[實用新型]一種基于混合儲能的新型儲能單元的靜止同步補償器

有效

• 申請號: 201921599565.0
• 申請日: 2019-09-24
• 公開（公告）號: CN210327039U
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 王慶斌;蔡日;周廷模;黃輝;吳小寧;李鈣;王余熙
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司;廣東電網有限責任公司云浮供電局
• 主分類號: H02J3/16
• 分類號: H02J3/16;H02J3/18
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 劉俊

本實用新型涉及一種基于混合儲能的新型儲能單元的靜止同步補償器。所述靜止同步補償器包括：靜止同步補償裝置、混合儲能系統、并聯電容器；靜止同步補償裝置的一端與電力系統連接，另一端與并聯電容器并聯連接；并聯電容器與混合儲能系統并聯連接。本實用新型通過對超導儲能與蓄電池儲能進行分析對比，針對超導儲能與蓄電池儲能的優缺點及電壓暫降事件的特征，本實用新型通過將混合儲能與STATCOM連接產生新型儲能單元的靜止同步補償器，不僅具有同時調節有功功率和無功功率的能力，更具有環境友好型、壽命周期長、能量獲取速度快等優勢，更適合于電壓暫降與短時中斷等電能質量問題的治理。

技術領域

本實用新型涉及電力系統領域，更具體地，涉及一種基于混合儲能的新型儲能單元的靜止同步補償器。

背景技術

電壓暫降是最嚴重的電能質量事件，已有事故統計表明，電壓暫降對世界各地的敏感用戶都已造成巨大的經濟損失。因遭受嚴重暫降而發生損失的用戶迫切需求供電方提供優質電力，并愿意為抑制電壓暫降支付額外費用。安裝電壓暫降抑制設備是常用的暫降抑制措施。其中，安裝基于電力電子技術的定制電力設備是治理電壓暫降的典型技術之一。定制電力設備可以分為串聯型設備和并聯型設備，串聯型設備如動態電壓恢復器(DVR)，串聯型設備與敏感設備串聯，通常用于敏感工業用戶工廠內部。并聯型設備如靜止同步補償器(Static Synchronous Compensator,簡稱STATCOM)，靜態無功發生器(SVC)等，并聯型設備通過在故障過程中向接入節點注入無功電流，不僅提升安裝節點的電壓暫降幅值，還能提高整個電力系統所有節點的電壓暫降幅值。由于輸出特性的限制，STATCOM比SVC具有更好的電壓暫降補償能力，在嚴重暫降下STATCOM仍然可以以其最大電流注入能力運行。

STATCOM是一種面向高電壓等級的并聯補償裝置，通過向電網的公共耦合點(PCC)注入無功電流，主要進行諧波和無功補償。但實際上，STATCOM通過注入并聯電流，使其在系統阻抗上產生壓降，維持負載電壓在正常水平，最終也能實現補償電壓暫降。隨著近年來STATCOM技術的不斷改進，STATCOM有望成為供電側一種極具潛力的電壓暫降治理技術。

傳統的STATCOM只能向安裝點注入無功功率。通過將儲能設備與STATCOM結合，產生含有儲能單元的靜止同步補償器(E-STATCOM)。新的E-STATCOM設備不僅可以快速地補償系統所需要的無功功率，同時由于引入了儲能單元，E-STATCOM還能夠為電力系統提供所需的有功功率。此外，結合儲能裝置的E-STATCOM還能應對短時中斷對負載的影響。因此E-SATCOM在負荷快速跟蹤、頻率調節、電壓支撐、提高電能質量和供電安全等方面都具有較廣闊的應用前景。E-STATCOM由STATCOM和儲能單元構成，其中儲能單元可以采用蓄電池、飛輪、超級電容、超導磁儲能等，目前最常用的為帶蓄電池儲能裝置的靜止無功補償器。

帶蓄電池儲能裝置的靜止無功補償器(BESS-STATCOM)是一種新型的FACTS設備，由BESS和STATCOM組成，具有改善電力系統的運行和控制的能力。BESS-STATCOM具有在四象限運行的功能，可以與外部電源系統交換有功功率和無功功率。BESS-STATCOM的典型拓撲結構如圖1所示。電路結構主要包括電池，三相橋式轉換器和低通濾波器。由于BESS直接連接到直流側的電容器，因此BESS-STATCOM的直流側電壓保證近似恒定。

帶蓄電池儲能裝置的靜止無功補償器主要存在以下缺點：

(1)對于帶蓄電池儲能的靜止無功補償器，通過將蓄電池連接到電壓源型換流器構成E-STATCOM，因此蓄電池本身存在的缺點將成為BESS-STATCOM的不足。蓄電池具有儲存能量較少，獲得能量速度較慢，制造材料對環境不友好，壽命有限(指充電次數的限制)，為確保高可靠性需要定期維護等。