[發(fā)明專利]穩(wěn)定電網(wǎng)的布置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910262415.5
• 申請日: 2009-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN101752876A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: E·沃爾夫
• 申請（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;H02J3/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 范曉斌;曹若

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種穩(wěn)定電網(wǎng)的布置。

本發(fā)明特別涉及一種電網(wǎng)，該電網(wǎng)由經(jīng)由逆變器系統(tǒng)耦接該電網(wǎng)的電力系統(tǒng)給予一定程度的供給。

背景技術(shù)

這種電網(wǎng)需要對突然的負(fù)載變化作出反應(yīng)，因?yàn)橥蝗坏呢?fù)載變化例如會(huì)在帶有強(qiáng)的感應(yīng)或電容特性的大型用電設(shè)備的機(jī)器的啟動(dòng)階段或關(guān)機(jī)階段出現(xiàn)。例如，大型電動(dòng)馬達(dá)的啟動(dòng)可能導(dǎo)致突然的負(fù)載變化。

此外，有越來越多與電網(wǎng)連接的風(fēng)力渦輪機(jī)或風(fēng)電場向該電網(wǎng)饋入時(shí)變輸出電力。這些系統(tǒng)還經(jīng)由逆變器系統(tǒng)連接到該電網(wǎng)。

這些事實(shí)造成電網(wǎng)的變化特征，特別是用于輸電和配電的電網(wǎng)魯棒性將變?nèi)跚也豢煽俊?/p>

用于連接電網(wǎng)與電力系統(tǒng)的逆變器系統(tǒng)對于平衡負(fù)載變化僅呈現(xiàn)小過載容量。典型的逆變器系統(tǒng)對電網(wǎng)提供其額定功率的約1.5倍(最大)，其可用于補(bǔ)償負(fù)載變化。

由于負(fù)載變化，這可能導(dǎo)致電網(wǎng)強(qiáng)度的降低，并帶來穩(wěn)定性問題。

發(fā)明內(nèi)容

因此本發(fā)明的目的是提供穩(wěn)定電網(wǎng)的改進(jìn)布置，該電網(wǎng)由經(jīng)由逆變器系統(tǒng)耦接該電網(wǎng)的電力系統(tǒng)給予一定程度的供給。

這個(gè)目的由權(quán)利要求1的特征實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選實(shí)施方式是從屬權(quán)利要求的目標(biāo)。

根據(jù)本發(fā)明，電網(wǎng)經(jīng)由逆變器系統(tǒng)與電力系統(tǒng)耦接。該電力系統(tǒng)在需要時(shí)將電力饋入電網(wǎng)。同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)相連。該同步發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)為補(bǔ)償電網(wǎng)的突然負(fù)載變化。

根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)同步發(fā)電機(jī)呈現(xiàn)極高魯棒性以及是額定功率的2倍至8倍的短時(shí)超載容量時(shí)，電網(wǎng)由該同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)定。由于這種特性，突然負(fù)載變化由該發(fā)電機(jī)補(bǔ)償。

如果電網(wǎng)由經(jīng)由逆變器系統(tǒng)與該電網(wǎng)耦接的電力系統(tǒng)完全供給或供給到一定程度時(shí)，本發(fā)明的布置特別有益。

補(bǔ)償電力系統(tǒng)的波動(dòng)也是可能的，該電力系統(tǒng)包括風(fēng)力渦輪機(jī)、風(fēng)電場、光電電廠或燃料電池發(fā)電廠。這些系統(tǒng)經(jīng)由逆變器系統(tǒng)向電網(wǎng)輸送時(shí)變輸出電力。

在優(yōu)選實(shí)施方式(其借助于附圖被描述)中，同步發(fā)電機(jī)是儲(chǔ)能系統(tǒng)的一部分。

本發(fā)明允許增加逆變器耦接的電力系統(tǒng)給電網(wǎng)的份額，其到目前為止由于穩(wěn)定性約束而受限。

本發(fā)明提高了電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

附圖說明

借助兩個(gè)附圖更詳細(xì)地示出本發(fā)明。

圖1顯示了本發(fā)明的示例性基本框圖，以及

圖2顯示了發(fā)電機(jī)的示例性耦接。

具體實(shí)施方式

圖1顯示了本發(fā)明的示例性框圖。風(fēng)力發(fā)電廠用作電力系統(tǒng)PS，電力系統(tǒng)PS經(jīng)由逆變器系統(tǒng)將時(shí)變輸出電力供應(yīng)至電網(wǎng)GR。

一定量的未接入電力被帶至儲(chǔ)能系統(tǒng)EES，儲(chǔ)能系統(tǒng)EES包括高壓電解器HPE、氫氣儲(chǔ)存器GS和發(fā)電廠PPT。電解器HPE連接氫氣儲(chǔ)存器GS。氫氣儲(chǔ)存器GS連接發(fā)電廠PPT。

過剩電力輸送至電解器HPE，而電解器HPE借助于輸送的電力將水分解成氧氣和氫氣。

氫氣儲(chǔ)存在氫氣儲(chǔ)存器GS中，并能供應(yīng)給作為發(fā)電廠PPT一部分的燃?xì)鉁u輪機(jī)GT。燃?xì)鉁u輪機(jī)GT用于經(jīng)由同步發(fā)電機(jī)將氫的化學(xué)能轉(zhuǎn)換回電。

燃?xì)鉁u輪機(jī)GT的廢熱用于產(chǎn)生蒸汽，蒸汽提供給蒸汽渦輪機(jī)，蒸汽渦輪機(jī)也將機(jī)械能輸送至例如所述同步發(fā)電機(jī)或另一同步發(fā)電機(jī)的。

蒸汽渦輪機(jī)和燃?xì)鉁u輪機(jī)GT經(jīng)由軸與發(fā)電廠PPT的同步發(fā)電機(jī)GEN耦接。該系統(tǒng)可這樣設(shè)置：每個(gè)渦輪機(jī)GT、ST都連接專用的同步發(fā)電機(jī)，或者這兩個(gè)渦輪機(jī)GT、ST都連接同樣的同步發(fā)電機(jī)。兩個(gè)渦輪機(jī)GT、ST都用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)GEN，以在需要時(shí)為電網(wǎng)GR生產(chǎn)電力。

圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機(jī)GEN的示例耦接。

發(fā)電機(jī)GEN經(jīng)由離合器CT連接儲(chǔ)能系統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪機(jī)GT和蒸汽渦輪機(jī)ST。

離合器CT以兩種不同模式操作，這兩種模式稱為“放電模式”和“電網(wǎng)支持模式”。

如果離合器CT打開，那么允許同步發(fā)電機(jī)GEN以“電網(wǎng)支持模式”操作，在該模式下，在負(fù)載突然變化期間該同步發(fā)電機(jī)吸收或注入電力。在“電網(wǎng)支持模式”中，儲(chǔ)能的同步發(fā)電機(jī)用于穩(wěn)定電網(wǎng)。

如果離合器CT關(guān)閉，那么發(fā)電機(jī)GEN能在需要時(shí)將附加的電力從儲(chǔ)能系統(tǒng)ESS饋入電網(wǎng)GR。儲(chǔ)能系統(tǒng)ESS的這種操作模式可稱為“放電模式”。儲(chǔ)能系統(tǒng)ESS的特點(diǎn)類似于常規(guī)動(dòng)力天然氣發(fā)電廠。

在優(yōu)選實(shí)施方式中，離合器CT制造為在發(fā)電機(jī)全速連接或斷開該發(fā)電機(jī)GEN。

在優(yōu)選實(shí)施方式中，發(fā)電機(jī)GEN制造為旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)。

借助于離合器CT，發(fā)電機(jī)GEN機(jī)械連接本實(shí)例中的渦輪機(jī)ST、GT或與之?dāng)嚅_。

在優(yōu)選實(shí)施方式中，還有控制系統(tǒng)，其控制如上所描述的耦接或斷開。該控制系統(tǒng)也可對至電網(wǎng)GR的電力輸送進(jìn)行電力管理。