一种柔性直流系统用直流侧可控储能装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种柔性直流系统用直流侧可控储能装置及控制方法，该装置包括：若干串联的子模块；每个所述子模块都包括并联的半桥子模块和储能子模块；通过控制所述半桥子模块实现所述子模块的投切。控制方法用于柔性直流输电系统，基于前述装置实现，包括：确定需投入的所述子模块数量；采用基于排序的剩余电能容量SOC均衡控制，确定投入/或切出的子模块。本发明专利技术能降低故障对电网的功率冲击，提高柔性直流输电系统的故障穿越能力。本发明专利技术可以广泛在电力系统储能技术领域中应用。力系统储能技术领域中应用。力系统储能技术领域中应用。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性直流系统用直流侧可控储能装置及控制方法


[0001]本专利技术涉及电力系统储能
，特别是关于一种柔性直流系统用直流侧可控储能装置及控制方法。

技术介绍

[0002]为加强柔性直流输电系统的有功功率调节能力，充分发挥柔性直流输电系统参与电网支撑的作用，柔性直流输电系统用储能装置具有重要的研究意义和广泛的应用前景。
[0003]柔性直流输电系统用储能装置的主要具有以下三点作用：(1)柔性直流输电是新能源并网的有效方式，通过将储能装置应用于柔性直流输电系统可有效平抑新能源固有的波动特性对电网的不利影响。(2)通过将储能装置应用于柔性直流输电系统可降低故障对电网造成的功率冲击，提高电力系统的稳定性和安全性。(3)功率盈余是威胁柔性直流输电系统安全稳定运行的重要问题，通过应用储能装置存储盈余功率，可保障系统故障穿越能力，提高柔性直流输电系统的运行可靠性。
[0004]按照储能位置的不同，存在交流侧储能、柔直阀储能和直流侧储能这三种技术路线。其中交流侧储能方案具有应用场景的局限性，不适用于海上风电经柔性直流送出的应用场景；柔直阀储能方案在柔直阀的子模块内加装储能元件，大大增加子模块体积和造价，且电池消防隐患、寿命无法和换流阀匹配等问题突出。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种柔性直流系统用直流侧可控储能装置及控制方法，其能降低故障对电网的功率冲击，提高柔性直流输电系统的故障穿越能力。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种柔性直流系统用直流侧可控储能装置，其包括：
[0007]若干串联的子模块；
[0008]每个所述子模块都包括并联的半桥子模块和储能子模块；
[0009]通过控制所述半桥子模块实现所述子模块的投切。
[0010]优选的，所述半桥子模块包括：
[0011]桥臂，由第一开关模块和第二开关模块串联构成；所述桥臂的中点引出第一连接线；
[0012]位于所述第一连接线与所述第二开关模块之间并联有旁路开关和转折晶闸管；
[0013]第一直流电容，与所述桥臂并联。
[0014]优选的，所述第一开关模块和第二开关模块均由开关管和与所述开关管反并联的二极管构成。
[0015]优选的，所述储能子模块包括：
[0016]多个串联的储能元件；
[0017]所述多个串联的储能元件的一端经并联的第一开关和第一电阻连接至所述第一
直流电容的一端；所述多个串联的储能元件的另一端与所述第一直流电容的另一端连接。
[0018]优选的，所述并联的第一开关和第一电阻与所述第一直流电容的一端之间串联有第一熔断器；所述多个串联的储能元件的另一端与所述第一直流电容的另一端之间串联有第二熔断器。
[0019]一种柔性直流系统用直流侧可控储能装置的控制方法，用于柔性直流输电系统，所述控制方法基于上述装置实现，包括：
[0020]确定需投入的所述子模块数量；
[0021]采用基于排序的剩余电能容量SOC均衡控制，确定投入/或切出的子模块。
[0022]优选的，所述采用基于排序的剩余电能容量SOC均衡控制，确定投入和/或切出的子模块，包括：
[0023]所述第一开关模块中的开关管和所述第二开关模块中的开关管均加关断信号；
[0024]通过所述开关管的导通、关断将所述储能子模块进行充电或旁路，则为闭锁。
[0025]优选的，所述采用基于排序的剩余电能容量SOC均衡控制，确定投入和/或切出的子模块，包括：
[0026]所述第一开关模块中的开关管加开通信号，所述第二开关模块中的开关管加关断信号；
[0027]通过所述开关管的导通、关断将所述储能子模块进行充电或放电，使所述子模块输出电压为所述储能子模块两端电压，则为投入。
[0028]优选的，所述采用基于排序的剩余电能容量SOC均衡控制，确定投入和/或切出的子模块，包括：
[0029]所述第一开关模块中的开关管加关断信号，所述第二开关模块中的开关管加开通信号；
[0030]通过所述开关管的导通、关断将所述储能子模块被旁路，使所述子模块输出电压为零，则为切除。
[0031]优选的，所述子模块的投入数量不大于允许投入的子模块的上限值。
[0032]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0033]本专利技术可有效平抑新能源并网的波动性，降低故障对电网的功率冲击，提高柔性直流输电系统的故障穿越能力，具有巨大的实用价值与广阔的应用前景。
附图说明
[0034]图1是本专利技术一实施例中的柔性直流输电系统用直流侧分布式独立可控储能装置的拓扑结构示意图；
[0035]图2是本专利技术一实施例中的柔性直流输电系统用直流侧分布式独立可控储能装置的子模块等效电路图；
[0036]图3是本专利技术一实施例中的柔性直流输电系统用直流侧分布式独立可控储能装置的控制策略对应的逻辑框图；
[0037]图4是本专利技术一实施例中子模块处于模式1时对应的等效电路图；
[0038]图5是本专利技术一实施例中子模块处于模式4时对应的等效电路图；
[0039]图6是本专利技术一实施例中子模块处于模式2时对应的等效电路图；
[0040]图7是本专利技术一实施例中子模块处于模式5时对应的等效电路图；
[0041]图8是本专利技术一实施例中子模块处于模式3时对应的等效电路图；
[0042]图9是本专利技术一实施例中子模块处于模式6时对应的等效电路图；
[0043]图10是本专利技术一实施例中稳态运行时通过储能装置充放电进行削峰填谷平抑新能源出力波动性的仿真验证结果；其中，从上至下分别为导通模块数、放电电流、直流电压、功率、柔直桥臂电流和模块电压；
[0044]图11是本专利技术一实施例中受端交流系统故障下的功率盈余工况下，通过储能装置吸收盈余功率，有效抑制直流过电压，实现交流系统故障可靠穿越的仿真验证；其中，从上至下分别为放电电流、直流电压、功率、柔直桥臂电流和模块电压。
具体实施方式
[0045]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0046]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0047]为了充分发挥储能技术在柔性直流输电领域的作用，并弥补交流侧储能和柔直阀储能的局限性，本专利技术提供一种柔性直流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流系统用直流侧可控储能装置，其特征在于，包括：若干串联的子模块；每个所述子模块都包括并联的半桥子模块和储能子模块；通过控制所述半桥子模块实现所述子模块的投切。2.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述半桥子模块包括：桥臂，由第一开关模块和第二开关模块串联构成；所述桥臂的中点引出第一连接线；位于所述第一连接线与所述第二开关模块之间并联有旁路开关和转折晶闸管；第一直流电容，与所述桥臂并联。3.如权利要求2所述装置，其特征在于，所述第一开关模块和第二开关模块均由开关管和与所述开关管反并联的二极管构成。4.如权利要求2所述装置，其特征在于，所述储能子模块包括：多个串联的储能元件；所述多个串联的储能元件的一端经并联的第一开关和第一电阻连接至所述第一直流电容的一端；所述多个串联的储能元件的另一端与所述第一直流电容的另一端连接。5.如权利要求4所述装置，其特征在于，所述并联的第一开关和第一电阻与所述第一直流电容的一端之间串联有第一熔断器；所述多个串联的储能元件的另一端与所述第一直流电容的另一端之间串联有第二熔断器。6.一种柔性直流系统用直流侧可控储能装置的控制方法，用于柔性直流输电系统，其特征在于，所述控制方法基于如权利要求1至5任一项所述装置实现，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘泽洪，王绍武，黄勇，郭铭群，张进，李明，赵峥，张涛，郑宽，李探，田园园，周杨，熊凌飞，许冬，黄曹炜，罗舒瀚，
申请(专利权)人：国网经济技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：