高效的电网储能系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高效的电网储能系统，包括外部电网系统、内部直流电网系统、和检测系统，所述外部电网系统设有整流系统和外网控制接入系统，所述外部电网系统通过整流系统对外部电网系统的电能整流为直流电后并入内部直流电网系统，所述内部直流电网系统连接有用于将内部直流电网的升压并入外部电网的变频控制系统，所述内部直流电网系统设有内网控制开关系统和飞轮组储能系统，所述整流系统、外网控制接入系统、变频控制系统、内网控制开关系统和飞轮组储能系统均连接检测系统，所述检测系统连接有DCS集中控制系统，本发明专利技术提供了一种能防止电网系统崩溃的高效的电网储能系统。

Efficient power grid energy storage system

The invention discloses a high-efficiency power grid energy storage system, including external and internal power system DC power supply system, and detection system, the external power system is arranged in the rectifying system and network access control system, external power grid system for the rectifier DC DC power system by later incorporated into the internal power system external rectifier system the electricity, the internal DC power supply system is connected with a variable frequency control system used to boost internal DC power into the external power grid, the DC power supply system with internal network control switch system and flywheel energy storage system, the rectifying system, network access control system, frequency control system, internal control switch and flywheel system group of energy storage system are connected detection system, the detection system is connected with the DCS centralized control system, the invention provides a An efficient grid energy storage system that prevents the collapse of the grid system.

【技术实现步骤摘要】
高效的电网储能系统
本专利技术涉及电网储能领域，更具体涉及高效的电网储能系统。
技术介绍
目前国内风电、光伏发电等出现发电高峰时，用户使用低负载，不能并网发电被迫放弃的现象，造成此现象的原因是风电、光伏发电等的波动性大，没有煤电和水力发电稳定，煤电等为保证电网稳定不得不根据电网调度改变发电负载，不能在最经济条件下运行。为了保证电网的稳定不崩溃，需要将风电、光伏发电等控制在一定范围，由于火力发电燃料的投入到蒸汽推动汽轮机带动发电机运转需要十分钟以上，加上调度发出指令时间，需要在二十分钟左右。如果能保证风电、光伏发电等在风停止半个小时能保证稳定的输出，才能保证电网稳定运转，能够突破目前的电网对风力发电、光伏发电等在整个电网的不超过20%比例，不出现弃风、弃光等现象造成资源浪费。目前电网储能的方法有抽水储能发电站、大容量蓄电池、惯性飞轮储能等。目前大容量蓄电池的容量、经济和技术上还存在限制不能大规模的使用；抽水储能发电虽然开始大规模使用但受到自然条件限制，在风力资源丰富的西北不能大规模使用；可以不受自然条件限制的使用的只有惯性飞轮储能，但目前没有报道有能满足大型电网需要的惯性飞轮储能系统。目前报道的飞轮储能系统使用的是在几万转每分钟的高转速、储能功率较低小型储能设备，没有办法大规模使用在大型电网系统上；目前的飞轮储能存在转速利用死区，对系统转动部件的加工精度要求高，附属系统多，成本高，因此无法满足大规模应用的需要。目前大的电网的容量在亿千瓦以上，按照电网稳定运行的要求，电网的电压波动值在5%左右。如果风电、光伏等比例占到30%需要巨大的储能系统才能满足电网稳定运行。目前的电磁炮、激光等瞬间超级大功率的设备的瞬间功率在数千亿千瓦以上功率，如果在目前电网上使用，存在导致电网崩溃危险。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种能防止电网系统崩溃的的高效的电网储能系统。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种高效的电网储能系统，包括外部电网系统、内部直流电网系统、和检测系统，所述外部电网系统设有整流系统和外网控制接入系统，所述外部电网系统通过整流系统对外部电网系统的电能整流为直流电后并入内部直流电网系统，所述内部直流电网系统连接有用于将内部直流电网的升压并入外部电网的变频控制系统，所述内部直流电网系统设有内网控制开关系统和飞轮组储能系统，所述整流系统、外网控制接入系统、变频控制系统、内网控制开关系统和飞轮组储能系统均连接检测系统，所述检测系统连接有DCS集中控制系统。进一步的所述飞轮组储能系统包括主电机和飞轮输入输出控制系统，所述主电机连接有若干相互串联或并联的飞轮。进一步的所述飞轮组储能系统包括主电机、飞轮输入输出控制系统和若干单独的飞轮储能系统，所述飞轮储能系统包括直流电机，所述直流电机通过传动机构连接有变速箱，所述变速箱连接有若干相互串联或并联的飞轮，所述变速箱的输入端和输出端均连接有离合器。进一步的所述飞轮输入输出控制系统包括通过改变直流电机的永久磁铁、电磁铁距离直流电机线圈的距离大小的液压系统或电磁伺服系统，以及用于改变电磁铁电流大小的电流控制系统。进一步的所述飞轮上设有用于冷却飞轮的轴承的轴承冷却系统。进一步的所述检测系统为用于监控测量电网储能系统中的设备的电压、电流、温度、转速的系统，所述DCS集中控制系统为针对于检测系统所测参数对电网储能系统中的设备作出调整的系统。进一步的所述变频控制系统中的变压器采用非结晶金属材料或铁氧体制成。进一步的所述直流电机的定子和转子采用非结晶金属或玻末合金或矽钢片材料制成。进一步的所述飞轮由钢筋混凝土或钢材或铸铁制成。进一步的所述外网控制接入系统通过交流电机接入飞轮组储能系统。综上所述，本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术可以大规模的使用在国家大型电网上，作为电网储能系统来保证国家大型电网的稳定运转，而内部直流电网系统，只有电阻损耗，避免目前交流电网存在的其他损耗，具备节能减耗能力，飞轮可以使用普通轴承，且轴承的效率在99%以上。2、飞轮储能系统占地面积小，可以应用于干旱缺水的地方。3、本专利技术可提供瞬时大功率电源满足军工的特殊行业需要，可以将风能、光能等新能源全部利用起来，起到削峰填谷作用，降低目前火电在国家一次能源中的比例，提高风电、光伏等高绿色能源利用效率和国家电网的比例。替代目前调峰机组部分作用，保证核电、火电机组最佳状态稳定运行，极大解决目前的雾霾天气的火电厂因素影响。4、在风电、光伏等小机组组成的电网，由于采用直流电网连接降低采用交流并网技术需要频率、相同步的要求，提高机组的利用效率。5、通过离合器和变速箱的使用，可以保证飞轮储能系统的飞轮上的能量效率利用最大化，也保证了电能能够平稳储存到飞轮储能系统中。附图说明图1为本专利技术高效的电网储能系统的系统框图。具体实施方式参照图1对本专利技术高效的电网储能系统的实施例作进一步说明。一种高效的电网储能系统，包括外部电网系统、内部直流电网系统、和检测系统，所述外部电网系统设有整流系统和外网控制接入系统，所述外部电网系统通过整流系统对外部电网系统的电能整流为直流电后并入内部直流电网系统，所述内部直流电网系统连接有用于将内部直流电网的升压并入外部电网的变频控制系统，所述内部直流电网系统设有内网控制开关系统和飞轮组储能系统，所述整流系统、外网控制接入系统、变频控制系统、内网控制开关系统和飞轮组储能系统均连接检测系统，所述检测系统连接有DCS集中控制系统。本实施例中的外部电网系统可以是光伏发电厂、风电发电厂、火电发电厂和核电发厂等组成的大型电网系统，通过外部电网系统经过整流系统对内部直流电网系统提供直流电或交流电整流后的直流电，当输出的电压高于内部直流电网系统的电网电压，通过内部直流电网系统输入飞轮储能系统的直流电机，将电能转化为飞轮高速转动动能，当需要输出大功率电压的时候，储备的飞轮高速转动动能转换为电能输出，其中动能储能部件为大直径的直流发电机或交流发电机的转子和与转子同轴转动飞轮组，根据需要确定是否加发电机外部飞轮组，为保证系统的储能高效率、大容量，根据实际需求增加多组单独的飞轮储能系统，通过检测系统检测和通过DCS集中控制系统控制系统内参数变化保证能量输入输出稳定运行，最后根据需要将飞轮放置在真空或大气中，降低飞轮的能量利用死区，提高飞轮能量的利用效率。本实施例优选的所述飞轮组储能系统包括主电机、飞轮输入输出控制系统和若干单独的飞轮储能系统，所述飞轮储能系统包括直流电机，所述直流电机通过传动机构连接有变速箱，所述变速箱连接有若干相互串联的飞轮，所述变速箱的输入端和输出端均连接有离合器，通过变速箱的档位变化保证转动飞轮在极低状态下的能量得到利用，保证电网输入的能量平稳输入飞轮。本实施例优选的所述飞轮组储能系统包括主电机和飞轮输入输出控制系统，所述主电机连接有若干相互串联或并联的飞轮，这种连接方式更加简单。本实施例优选的所述飞轮输入输出控制系统包括通过改变直流电机的永久磁铁、电磁铁距离直流电机线圈的距离大小的液压系统或电磁伺服系统，以及用于改变电磁铁电流大小的电流控制系统，飞轮的能量输出或输入通过控制直流电机的外加永久磁铁和直流电机绕组的距离，以及电磁铁的电流大小、电磁铁和直流电机绕组的距离，控制飞轮储能系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效的电网储能系统，其特征是：包括外部电网系统、内部直流电网系统、和检测系统，所述外部电网系统设有整流系统和外网控制接入系统，所述外部电网系统通过整流系统对外部电网系统的电能整流为直流电后并入内部直流电网系统，所述内部直流电网系统连接有用于将内部直流电网的升压并入外部电网的变频控制系统，所述内部直流电网系统设有内网控制开关系统和飞轮组储能系统，所述整流系统、外网控制接入系统、变频控制系统、内网控制开关系统和飞轮组储能系统均连接检测系统，所述检测系统连接有DCS集中控制系统。

【技术特征摘要】
1.一种高效的电网储能系统，其特征是：包括外部电网系统、内部直流电网系统、和检测系统，所述外部电网系统设有整流系统和外网控制接入系统，所述外部电网系统通过整流系统对外部电网系统的电能整流为直流电后并入内部直流电网系统，所述内部直流电网系统连接有用于将内部直流电网的升压并入外部电网的变频控制系统，所述内部直流电网系统设有内网控制开关系统和飞轮组储能系统，所述整流系统、外网控制接入系统、变频控制系统、内网控制开关系统和飞轮组储能系统均连接检测系统，所述检测系统连接有DCS集中控制系统。2.根据权利要求1所述的高效的电网储能系统，其特征是：所述飞轮组储能系统包括主电机和飞轮输入输出控制系统，所述主电机连接有若干相互串联或并联的飞轮。3.根据权利要求1所述的高效的电网储能系统，其特征是：所述飞轮组储能系统包括主电机、飞轮输入输出控制系统和若干单独的飞轮储能系统，所述飞轮储能系统包括直流电机，所述直流电机通过传动机构连接有变速箱，所述变速箱连接有若干相互串联或并联的飞轮，所述变速箱的输入端和输出端均连接有离合器。4.根据权利要求2或3所述的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾博麟，贾睿，贾增源，贾文杰，王悦豪，职启琛，张书铭，寿铁锋，黄海根，冯昭阳，宋问远，王加苏，王悦熹，王景尧，贾益楚，刘子涵，刘佳萱，贾琳琳，葛君利，张玲，贾庆禄，周玉叶，
申请(专利权)人：贾博麟，
类型：发明
国别省市：浙江,33