 在本专利技术的有利的扩展方案中电单元包括分块变压器，该分块变压器设置在机器 空间的外面。 在另一有利的实施方式中电单元附加地包括滤波器，该滤波器设置在机器空间的 外面。 在另一有利的实施方式中变换器的兀件分别可用于以发电机方式电感，以发电机 方式电容，以电动机方式电感或以电动机方式电容的运行或另外表明，能够运行有功功率 和无功功率的四象限表示的所有四个象限中的变换器的两个元件。 在尤其有利的实施方式中规定，变换器设计为具有例如集中或分布电压中间电路 或具有电流中间电路的自换向变流器。 在另外的有利的实施方式中变换器设计成为外换向变流器。 另外的实施方式规定，变换器的元件之间的电连接具有小于0. 2%的有功功率损 失。 尤其是在地下建筑方式的情况下(例如在岩石洞穴中）建立泵存储器相应地简化 了本专利技术。在此电单元的地点分离不仅节约在挖掘洞穴时的成本而且节省在维修时例如通 过洞穴外面的分块变压器的简化的爆炸保护。 【专利附图】【附图说明】 本专利技术的其他特征、细节和优点从权利要求的条文以及从实施例的描述根据附图 给出。 本专利技术在更多细节中根据下面文本参考优选的实施例根据附图更详细地解释。其 示出 图1是具有频率变换器、电同步电机和分块变压器的电单元的示意表示。 附图标记及其意义在附图标记列表中概述。一般来说相同附图标记表示相同部 件。 【具体实施方式】 图1以示意表示示出与电网2连接的电单元1。电单元1在此包括频率变换器3 和旋转电同步电机4。在此机器4例如由于地方事实或为保护目的安置在洞穴5中。 频率变换器3包括至少两个元件6, 7,该元件根据机器的运行方式例如在电动机 或发电机运行中可作为逆变器或整流器使用。在此机器侧元件6设置在洞穴5内和网络侧 元件7设置在洞穴5外面。由此这尤其是可能的，因为现代频率变换器例如模块化多级变 流器M2LC实现元件6, 7彼此分离并且他们没有建立在彼此的紧邻的附近。转速调节以这 种方式实现，机器4具有定子，该定子通过具有可调整频率的三相电流供给。 在洞穴5或例如井中容纳电机器和机器侧元件6或频率变换器3的倒相器单元 INU。INU用作泵吸模式中的逆变器并且用作涡轮机模式中的整流器。网络侧元件7或本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种抽水蓄能电站的电单元(1)，能与电网(2)连接并且包括具有旋转电同步电机(4)的机器空间(5)并且包括频率变换器(3)，其中机器(4)能与水涡轮机和/或水泵连接，其中变换器(3)具有机器侧电元件(6)和网络侧电元件(7)，所述元件(6，7)彼此连接，以及其中根据机器(4)的运行分别元件(6，7)可作为整流器并且元件可作为逆变器运行，其特征在于，机器侧元件(6)设置在机器空间(5)内部并且与机器(4)的定子连接，并且网络侧元件(7)设置在机器空间(5)外面并且通过DC连接(9)与机器侧元件(6)连接。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：F温克勒，G特拉西勒萨梅克，S林德，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH
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