电能质量治理和储能一体化节能装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种电能质量治理和储能一体化节能装置，包括：至少一条接入多相电路与负载之间的补偿支路，每条所述补偿支路与所述多相电路的一条相线连接，且每条补偿支路包括至少一个H桥单元，每个所述H桥单元包括通过外环进行控制的H桥式电路、第一电容和第二电容，且多个所述H桥式电路的交流侧串联，每个所述H桥式电路的直流侧与所述第一电容并联、第二电容通过直流变流装置与第一电容连接，所述直流变流装置包括并联的连接电阻和开关装置。本实用新型专利技术将储能和电能质量治理的功能在同一个装置中实现，可以进行谐波、无功治理，同时能就地吸收回馈电能，并选择合适时机释放，稳定电网电压、提高了电能的利用率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开一种电能质量治理和储能一体化节能装置，包括：至少一条接入多相电路与负载之间的补偿支路，每条所述补偿支路与所述多相电路的一条相线连接，且每条补偿支路包括至少一个H桥单元，每个所述H桥单元包括通过外环进行控制的H桥式电路、第一电容和第二电容，且多个所述H桥式电路的交流侧串联，每个所述H桥式电路的直流侧与所述第一电容并联、第二电容通过直流变流装置与第一电容连接，所述直流变流装置包括并联的连接电阻和开关装置。本技术将储能和电能质量治理的功能在同一个装置中实现，可以进行谐波、无功治理，同时能就地吸收回馈电能，并选择合适时机释放，稳定电网电压、提高了电能的利用率。【专利说明】电能质量治理和储能一体化节能装置
本技术涉及电力设备相关
，特别是一种电能质量治理和储能一体化节能装置。
技术介绍
近年来，在国家节能降耗政策的推动下，大型工矿企业的电气节能已经成为研究的热点。为提高电能的利用率，很多传动装置由原来的直流传动改造成交流传动装置，而较多交流变频传动装置的大量推广后，使得配电网内部的高次谐波增加，出现了一些谐振、变压器过热烧损、设备无法投运等情况。另外，由于交流传动装置具备在电机制动工况下的能量回馈功能，目前，这些回馈的电能送往电网，这种远程回馈使得回馈的电能主要消耗在线路上，再利用率不高。这种情况在矿井供电中尤其明显，因为井下远端供电距离为数十公里，长距离供电、大容量感应电机集中使用和频繁启动、变频器等变流设备的普及应用等原因造成工作面电压波动大、功率因数低，线损大，设备启动困难，影响生产。 (I)电能质量治理的必要性 一方面，用电负荷日趋复杂化和多样化，特别是为了节能及提高电力系统的运行效果，供电部门鼓励用户更换使用更快、更高效的生产设备，比如工业系统中各种变频调速设备正在取代传统的电动机直接驱动方式，由于各种变流器的使用所带来的无功、谐波、闪变和不平衡等稳态电磁骚扰问题已经成为用户关注的焦点。另一方面，随着计算机、微处理器控制的精密电子和电气设备的大量使用，这些设备对供电的可靠性依赖越来越高。因此，对电能质量的治理在当今社会尤为重要，其中谐波、无功治理是电能质量问题中的首要问题。 (2)储能的必要性 储能是电能商品，随着分布式发电的出线，配电网已经不再是单独的用电负荷，也是分布式存在一些小型发电机。储能装置就是充分在配网有发电情况下储能电能，然后在配网用电情况下释放电能，实现配网发电量的就地消费，减少对电网的取电，从而实现配网发电量的最大利用率。在配网中，不仅是光伏等发电装置可以发电，目前交流传动装置在制动工况下也是可以发电的，尤其是升降机在下降时的势能转化为电能的这类装置，发电量较大，而其在上升时所需电能更大，通过储能装置可以减少其在上升工况时所取电能。 (3)无功功率危害及现有治理技术 用电设备大都为感性负荷，除了向电源取有用的有功功率外，还存在大量的无功功率在电源和负载之间交换，导致功率因数降低，造成不良影响。 ①引起线路电流增大，使得供配电设备的容量不能充分利用，降低了系统的供电能力； ②电流有效值增大，使得设备和线路的功率损耗和电能损耗急剧增加； ③线路及变压器的电压损失加大，变化加剧，使得负载端的电压质量下降； ④对发电机而言，无功电流增大，使电机的去磁效应增加，端电压降低，使得发电机的出力降低。 无功补偿的装置有电抗和电容组成的滤波器(LC)、晶闸管投切电抗器(Thyristor Switched Capcitor, TSC)、晶闸管控制电抗器(Thyristor ControlledReactor, TCR)、磁控电抗器(Magnetism Controlled Reactor, MCR)、静止无功发生器(Static Var Generator，SVG)等，其中SVG是目前无功功率治理领域最先进的方式，其采用全控型开关器件组成自换相逆变器辅助以小容量储能元件构成的无功补偿装置，它是柔性交流输电系统的核心装置和核心技术之一，在电力系统中的主要作用是进行无功补偿、维持连接点的电压的稳定、改善系统的稳态性能和动态性能。与现有的静止无功补偿装置SVC相比具有调节速度快、运行范围宽、吸收无功连续、谐波电流小、损耗低、所用电抗器和电容器容量及安装体积大为降低等优点。在SVG装置中，为了减少谐波、提高容量，经常采用两电平逆变器的多重化技术。但是需要笨重、昂贵、耗能的曲折变压器，这大大增加了系统的体积和成本、能量损耗也随之增加。针对上述问题无变压器连接的高压大功率SVG大量采用了级联H桥多电平结构，也称级联或者链式结构。它由几个电平方波合成阶梯波以逼近正弦输出电压，这种变换器由于输出电压电平数的增加、输出波形具有较好的谐波频谱、且每个开关器件承受的电压应力较小、无需均压电路、可避免大的dv/dt所导致的各种问题。 (4)谐波危害性和现有治理技术 工业的发展使得越来越多的电力电子设备及其非线性负荷在电网中获得应用，这也使得谐波污染问题更加凸显出来。谐波出来会造成电网污染和危害电力系统正常运行夕卜，还会带来大量谐波损坏，浪费能源，并危害各种节电设备。 ①谐波会弓丨起电网的附加损耗。一般来说，谐波电流和基波电流相比所占比例不大，但是谐波频率高，导线的集肤效应使得谐波电阻增加很多，因此由谐波产生的损耗也大。 ②谐波会引起旋转电机和变压器的附加损耗。谐波对旋转电机和变压器的影响主要是引起附加损耗过热，其次是产生机械振动、造成和谐波过电压，这些都会缩短电机或变压器寿命，严重时还会损坏电机或变压器。 ③谐波对电力设备的危害大。谐波存在会对电力设备造成损坏，加速绝缘老化；谐波叠加后的电压峰值会降低其绝缘性能；严重的谐波过流使得设备的损耗增加，发热加剧。 ④谐波干扰通讯和继电保护等设备。谐波对计算机、通讯、继电保护、电表等弱点设备进行干扰，影响正常的工作和生活。 谐波抑制的装置有LC、有源电力滤波器(Active Power Filter，APF)两种，而LC是无源方式，容易与系统产生谐振，只能补偿固定频率谐波。而APF其原理与SVG类似，也是采用全控型开关器件组成自换相逆变器辅助以小容量储能元件构成，能快速跟踪补偿各次谐波，并一致系统谐振，是目前谐波治理领域最先进的方式。目前主要使用的是变压器多重化方式，或者多个APF直接并联或分布式补偿以实现较大容量的补偿。由于是工作在低压侧，受变压器的影响，对高压侧谐波源补偿的及时性受到影响，对高压侧谐波的补偿效果有限。APF具备无功功率和谐波同时补偿的功能，但由于APF进行谐波补偿，所需的器件的开关频率高，受器件容量的限制，基本无无功功率输出的能力，更难以满足大容量无功补偿的需求。 (5)储能技术 储能系统通过电压源变流器(voltage source converter, VSC)可实现四象限灵活运行。作为微网重要功能单元，储能对于微网功率波动等电能质量的改善、“削峰填谷”和不间断供电具有非常重要的作用。储能系统在稳定工作条件下容量具有一定余量，甚至处于闲置状态。所以可对储能系统实施多目标控制，实现有源滤波及无功补偿等功能提高微电网电能质量。多功能并网逆变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电能质量治理和储能一体化节能装置，其特征在于，包括：至少一条接入多相电路与负载之间的补偿支路，每条所述补偿支路与所述多相电路的一条相线连接，且每条补偿支路包括至少一个H桥单元，每个所述H桥单元包括通过外环进行控制的H桥式电路、第一电容和第二电容，且多个所述H桥式电路的交流侧串联，每个所述H桥式电路的直流侧与所述第一电容并联、第二电容通过直流变流装置与第一电容连接，所述直流变流装置包括并联的连接电阻和开关装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭爱军，许联航，张定华，张志学，何多昌，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司，神华神东煤炭集团有限责任公司，南车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11