本实用新型专利技术公开了一种多功能复用的功率型微储能装置，包括固态开关、脉冲变压器、整流逆变模块和功率型储能本体，所述固态开关设置于电网和敏感电力用户之间，所述脉冲变压器的输入端连接在固态开关和敏感电力用户之间，所述脉冲变压器的输出端连接着整流逆变模块，所述整流逆变模块连接着功率型储能本体，所述固态开关用于防止逆变输出电压返回电网，所述整流逆变模块用于将直流储能转换为三相交流电以及提供双向的能量流通，所述功率型储能本体用于存储和释放能量。本实用新型专利技术充分挖掘了功率型微储能装置的应用价值，能够实现在电网系统中的快速释放能量，提升了区域电网整体调频能力，提高了电网的安全稳定运行能力。提高了电网的安全稳定运行能力。提高了电网的安全稳定运行能力。
【技术实现步骤摘要】
一种多功能复用的功率型微储能装置
[0001]本技术属于电力系统领域，具体涉及一种多功能复用的功率型微储能装置。
技术介绍
[0002]碳达峰、碳中和”战略背景下，非化石能源占一次能源消费比重将逐步提高，“十四五”期间，国家电网公司将年均投入超过700亿美元，促进能源清洁低碳转型，助力实现双碳目标。根据中电联预测，到2030年，该比重将从目前的15.3％提高到25％左右，风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上；到2060年碳中和时，低碳能源尤其是光伏发电、风电替代煤炭成为主体能源，其电能占比提高到65％左右。
[0003]目前江苏电网新能源装机容量3217.7万千瓦，占全省总装机容量的22.7％，根据“十四五”规划，江苏电网的新能源发电占比将进一步提升，到2025年底江苏风电总装机将达5200万千瓦、光伏总装机达3800万千瓦，将接近占全省总装机容量的50％。高比例的新能源接入，江苏电网呈现低惯性、弱阻尼的特性，系统易在大扰动功率波动情形下，易发生功率失稳的情形，严重时会造成系统发生解列，系统的稳定运行面临挑战。
[0004]在当前多数电网中，大型火电与水电机组为主要调频电源，通过不断地调整机组出力来响应电网频率的变化，但是，两者均有旋转机械器件，受机械惯性和磨损等作用，影响电网安全与电能品质。例如，火电机组响应时滞长，不适合参与较短周期的调频，而水电机组的调频容量易受地域与季节制约；参与一次调频的火电机组受蓄热制约，存在调频量明显不足甚至远未达到一次调频调节量理论值的问题；参与二次调频的火电机组受爬坡速率(Generation Rate Constraint，GRC)限制，无法精确跟踪调度的调频指令；机组参与一、二次调频的协调配合也尚需加强；传统电源在机组控制中要考虑响应功率幅值与极性改变速度的制约。以上限制均会导致响应时滞长以及调节出现延迟、反向和偏差(超调和欠调)等现象，而对调频信号的不准确响应，使得电网调度需要更大的响应功率储备裕度。同时，由于我国的能源结构中以火电机组为主(比重约83.16％)，因此在电网调频中起主要作用的是调频能力较弱的火电机组，导致区域电网整体调频能力更为有限。此外，火电机组若长期承担繁重的调频任务，不仅加剧机组设备磨损，显著增加燃料费用、运营成本、废物排放和电网的热备用容量等，且调频的质量和灵活性无法满足电网对提高电能质量的要求。
[0005]以超级电容器、锂离子超容为代表的功率型储能具有充放电速度快、循环寿命长、安全性高等优势，尤其适合短时大容量功率需求场景，放电倍率是锂电池的百倍以上，成为国内外广泛关注的一种新型储能元件。但是其如何能够应用在电网中，是当下急需解决的问题。
技术实现思路
[0006]专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种多功能复用的功率型微储能装置，其充分挖掘了功率型微储能装置的应用价值，能够实现在电网系统中的快速释放能量，提升了区域电网整体调频能力，提高了电网的安全稳定运行能力。
[0007]技术方案：为实现上述目的，本技术提供一种多功能复用的功率型微储能装置，包括固态开关、脉冲变压器、整流逆变模块和功率型储能本体，所述固态开关设置于电网和敏感电力用户之间，所述脉冲变压器的输入端连接在固态开关和敏感电力用户之间，所述脉冲变压器的输出端连接着整流逆变模块，所述整流逆变模块连接着功率型储能本体，所述固态开关用于防止逆变输出电压返回电网，所述整流逆变模块用于将直流储能转换为三相交流电以及提供双向的能量流通，所述功率型储能本体用于存储和释放能量。
[0008]进一步地，该功率型微储能装置还包括与固态开关并联设置的检修旁路开关，所述检修旁路开关用于确保敏感电力用户的正常供电。
[0009]进一步地，该功率型微储能装置还包括隔离刀闸QF1和QF2，所述隔离刀闸QF1设置于固态开关的输入侧，所述隔离刀闸QF2设置于脉冲变压器的输入侧。
[0010]进一步地，所述整流逆变模块为整流逆变双向AC/DC变换器，所述整流逆变双向AC/DC变换器采用1字型三电平三相全桥变换器结构，所述1字型三电平三相全桥变换器由三路LCL滤波器与三个1字型三电平IGBT模块连接而成，三路LCL滤波器一侧三相电网相连，三路LCL滤波器另一侧三端分别与三个功率桥臂的中点相连，三个功率桥臂的正负端连接至滤波电容。
[0011]进一步地，所述功率型储能本体为超级电容器，所述超级电容器由极化电极、隔膜、电解液、集流体组成。
[0012]本技术中当电网电压异常时，固态开关能够断开电网供电以防止逆变输出电压返回电网，固态开关采用电力电子器件，可以在最长5ms内完成切换；当固态开关异常时，闭合检修旁路开关KM1，能够确保敏感用户正常供电；隔离刀闸QF1、QF2用于换流器检修时，电气回路有明显的断开点，提升检修的效率和安全性；整流逆变模块主要的作用是将直流储能转换为三相交流电，作为变流器设备较为核心的单元，采用模块化设计，模块化设计便于维护与替换，且多个模块通过并联方式扩展可以满足更高功率等级的要求。整流逆变模块能够提供双向的能量流通，当整流逆变设备为负载供电时，能量从直流储能侧逆变至负载输入端，当设备处于充电模式时，能量从电网输入侧整流至直流储能柜，充电电流可设定；脉冲变压器按照功率型储能的运行时间进行紧凑型设计，充分利用热容裕度；在电网电压发生较大变动时，功率型储能被触发快速释放能量支撑电网电压；另外，这种功率型储能的充电时间也很短，只需要几秒或几分钟时间便可以完成充电，而且多次充电后的性能也不会降低，从而增加供电的稳定性。
[0013]有益效果：本技术与现有技术相比，具备如下优点：
[0014]1、固态开关能够在电网电压异常时及时断开电网供电以防止逆变输出电压返回电网。
[0015]2、当固态开关异常时，能够通过闭合检修旁路开关KM1，确保敏感电力用户正常供电，保证了供电稳定性
[0016]3、整流逆变模块能够提供双向的能量流通，使得功率型微储能装置具备储能和释能的复合功能。
[0017]4、功率型储能本体能够在电网电压发生较大变动时快速释放能量支撑电网电压，解决了大扰动情形下，电网频率失稳，电压暂降等问题，提升了区域电网整体调频能力，提高了电网的安全稳定运行能力。
附图说明
[0018]图1为实施例1中功率型微储能装置的连接状态示意图；
[0019]图2为实施例2中功率型微储能装置的连接状态示意图；
[0020]图3为整流逆变模块的主功率电路结构图；
[0021]图4为整流逆变模块的输出电压与电网电压的关系示意图；
[0022]图5为功率型储能本体的结构图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本技术，应理解这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围，在阅读了本技术之后，本领域技术人员对本技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多功能复用的功率型微储能装置，其特征在于，包括固态开关、脉冲变压器、整流逆变模块和功率型储能本体，所述固态开关设置于电网和敏感电力用户之间，所述脉冲变压器的输入端连接在固态开关和敏感电力用户之间，所述脉冲变压器的输出端连接着整流逆变模块，所述整流逆变模块连接着功率型储能本体，所述固态开关用于防止逆变输出电压返回电网，所述整流逆变模块用于将直流储能转换为三相交流电以及提供双向的能量流通，所述功率型储能本体用于存储和释放能量。2.根据权利要求1所述的一种多功能复用的功率型微储能装置，其特征在于，还包括与固态开关并联设置的检修旁路开关，所述检修旁路开关用于确保敏感电力用户的正常供电。3.根据权利要求1所述的一种多功能复用的功率型微储能装置，其特征在于，还包括隔离...
【专利技术属性】
技术研发人员：史明明，葛雪峰，袁宇波，杨景刚，张宸宇，刘瑞煌，姜云龙，费骏韬，缪惠宇，
申请(专利权)人：江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：
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