[發(fā)明專利]一種基于直流發(fā)電電動(dòng)機(jī)的抽水蓄能系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410708958.6
• 申請(qǐng)日: 2014-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN104410172A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜海山;閆順康;李紅偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)新源控股有限公司;國網(wǎng)新源控股有限公司電力檢修分公司
• 主分類號(hào): H02J15/00
• 分類號(hào): H02J15/00;H02J3/38
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 張旭東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水電領(lǐng)域，尤指一種基于直流發(fā)電電動(dòng)機(jī)的抽水蓄能系統(tǒng)。

背景技術(shù)

抽水蓄能發(fā)電機(jī)/電動(dòng)機(jī)組是一種雙向可逆式水輪機(jī)組，在電網(wǎng)負(fù)荷過大時(shí)，為保障電能質(zhì)量，采用發(fā)電工況，與傳統(tǒng)常規(guī)水輪-發(fā)電機(jī)組功能一樣，當(dāng)夜間電網(wǎng)負(fù)荷小時(shí)，改為抽水，作為電動(dòng)機(jī)，把下庫的水抽至上庫，轉(zhuǎn)化為勢(shì)能儲(chǔ)備。

傳統(tǒng)的抽水蓄能機(jī)組的單元接線是在發(fā)電機(jī)/發(fā)電機(jī)組出口裝設(shè)GCB(generator?circuit?breaker)開關(guān)，即發(fā)電機(jī)出口斷路器，用以同期并網(wǎng)和事故跳閘的功效。經(jīng)主變壓器升壓后與系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行，因GCB開關(guān)還兼做出口同期開關(guān)，加之一般容量較大，對(duì)此開關(guān)要求很高。一般它的造價(jià)都超高。在我國現(xiàn)有的開關(guān)很難滿足其要求，一般依賴國外進(jìn)口。

因此，在現(xiàn)有的抽水蓄能電廠中，發(fā)電機(jī)組運(yùn)行在抽水工況下只能恒功率運(yùn)行，負(fù)荷不可調(diào)整，使電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度難度加大。

為了實(shí)現(xiàn)調(diào)速，在抽水蓄能中還會(huì)采用雙饋感應(yīng)電機(jī)技術(shù)，通過雙向變頻器進(jìn)行控制，該技術(shù)具有靈活的運(yùn)行方式，在抽水蓄能電動(dòng)-發(fā)電機(jī)組的調(diào)速方面有著不定期下的優(yōu)越性。但是雙饋感應(yīng)電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，運(yùn)行維護(hù)的量大，對(duì)于我國現(xiàn)在應(yīng)用的抽水蓄能機(jī)組不適用。利用這種方案在電動(dòng)機(jī)工況下，機(jī)組可調(diào)的余量相對(duì)較小，加之大功率變頻器容量的限制，不可能做的很大。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有抽水蓄能電站中所存的不足，本發(fā)明采用直流發(fā)電機(jī)進(jìn)行抽水蓄能，利用其優(yōu)點(diǎn)省去發(fā)電機(jī)出口換流裝置，利用直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)了控制簡單，變速調(diào)節(jié)便利等效果。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種基于直流發(fā)電電動(dòng)機(jī)的抽水蓄能系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：換流橋、交流電網(wǎng)、直流發(fā)電電動(dòng)機(jī)；所述換流橋接入交流電網(wǎng)，并通過直流電纜連接直流發(fā)電電動(dòng)機(jī)；其中，當(dāng)進(jìn)行抽水工況時(shí)，所述換流橋?qū)⒔涣麟娋W(wǎng)的交流電整流為直流電，并通過直流電纜傳輸至直流發(fā)電電動(dòng)機(jī)進(jìn)行抽水；當(dāng)進(jìn)行發(fā)電工況時(shí)，利用所述直流發(fā)電電動(dòng)機(jī)發(fā)電，并將發(fā)出的直流電傳輸至換流橋，所述換流橋?qū)⒅绷麟娔孀優(yōu)榻涣麟妭鬏斨两涣麟娋W(wǎng)。

本發(fā)明提出的基于直流發(fā)電電動(dòng)機(jī)的抽水蓄能系統(tǒng)利用直流發(fā)電機(jī)/電動(dòng)機(jī)組，可省去機(jī)組出口換流橋、出口換相刀閘、GCB開關(guān)等器件，在實(shí)現(xiàn)抽水蓄能的同時(shí)可節(jié)省成本，并且使控制更加靈活方便，機(jī)組可調(diào)范圍增大。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的基于直流發(fā)電電動(dòng)機(jī)的抽水蓄能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明一具體實(shí)施例的抽水蓄能系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下配合圖式及本發(fā)明的較佳實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段。

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的基于直流發(fā)電電動(dòng)機(jī)的抽水蓄能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該系統(tǒng)包括：換流橋1、交流電網(wǎng)2、直流發(fā)電電動(dòng)機(jī)3；換流橋1接入交流電網(wǎng)2，并通過直流電纜連接直流發(fā)電電動(dòng)機(jī)3；其中，

當(dāng)進(jìn)行抽水工況時(shí)，換流橋1將交流電網(wǎng)2的交流電整流為直流電，并通過直流電纜傳輸至直流發(fā)電電動(dòng)機(jī)3進(jìn)行抽水；

當(dāng)進(jìn)行發(fā)電工況時(shí)，利用直流發(fā)電電動(dòng)機(jī)3發(fā)電，并將發(fā)出的直流電傳輸至換流橋1，換流橋1將直流電逆變?yōu)榻涣麟妭鬏斨两涣麟娋W(wǎng)2。

上述系統(tǒng)可以替代傳統(tǒng)意義上的GCB開關(guān)，實(shí)現(xiàn)抽水或發(fā)電工況的調(diào)整。

圖2為本發(fā)明一具體實(shí)施例的抽水蓄能系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，換流橋1為電壓源換流器，包括三相三橋臂電路；其中，

換流橋1的三橋臂的中點(diǎn)分別接入交流電網(wǎng)2，三橋臂的兩端分別通過直流電纜連接直流發(fā)電電動(dòng)機(jī)3。

在本實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括：交流匯流母線4、換流電抗器5、交流濾波器6；其中，

換流橋1的三橋臂的中點(diǎn)接入交流匯流母線4；

換流電抗器5的一端連接交流匯流母線4，另一端接入交流電網(wǎng)2并連接交流濾波器6的一端，用于使電流的上升變的平滑，在一定程度上減少換流橋輸出諧波分量；

交流濾波器6的另一端接地，用于濾除換流橋產(chǎn)生的諧波電流。

在本實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括兩根直流電纜；其中，

第一直流電纜7連接于換流橋1的三橋臂的一端及直流發(fā)電電動(dòng)機(jī)3；

第二直流電纜8連接于換流橋1的三橋臂的另一端及直流發(fā)電電動(dòng)機(jī)3。