一种储能电站的并网性能测试平台及测试方法技术

本发明专利技术涉及一种储能电站的并网性能测试平台及测试方法，包含搭建一个测试平台，测试平台包括采用10级H桥级联拓扑结构的四象限变流器、以该四象限变流器为内核的电网模拟单元以及一个电压调节范围能够覆盖储能变流器工作电压变化范围的电池模拟装置；基于搭建的测试平台模拟仿真电网扰动和高/低电压穿越，利用本发明专利技术提供的平台可以用来测试储能装置的电网适应性和故障电压穿越能力。电网适应性和故障电压穿越能力。电网适应性和故障电压穿越能力。

【技术实现步骤摘要】
一种储能电站的并网性能测试平台及测试方法


[0001]本专利技术涉及电力储能测试领域，具体涉及一种储能电站的并网性能测试平台及测试方法。

技术介绍

[0002]储能在电源侧、电网侧、用户侧拥有良好的经济效益和调节效果，近两年来得到快速发展。在电源侧，主要用于辅助火电深度调峰和自动发电控制(AGC)调频、平滑新能源出力波动、跟踪新能源电站发电曲线；在电网侧，主要用于参与系统调峰、调频、调压，提升新能源消纳能力，延缓电网升级改造投资，优化电网潮流分布，提供紧急功率支撑；在用户侧，主要用于峰谷电价差套利运行、提升用电可靠性、满足多样化供电需求、支撑微网离网运行。
[0003]大规模储能设备并网对电力系统安全稳定运行产生很多新的不确定影响，因此，当电网发生扰动(电压波动、频率波动或三相电压不平衡等)和短时故障时，并网运行的大规模储能系统必须具备良好的电网故障穿越能力。从目前电化学储能电站的发展和现行标准分析，虽然规模化、大容量的电化学储能电站项目此起彼伏，建设较多，但对于电化学储能电站的运行特性研究较少，特别是储能电站在电网运行过程中的异常和故障状态的分析，储能电站的安全性检测、储能电站功能性验证研究还不够，目前普遍采用的还是基于设备级的运行测试，即针对储能电站的关键设备的运行测试，比如储能电池本体、储能变流器和能量管理系统的运行测试。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中所存在的问题，本专利技术提供一种储能电站的并网性能测试平台，包括：电网模拟单元和电池模拟装置；所述电网模拟单元的输入端与电网连接，输出端与电池模拟装置连接；
[0005]所述电网模拟单元包括具有四象限变流器的结构，用于根据仿真实验要求，通过控制四象限变流器的输出进而模拟电网故障；
[0006]所述电池模拟装置用于基于电网故障时模拟被测储能电站中的电化学电池的充放电特性，进而测试所述储能电站在电网故障期间的并网性能；
[0007]其中，所述仿真实验至少包括下述中的一种或几种：电网扰动、高电压穿越和低电压穿越。
[0008]优选的，所述四象限变流器包括三相多绕组变压器和多个功率单元，所述变压器各相的每个绕组均与一个功率单元连接，所有功率单元串联。
[0009]优选的，所述各功率单元均包括一个H桥结构。
[0010]优选的，与各相连接的功率单元数量为10串联四象限变流器的各相采用10个功率单元串联。
[0011]优选的，所述控制四象限变流器的输出包括基于控制各有功功率单元的导通和关
断控制输出电压幅值、频率和相位。
[0012]优选的，所述内核结构还包括：两个10kV开关柜、充电电阻柜和滤波柜；
[0013]其中一个10kV开关柜的输入端与10kV电网连接，输出端与所述充电电阻柜输入端连接；所述充电电阻柜的输出端与所述四象限变流器的输入端连接，所述四象限变流器的输出端与所述滤波柜的输出端连接；所述滤波柜的输出端与另一个10kV开关柜的输入端连接；所述另一个10kV开关柜的输出端与电池模拟装置连接此时电池模拟装置用于模拟10kV储能电池。
[0014]优选的，所述模拟电网单元还包括：两个35kV开关柜、35/10kV降压变压器和10/35kV升压变压器；
[0015]一个35kV开关柜的输出端与所述35/10kV降压变压器的输入端连接；所述35/10kV降压变压器的输出端与所述一个10kV开关柜的输入端连接；
[0016]所述另一个10kV开关柜的输出端与所述10/35kV升压变压器的输入端连接；所述10/35kV升压变压器的输出端与另一个35kV开关柜的输入端连接；
[0017]所述一个35kV开关柜的输入端与35kV电网连接；所述另一个35kV开关柜的输出端与电池模拟装置连接，此时电池模拟装置用于模拟35kV储能电池。
[0018]优选的，所述模拟电网单元还包括：10/0.4kV降压变压器；
[0019]所述一个10kV开关柜的输入端与10kV电网连接；所述另一个10kV开关柜的输出端通过所述10/0.4kV降压变压器与电池模拟装置连接，此时电池模拟装置用于模拟400V储能电池。
[0020]优选的，所述模拟电网单元还包括：旁路开关柜；
[0021]所述旁路开关柜并联于所述一个10kV开关柜的输入端和所述另一个10kV开关柜的输出端。
[0022]优选的，所述四象限变流器设置于变流器集装箱内；
[0023]所述变流器集装箱顶部具有可拆卸的风机顶盖。
[0024]优选的，所述电池模拟装置包括：断路器、多绕组变压器、三相整流单元、电感、控制器和直流断路器；
[0025]所述多绕组变压器包括多个二次绕组；每个二次绕组的一端通过断路器与模拟电网单元连接，另一端通过电感和三相整流单元的输入端连接；所述整流单元的输出端通过直流断路器与直流母线连接；
[0026]所述控制器通过光纤与各三相整流单元连接，用于向各三相整流单元发送控制信号。
[0027]优选的，所述整流单元采用PWM整流技术。
[0028]优选的，所述整流单元的每相由2个IGBT模块并联。
[0029]优选的，所述IGBT模块为300A、1700V的IGBT模块。
[0030]基于同一种专利技术构思，本专利技术还提供一种储能电站的并网性能测试方法，包括：
[0031]利用预先搭建的测试平台中的电池模拟装置模拟被测储能装置；
[0032]根据仿真实验要求，通过所述测试平台的控制电网模拟单元中的四象限变流器的输出进而模拟电网故障；
[0033]基于所述模拟电网故障，利用所述电池模拟装置模拟被测储能电站中的电化学电
池的充放电特性，进而测试所述储能电站在电网故障期间的并网性能；
[0034]根据所述仿真试验结果验证所述被测储能装置的并网性能；
[0035]所述测试平台为本专利技术提供的一种储能电站的并网性能测试平台；所述仿真试验至少包括下述中的一种或几种：模拟电网扰动、高电压穿越和低电压穿越。
[0036]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0037]本专利技术涉及一种储能电站的并网性能测试平台及测试方法，包含搭建一个测试平台，测试平台包括采用10级H桥级联拓扑结构的四象限变流器、以该四象限变流器为内核的电网模拟单元以及一个电压调节范围能够覆盖储能变流器工作电压变化范围的电池模拟装置；基于搭建的测试平台模拟仿真电网扰动和高/低电压穿越，利用本专利技术提供的平台可以用来测试储能装置的电网适应性和故障电压穿越能力。
附图说明
[0038]图1为本专利技术的一种储能电站的并网性能测试平台结构示意图；
[0039]图2为本专利技术实施例中四象限变流器的拓扑结构；
[0040]图3为本专利技术实施例中模拟电网单元的拓扑结构；
[0041]图4为本专利技术实施例中10kV/3000kVA装置主回路结构图；
[0042]图5为本专利技术实施例中35kV本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储能电站的并网性能测试平台，其特征在于，包括：电网模拟单元和电池模拟装置；所述电网模拟单元的输入端与电网连接，输出端与电池模拟装置连接；所述电网模拟单元包括具有四象限变流器的结构，用于根据仿真实验要求，通过控制四象限变流器的输出进而模拟电网故障；所述电池模拟装置用于基于电网故障时模拟被测储能电站中的电化学电池的充放电特性，进而测试所述储能电站在电网故障期间的并网性能；其中，所述仿真实验至少包括下述中的一种或几种：电网扰动、高电压穿越和低电压穿越。2.根据权利要求1所述的测试平台，其特征在于，所述四象限变流器包括三相多绕组变压器和多个功率单元，所述变压器各相的每个绕组均与一个功率单元连接，所有功率单元串联。3.根据权利要求2所述的测试平台，其特征在于，所述各功率单元均包括一个H桥结构。4.根据权利要求2所述的测试平台，其特征在于，与各相连接的功率单元数量为10串联四象限变流器的各相采用10个功率单元串联。5.根据权利要求2所述的测试平台，其特征在于，所述控制四象限变流器的输出包括基于控制各有功功率单元的导通和关断控制输出电压幅值、频率和相位。6.根据权利要求2所述的测试平台，其特征在于，所述内核结构还包括：两个10kV开关柜、充电电阻柜和滤波柜；其中一个10kV开关柜的输入端与10kV电网连接，输出端与所述充电电阻柜输入端连接；所述充电电阻柜的输出端与所述四象限变流器的输入端连接，所述四象限变流器的输出端与所述滤波柜的输出端连接；所述滤波柜的输出端与另一个10kV开关柜的输入端连接；所述另一个10kV开关柜的输出端与电池模拟装置连接此时电池模拟装置用于模拟10kV储能电池。7.根据权利要求6所述的测试平台，其特征在于，所述模拟电网单元还包括：两个35kV开关柜、35/10kV降压变压器和10/35kV升压变压器；一个35kV开关柜的输出端与所述35/10kV降压变压器的输入端连接；所述35/10kV降压变压器的输出端与所述一个10kV开关柜的输入端连接；所述另一个10kV开关柜的输出端与所述10/35kV升压变压器的输入端连接；所述10/35kV升压变压器的输出端与另一个35kV开关柜的输入端连接；所述一个35kV开关柜的输入端与35kV电网连接；所述另一...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵博超，李明，任巍曦，张文煜，刘宏勇，寇建，张海欣，杨俊丰，臧鹏，杨成东，宋振宇，戴嘉庚，王德伟，李洋，闫志强，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：