一种储能系统技术方案

本申请公开了一种储能系统。所述储能系统应用于港口区域电网，接入在主交流母线上，用于根据主交流母线上的潮流方向进行充放电控制。所述储能系统应用于起重设备，接入在交流母线上，用于根据所述交流母线上的潮流方向确定所述起重设备的工作状态，根据所述工作状态进行充放电控制。所述储能系统应用于起重设备，接入在直流母线上，包括顺次连接的储能器、直流预充电环节、第一直流稳压滤波电路、双向直流变换器和第二直流稳压滤波电路。本申请在港口起重设备中和主变压器副边侧接入储能系统，合理地选择储能介质，并设计相应的充放电控制策略，能够节能降耗，抑制能量回馈带来的直流母线电压波动和港口区域电网潮流紊乱带来的区域电网不稳定。

A kind of energy storage system

The application discloses a energy storage system. The energy storage system is applied to the port regional power grid and is connected to the main AC bus, and is used for charging and discharging control according to the power flow direction on the main AC bus. The energy storage system is applied to the lifting device and is connected to the AC busbar to determine the working state of the lifting device according to the trend direction on the AC busbar and control the charge and discharge according to the working state. The energy storage system is applied to the lifting equipment, which is connected to the DC bus, including the accumulator, the DC precharge link, the first DC voltage stabilizing filter, the bidirectional DC converter and the second DC voltage stabilizing filter circuit. This application is used in the port lifting equipment and the side side of the main transformer to access the energy storage system, select the energy storage medium reasonably, and design the corresponding charge and discharge control strategy, which can save energy and reduce consumption, restrain the DC bus voltage fluctuation brought by the energy feedback and the regional power grid instability brought by the power flow disorder in the port area power grid.

【技术实现步骤摘要】
一种储能系统
本申请涉及电力电子变换
，特别涉及一种储能系统。
技术介绍
目前，港口设备基本已经实现了电气化，由于港口设备众多，分布较为集中，且单机设备功率较大，像桥吊这类起重设备，单台的功率就高达几百甚至几千千伏安(KVA)。因此，如何给港口设备节能降耗一直是人们研究的课题。由于起重设备的工况特性，起重设备电动机组的运行可以分为两个不同的阶段，其一是在吊装集装箱等货物时，电动机消耗电能，转化为被吊装货物的动能和势能；其二是在下放货物时，货物的势能转化为自身的动能，此时起重设备为了控制货物的下降速度，起重设备会有类似“刹车”的组件，将货物的势能转化为热能来控制下降速度，然而这种方法，起不到节能降耗的作用，只是将货物势能转化为热量散发到空气中。后来，人们在电动机和控制设备中加入了能量回馈系统，此时，起吊货物时的电动机在下放货物时就变成了发电机，将货物的势能转化为了电能，回馈到电网系统中提供给其他用电设备使用，这样一来，很好地降低了港口设备的耗能水平。但是另一个问题随之而来，由于耗能的电动机在工作过程中会变成发电的发电设备，使得起重设备内部的直流母线电压不稳定，忽高忽低，影响设备内部的电力电子设备和器件的使用寿命，另外，也使港口区域电网的潮流发生改变，由单向潮流变成了多向，当多台起重设备同时下放货物时，甚至会出现港口区域电网向给其输电的大电网馈电的情况，造成的港口区域电网不稳定，而且馈电给大电网并不会给港口带来经济收益，出现节能不节钱的情况。
技术实现思路
本申请提供了一种储能系统，以解决起重设备电能回馈时造成的区域电网不稳定、节能不节钱的问题。为达到上述目的，本申请的技术方案是这样实现的：一方面，本申请提供了一种储能系统，应用于港口区域电网，港口区域电网包括港口主变压器和起重设备，港口主变压器通过主交流母线将输出的电能传输给起重设备；储能系统接入在主交流母线上；储能系统，用于根据主交流母线上的潮流方向进行充放电控制。另一方面，本申请提供了一种储能系统，应用于起重设备，起重设备包括动力变压器、四象限运行整流器和能量回馈型变频器，动力变压器通过交流母线将输出的电能传输给所述四象限运行整流器；储能系统接入在交流母线上；储能系统，用于根据交流母线上的潮流方向确定起重设备的工作状态，根据工作状态进行充放电控制。又一方面，本申请提供了一种储能系统，应用于起重设备，起重设备包括动力变压器、四象限运行整流器和能量回馈型变频器，四象限运行整流器通过直流母线将输出的电能传输给能量回馈型变频器；储能系统包括：顺次连接的储能器、直流预充电环节、第一直流稳压滤波电路、双向直流变换器和第二直流稳压滤波电路，储能系统通过直流稳压滤波电路接入所述直流母线；直流预充电环节，用于限制充电电流；第一直流稳压滤波电路，用于滤除储能器直流侧电压电流中的高频谐波；双向直流变换器，用于根据所述直流母线上的电压变化情况，吸收起重设备回馈到直流母线上的电能，或者将储能器中的电能传送到直流母线上供起重设备的电动机使用；第二直流稳压滤波电路，用于滤除双向直流变换器输出电压电流中的高次谐波。本申请的有益效果是：本申请在港口起重设备中和主变压器副边侧接入储能系统，合理地选择储能介质，并设计相应的充放电控制策略，能够节能降耗，有效的抑制能量回馈带来的直流母线电压波动和港口区域电网潮流紊乱导致的区域电网不稳定。附图说明图1为本申请实施例提供的港口区域电网电气示意图；图2为本申请实施例一提供的接入储能系统的港口区域电网电气示意图；图3为本申请实施例一提供的星型连接的级联型储能系统的机构示意图；图4为本申请实施例一提供的三角形连接的级联型储能系统的机构示意图；图5为本申请实施例一提供的低压储能系统加装升压变压器的储能系统的机构示意图；图6为本申请实施例一提供的储能系统充放电控制流程示意图。图7为本申请实施例二提供的接入储能系统的港口区域电网电气示意图；图8为本申请实施例二提供的储能系统的机构示意图；图9为本申请实施例二提供的储能系统充放电控制流程示意图；图10为本申请实施例三提供的接入储能系统的港口区域电网电气示意图；图11为本申请实施例三提供的储能系统的机构示意图；图12为本申请实施例三提供的储能系统充放电控制流程示意图。具体实施方式本申请的储能系统主要应用于港口区域电网，本申请的港口区域电网包括港口主变压器和起重设备，港口主变压器通过主交流母线将输出的电能传输给起重设备；起重设备包括动力变压器、四象限运行整流器和能量回馈型变频器，动力变压器通过交流母线将输出的电能传输给四象限运行整流器，四象限运行整流器通过直流母线将输出的电能传输给能量回馈型变频器。图1为本申请实施例提供的港口区域电网电气示意图，如图1所示，本申请实施例示例性示出，港口区域电网由110KV电网接入，经过港口主变压器后转换为10KV电压等级，通过10KV电压母线(即图1中的10kVACBUS)输送到各个起重设备中。每个起重设备中均有一台动力变压器(通常还有一台辅助变压器，用于给照明和控制系统供电，因功率较小，忽略不计)，主要负责给起重设备的动力运行部件供电，而动力运行部件是起重设备中的主要用电设备，动力变压器将10KV交流电转换为440V交流电后通过440V交流母线(即图1中的440VACBUS)传送到四象限运行整流器，将440V交流电转换为600V左右的直流电，然后通过600V直流母线(即图1中的600VDCBUS)输送到各个动力运行部件的能量回馈型变频器中，变频器再将直流电逆变为频率可变的交流电，控制所驱动电动机M的转速。结合图1所示，本申请实施例能量回馈的原理为：当起重设备下放货物时，电动机M转变为发电机输出交流电，通过能量回馈型变频器转换为直流电，输送到直流母线中，抬高直流母线上的电压，直流电压上升到一定程度后，四象限运行整流器将改变工作模式，转变为逆变器，将直流母线中的直流电转换为交流电输送到440V交流母线中，此时440V交流母线中的潮流反向，再经过动力变压器向10KV母线供电，若此时挂在10KV交流母线上的其他起重设备没有处于起吊货物的耗电阶段，甚至同时处于下放货物的发电阶段，则起重设备下放货物产生的电能不能被港口内部设备利用，进而会通过主变压器转换为110KV交流电馈送回大电网。本申请实施例针对上述情况，在港口区域电网中接入储能系统，按照设定的控制策略控制储能系统对起重设备回馈的能量进行管理。为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。实施例一本实施例在主交流母线上接入储能系统，即在图1所示的港口区域电网的10kV交流母线上接入储能系统，本实施例的储能系统为高压储能系统。当出现多台起重设备同时处于能量回馈时，港口区域电网内部消纳不了回馈的电能，10KV交流母线上的潮流会反向，由此可以判断是否需要给储能系统充电，当10KV交流母线上的潮流正向时则可以放电，提供给起重设备供电。需要说明的是，本实施例为便于描述，定义从电网到负荷的潮流方向为正向，反之为反向。图2为本申请实施例一提供的接入储能系统的港口区域电网电气示意图，如图2所示，本实施例的储能系统应用于港口区域电网，港口区域电网包括港口主变压器和起重设备，港口主变压器通过主本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种储能系统，其特征在于，应用于港口区域电网，所述港口区域电网包括港口主变压器和起重设备，所述港口主变压器通过主交流母线将输出的电能传输给所述起重设备；所述储能系统接入在所述主交流母线上；所述储能系统，用于根据所述主交流母线上的潮流方向进行充放电控制。

【技术特征摘要】
1.一种储能系统，其特征在于，应用于港口区域电网，所述港口区域电网包括港口主变压器和起重设备，所述港口主变压器通过主交流母线将输出的电能传输给所述起重设备；所述储能系统接入在所述主交流母线上；所述储能系统，用于根据所述主交流母线上的潮流方向进行充放电控制。2.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述储能系统为级联式储能系统，所述级联式储能系统包括并网电抗器、功率变换链路和储能电池，所述功率变换链路连接在所述储能电池和所述主交流母线之间；所述并网电抗器包括三条支路，所述功率变换链路包括三条支路,每条并网电抗器支路连接一条功率变换链路支路，用于限流和滤波；每条功率变换链路支路包括多个功率变换单元，功率变换单元的交流输出侧串联，直流侧分别连接储能电池。3.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述储能系统包括顺次连接的储能器、直流预充电环节、直流稳压谐振电路、四象限运行交直流变换器、交流滤波器和升压变压器，所述储能系统通过升压变压器接入所述主交流母线；所述直流预充电环节，用于限制充电电流；所述直流稳压谐振电路，用于滤除直流电流中的二倍频纹波；所述四象限运行交直流变换器，用于控制储能器吸收起重设备回馈到交流母线上的电能，或者控制储能器将电能释放到交流母线上供起重设备使用；所述交流滤波器，用于过滤四象限运行交直流变换器输出的电压电流谐波；所述升压变压器，用于提升交流滤波器输出的电压等级。4.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述储能系统包括：采样单元，用于周期性采样所述主交流母线负载一侧的电压电流，得到采样电压、采样电流；计算单元，用于根据所述采样电压、采样电流计算所述主交流母线负载一侧的潮流方向和潮流功率；控制单元，用于在所述潮流方向为正向时，若所述储能系统处于满电状态，控制所述储能系统启动放电模式，若所述储能系统处于非满电状态，控制所述储能系统进入待机模式；以及，在所述潮流方向为反向时，若储能系统处于非满电状态，将所述潮流功率作为充电功率的设定值，控制所述储能系统启动充电模式，若储能系统处于满电状态，控制所述储能系统进入待机模式。5.根据权利要求4所述的储能系统，其特征在于，所述控制单元，具体用于在所述潮流方向为正向时，若储能系统的荷电状态值不大于放电容量阈值，将满电标志位置0，并控制所述储能系统进入待机模式，若储能系统的荷电状态值大于放电容量阈值，且满电标志位置为1，控制所述储能系统启动放电模式，若储能系统的荷电状态值大于放电容量阈值，且满电标志位置为0，控制所述储能系统进入待机模式；以及，在所述潮流方向为反向时，若储能系统的荷电状态值不小于充电容量阈值，将满电标志位置1，并控制所述储能系统进入待机模式，若储能系统的荷电状态值小于充电容量阈值，且所述满电标志位为0，将所述潮流功率作为充电功率的设定值，控制所述储能系统启动充电模式，若储能系统的荷电状态值小于充电容量阈值，且所述满电标志位为1，控制所述储能系统进入待机模式。6.一种储能系统，其特征在于，应用于起重设备，所述起重设备包括动力变压器、四象限运行整流...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴志鹏，汤旭，孙开发，
申请(专利权)人：广州智光电气股份有限公司，广州智光储能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44