一种同步高惯量的超级电容辅助机组一次调频装置及方法制造方法及图纸

本申请提出了一种同步高惯量的超级电容辅助机组一次调频装置及方法，涉及火力发电机组调频领域，包括发电机转子、联轴器、永磁电机、双向变流器、超级电容、转速测量仪、能量管理系统和电池管理系统，其中，发电机转子通过联轴器与永磁电机的转子连接，永磁电机的定子与双向变流器的交流侧连接，双向变流器的直流侧与超级电容连接，转速测量仪安装在发电机转子表面处；转速测量仪用于测量发电机转子转速，并将转速测量结果输出至能量管理系统，电池管理系统用于测量超级电容的荷电状态，并将荷电状态测量结果输出至能量管理系统。本申请在汽轮发电机转子上加装永磁电机，通过双向变流器控制永磁电机，完成超级电容辅助机组一次调频，提高系统稳定性。提高系统稳定性。提高系统稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种同步高惯量的超级电容辅助机组一次调频装置及方法


[0001]本申请涉及火力发电机组调频领域，尤其涉及一种同步高惯量的超级电容辅助机组一次调频装置及方法。

技术介绍

[0002]新能源比例大幅提高的同时，电力系统电力电子化趋势日益加重，电力系统的电压支撑、惯量支撑和调频能力持续减弱，严重威胁电力系统的安全稳定运行。
[0003]目前，储能技术包括电化学储能、飞轮储能等都是通过双向变流器接入电网，电力电子器件能够灵活控制储能系统的有功功率、无功功率，但是相比于传统汽轮发电机组，缺乏足够的惯量支撑。随着大规模新能源接入后，电网的频率波动增大，抗干扰能力急剧下降。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，提出了一种同步高惯量的超级电容辅助机组一次调频装置及方法，通过在汽轮发电机转子上加装永磁电机，双向变流器控制永磁电机的运行状态，进而完成超级电容辅助机组一次调频。
[0005]本申请第一方面提出了一种同步高惯量的超级电容辅助机组一次调频装置，其特征在于，所述装置包括发电机转子、联轴器、永磁电机、双向变流器、超级电容、转速测量仪、能量管理系统和电池管理系统，其中，
[0006]所述发电机转子通过所述联轴器与永磁电机的转子连接，所述永磁电机的定子与所述双向变流器的交流侧连接，所述双向变流器的直流侧与所述超级电容连接，所述转速测量仪安装在所述发电机转子表面处；
[0007]所述转速测量仪用于测量所述发电机转子转速，并将转速测量结果输出至所述能量管理系统，所述电池管理系统用于测量所述超级电容的荷电状态，并将荷电状态测量结果输出至所述能量管理系统。
[0008]可选的，所述联轴器为半挠性联轴器，两对轮之间用波形套筒连接，并配以螺栓紧固。
[0009]可选的，所述永磁电机为三相交流电机，所述永磁电机的转子为永磁体，所述转子的材料包括稀土钐
‑
钴和钕铁硼。
[0010]可选的，所述永磁电机由多个永磁电机单体串联组成，所述永磁电机单体的数量不超过10个，所述永磁电机的总功率不低于2MW。
[0011]可选的，所述永磁电机单体的额定功率为150kW—450kW，额定输出电压为690V，额定转速为3000rpm，运行环境温度为
‑
10℃—50℃。
[0012]可选的，所述永磁电机的轴向长度不超过15m，所述永磁电机安装在所述发电机转子处运行时，轴向振动不超过200um。
[0013]可选的，所述转速测量仪的测量转速范围为0
‑
3500rpm，转速测量偏差绝对值不超
过0.3rpm，所述转速测量仪的工作电压为24VDC，输出为4
‑
20mA电流量。
[0014]本申请第一方面提出了一种应用于第一方面任一所述装置的调频方法，包括：
[0015]确定所述发电机转子转速与额定转速的偏差值；
[0016]在所述偏差值大于0时，若所述偏差值的绝对值大于设定值，且所述超级电容的荷电状态小于设定上限值，则所述能量管理系统控制所述双向变流器使所述永磁电机处于同步发电机状态，所述超级电容处于充电状态，否则，系统不响应；
[0017]在所述偏差值小于0时，若所述偏差值的绝对值大于设定值，且所述超级电容的荷电状态大于设定下限值，则所述能量管理系统控制所述双向变流器使所述永磁电机处于同步电动机状态，所述超级电容处于放电状态，否则，系统不响应。
[0018]本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
[0019]在汽轮发电机转子上安装永磁电机，通过双向变流器控制永磁电机的运行状态，实现辅助机组一次调频，提供高惯量支撑，填补火电机组的一次调频死区，有效改善电网调频性能。
[0020]本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0021]本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0022]图1是根据本申请示例性实施例示出的一种同步高惯量的超级电容辅助机组一次调频装置的结构示意图。
具体实施方式
[0023]下面详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
[0024]图1是根据本申请示例性实施例示出的一种同步高惯量的超级电容辅助机组一次调频装置，包括发电机转子1、联轴器2、永磁电机3、双向变流器4、超级电容5、转速测量仪6、能量管理系统7和电池管理系统8，其中，
[0025]发电机转子1通过联轴器2与永磁电机3的转子连接，永磁电机3的定子与双向变流器4的交流侧连接，双向变流器4的直流侧与超级电容5连接，转速测量仪6安装在发电机1转子表面处；
[0026]转速测量仪6用于测量发电机7转子转速，并将转速测量结果输出至能量管理系统7，电池管理系统8用于测量超级电容5的荷电状态，并将荷电状态测量结果输出至能量管理系统7。
[0027]本申请实施例中，联轴器2为半挠性联轴器，两对轮之间用波形套筒连接，并配以螺栓紧固，波形套筒具有一定弹性，永磁电机3为三相交流电机，根据不同的实际需求既能作为同步发电机运行，也能作为同步电动机运行，永磁电机3的转子为永磁体，转子的材料包括稀土钐
‑
钴和钕铁硼。
[0028]另外，永磁电机由多个永磁电机单体串联组成，永磁电机单体的数量不超过10个，永磁电机的总功率不低于2MW。
[0029]一种可能的实施例中，永磁电机单体的数量为8个，永磁电机的总功率为2MW。
[0030]本申请实施例中，永磁电机单体的额定功率为150kW—450kW，额定输出电压为690V，额定转速为3000rpm，运行环境温度为
‑
10℃—50℃。
[0031]一种可能的实施例中，某一个永磁电机单体的额定功率为150Kw,额定输出电压为690V，额定转速为3000rpm，当前运行环境温度为40℃。
[0032]另外，永磁电机3的轴向长度不超过15m，永磁电机3安装在发电机转子1后正常运行条件下轴向振动不超过200um。
[0033]本申请实施例，转速测量仪的测量转速范围为0
‑
3500rpm，转速测量偏差绝对值不超过0.3rpm，转速测量仪的工作电压为24VDC，输出为4
‑
20mA电流量。
[0034]另外，本专利技术还提出了一种调频方法，具体步骤包括：
[0035]确定发电机转子转速与额定转速的偏差值；
[0036]在偏差值大于0时，若偏差值的绝对值大于设定值，且超级电容的荷电状态小于设定上限值，则能量管理系统控制双向变流器使永磁电机处于同步发电机状态，超级电容处于充电状态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同步高惯量的超级电容辅助机组一次调频装置，其特征在于，所述装置包括发电机转子、联轴器、永磁电机、双向变流器、超级电容、转速测量仪、能量管理系统和电池管理系统，其中，所述发电机转子通过所述联轴器与永磁电机的转子连接，所述永磁电机的定子与所述双向变流器的交流侧连接，所述双向变流器的直流侧与所述超级电容连接，所述转速测量仪安装在所述发电机转子表面处；所述转速测量仪用于测量所述发电机转子转速，并将转速测量结果输出至所述能量管理系统，所述电池管理系统用于测量所述超级电容的荷电状态，并将荷电状态测量结果输出至所述能量管理系统。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述联轴器为半挠性联轴器，两对轮之间用波形套筒连接，并配以螺栓紧固。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述永磁电机为三相交流电机，所述永磁电机的转子为永磁体，所述转子的材料包括稀土钐
‑
钴和钕铁硼。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述永磁电机由多个永磁电机单体串联组成，所述永磁电机单体的数量不超过10个，所述永磁电机的总功率不低于2MW。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述永磁电机单体的额定功率为150kW—450kW，额定输出电压为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立松，兀鹏越，孙钢虎，王小辉，柴琦，高峰，寇水潮，薛磊，贺婷，杨沛豪，赵俊博，郭新宇，李志鹏，燕云飞，王劼文，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：