[發(fā)明專利]一種基于輕型直流輸電的抽水蓄能系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN104600726B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李紅偉;姜海山;閆順康;陳毅航
• 申請（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: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28
• 代理公司: 北京三友知識產(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，尤指一種基于輕型直流輸電的抽水蓄能系統(tǒng)。

背景技術(shù)

抽水蓄能發(fā)電機/電動機組是一種雙向可逆式水輪機組，在電網(wǎng)負荷過大時，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)電機組功能一樣，當夜間電網(wǎng)負荷小時，改為抽水，作為電動機，把下庫的水抽至上庫，轉(zhuǎn)化為勢能儲備。

傳統(tǒng)的抽水蓄能機組的單元接線是在發(fā)電機/發(fā)電機組出口裝設(shè)GCB(generator?circuit?breaker)開關(guān)，即發(fā)電機出口斷路器，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，對此開關(guān)要求很高。一般它的造價都超高。在我國現(xiàn)有的開關(guān)很難滿足其要求，一般依賴國外進口。

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

為了實現(xiàn)調(diào)速，在抽水蓄能中還會采用雙饋感應電機技術(shù)，通過雙向變頻器進行控制，該技術(shù)具有靈活的運行方式，在抽水蓄能電動-發(fā)電機組的調(diào)速方面有著不定期下的優(yōu)越性。但是雙饋感應電機結(jié)構(gòu)復雜，造價高，運行維護的量大，對于我國現(xiàn)在應用的抽水蓄能機組不適用。利用這種方案在電動機工況下，機組可調(diào)的余量相對較小，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

針對現(xiàn)有抽水蓄能電站中所存的不足，本發(fā)明利用輕型直流輸電方法可以輕松的控制有功和無功，在運行在電動機工況時，通過控制系統(tǒng)對電動機提供有功，即可很容易的實現(xiàn)對電動機功率的控制與調(diào)整，并且利用輕型直流方法還可控制電流的關(guān)斷，利用此功能可代替發(fā)電機出口GCB開關(guān)的功能。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種基于輕型直流輸電的抽水蓄能系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：第一換流橋、第二換流橋、交流電網(wǎng)、抽水蓄能機組；所述第一換流橋接入交流電網(wǎng)，并通過直流電纜連接第二換流橋，所述第二換流橋接入抽水蓄能機組；其中，當進行抽水工況時，所述第一換流橋?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第二換流橋，所述第二換流橋?qū)⒅绷麟娔孀優(yōu)榻涣麟妭鬏斨脸樗钅軝C組進行抽水；當進行發(fā)電工況時，利用所述抽水蓄能機組發(fā)電，所述第二換流橋?qū)⒊樗钅軝C組發(fā)出的交流電整流為直流電，并通過直流電纜傳輸至第一換流橋，所述第一換流橋?qū)⒅绷麟娔孀優(yōu)榻涣麟妭鬏斨两涣麟娋W(wǎng)。

本發(fā)明提出的基于輕型直流輸電的抽水蓄能系統(tǒng)，至少具備以下優(yōu)點：

1、基于輕型直流輸電的抽水蓄能系統(tǒng)通過換流器的關(guān)斷電流能力，可以在無源逆變狀態(tài)下工作，不需要依賴電壓進行換相，克服了傳統(tǒng)直流必須在有源網(wǎng)絡(luò)情況下工作的局限，從而使利用輕型直流向孤島負荷送電成為一種比較可靠的解決方案。

2、換流橋采用了PWM控制技術(shù)，其控制更加靈活、快速，可以獨立控制有功和無功。而傳統(tǒng)的直流輸電系統(tǒng)只有觸發(fā)角一個控制量，不可能獨立的控制有功、無功。

3、基于輕型直流輸電的抽水蓄能系統(tǒng)統(tǒng)進行潮流翻轉(zhuǎn)時直流電壓極性不隨之改變，只是直流電流改變方向，利用這個特點可以方便、靈活地組成多端網(wǎng)絡(luò)進行直流輸電。

4、基于輕型直流輸電的抽水蓄能系統(tǒng)不僅不消耗交流側(cè)提供的無功功率，而且在必要的時候還能夠向交流系統(tǒng)提供無功功率，穩(wěn)定接入點交流網(wǎng)絡(luò)電壓。在抽水蓄能系統(tǒng)發(fā)生故障時，可以不向故障系統(tǒng)提供有功功率，而且還能提供一些無功功率的支持，從而迅速的恢復交流網(wǎng)絡(luò)的電壓，穩(wěn)定系統(tǒng)的功角。

5、基于輕型直流輸電的抽水蓄能系統(tǒng)的換流橋能控制電流的關(guān)斷，不會增加系統(tǒng)的短路容量，并且可以代替發(fā)電機組出口的GCB開關(guān)。在增加新的抽水蓄能系統(tǒng)時，原來系統(tǒng)的保護參數(shù)和運行參數(shù)的短路容量。增加新的抽水蓄能系統(tǒng)時，原來系統(tǒng)的保護參數(shù)和運行參數(shù)可以不變，因此輕型直流可以方便的加入到交流網(wǎng)絡(luò)當中。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明一實施例的基于輕型直流輸電的抽水蓄能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

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

具體實施方式

以下配合圖式及本發(fā)明的較佳實施例，進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段。

圖1為本發(fā)明一實施例的基于輕型直流輸電的抽水蓄能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該系統(tǒng)包括：第一換流橋1、第二換流橋2、交流電網(wǎng)3、抽水蓄能機組4；第一換流橋1接入交流電網(wǎng)3，并通過直流電纜連接第二換流橋2，第二換流橋2接入抽水蓄能機組4；其中，