[發明專利]一種小容量壓縮空氣儲能裝置及其并網方法

有效

• 申請號: 201711165298.1
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN107769233B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 梅生偉;陳來軍;盧強;薛小代
• 申請（專利權）人: 清華大學;國網安徽省電力有限公司;清華四川能源互聯網研究院;國網安徽省電力有限公司蕪湖供電公司
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J3/48;H02J3/50
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王戈

本發明公開了一種小容量壓縮空氣儲能裝置及其并網方法。所述裝置包括：儲氣室、開關閥、空氣透平、多個不同的檢測裝置、發電機、背靠背雙脈寬調制變流器及變壓器；所述開關閥設于所述儲氣室與所述空氣透平之間；所述多個不同的檢測裝置設于所述空氣透平的進口處；所述多個不同的檢測裝置包括溫度傳感器、壓力傳感器以及空氣流量監測裝置；所述發電機與所述空氣透平同軸連接；所述背靠背雙脈寬調制變流器設于所述發電機與所述變壓器之間，用于控制所述空氣透平轉速和并網功率；所述變壓器與電網相連接。采用本發明所提供的小容量壓縮空氣儲能裝置及其并網方法能夠實現靈活并網。

技術領域

本發明涉及壓縮空氣儲能技術領域，特別是涉及一種小容量壓縮空氣儲能裝置及其并網方法。

背景技術

壓縮空氣儲能(Compressed Air Energy Storage，CAES)系統具有選址靈活、使用壽命長、響應速度快、環境友好的優點，是一種很有前途的能源存儲方式。壓縮空氣儲能裝置利用低谷電、棄風電、棄光電驅動壓縮機壓縮空氣并將高壓空氣儲存在儲氣室中；釋能階段，高壓空氣膨脹做功，由空氣透平帶動發電機對外輸出電能。傳統千瓦級壓縮空氣儲能裝置采用的空氣透平轉速每分鐘可達數萬轉，空氣透平軸系與發電機軸系通過機械減速器相連，由于空氣透平的轉速與常規同步發電機的轉速之間存在巨大差異，導致連接空氣透平軸和發電機軸的減速器存在故障率高、穩定性差和機械損耗等缺陷，使得傳統壓縮空氣儲能裝置容易發生故障，從而導致壓縮空氣儲能裝置存在工作效率低且安全性差的問題；此外，由于傳統的壓縮空氣儲能裝置無法控制發電機的轉速，因此，無法與電網靈活并網。

發明內容

本發明的目的是提供一種小容量壓縮空氣儲能裝置及其并網方法，以解決傳統的壓縮空氣儲能裝置工作效率低且無法靈活并網的問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種小容量壓縮空氣儲能裝置，包括：儲氣室、開關閥、空氣透平、多個不同的檢測裝置、發電機、背靠背雙脈寬調制變流器及變壓器；

所述開關閥設于所述儲氣室與所述空氣透平之間；所述多個不同的檢測裝置設于所述空氣透平的進口處；所述多個不同的檢測裝置包括溫度傳感器、壓力傳感器以及空氣流量監測裝置；

所述發電機與所述空氣透平同軸連接；

所述背靠背雙脈寬調制變流器設于所述發電機與所述變壓器之間，用于控制所述空氣透平轉速和并網功率；

所述變壓器與電網相連接。

可選的，所述背靠背雙脈寬調制變流器包括機側變流器和網側變流器；

所述機側變流器與所述發電機相連接，用于控制所述發電機轉速以控制所述空氣透平的輸出功率；

所述網側變流器與所述變壓器相連接，所述網側變流器采用雙環控制結構，所述雙環控制結構包括外環控制器和內環控制器；

所述外環控制器用于穩定直流電壓；

所述內環控制器用于調節并網時的有功電流和無功電流。

一種小容量壓縮空氣儲能裝置的并網方法，所述并網方法應用于一種小容量壓縮空氣儲能裝置，所述儲能裝置包括：

儲氣室、開關閥、空氣透平、多個不同的檢測裝置、發電機、背靠背雙脈寬調制變流器及變壓器；

所述開關閥設于所述儲氣室與所述空氣透平之間；所述多個不同的檢測裝置設于所述空氣透平的進口處；所述多個不同的檢測裝置包括溫度傳感器、壓力傳感器以及空氣流量監測裝置；

所述發電機與所述空氣透平同軸連接；

所述背靠背雙脈寬調制變流器設于所述發電機與所述變壓器之間，用于控制所述空氣透平轉速和并網功率；

所述變壓器與電網相連接；