[發(fā)明專利]一種分布式山頂抽水蓄能電站的無(wú)刷雙饋發(fā)電電動(dòng)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011045707.6
• 申請(qǐng)日: 2020-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN112128044A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘垣;楊凱;李黎;熊飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): F03B13/06
• 分類號(hào): F03B13/06;H02K1/26;H02K3/28
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發(fā)明公開了一種分布式山頂抽水蓄能電站的無(wú)刷雙饋發(fā)電電動(dòng)系統(tǒng)，包括排水管、抽水管、上蓄水庫(kù)、下蓄水庫(kù)、無(wú)刷雙饋發(fā)電電動(dòng)系統(tǒng)，排水管設(shè)置于上蓄水庫(kù)的排水口和下蓄水庫(kù)的進(jìn)水口之間，下蓄水庫(kù)的排水口與上蓄水庫(kù)的進(jìn)水口連接，無(wú)刷雙饋發(fā)電電動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)電驅(qū)動(dòng)端連接在排水管內(nèi)，無(wú)刷雙饋發(fā)電電動(dòng)系統(tǒng)的抽水端連接在抽水管上，排水管與抽水管之間設(shè)置多組無(wú)刷雙饋發(fā)電電動(dòng)系統(tǒng)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)變速恒壓恒頻和變頻調(diào)速四象限控制運(yùn)行，控制系統(tǒng)容量小，在矢量控制策略下實(shí)現(xiàn)有功和無(wú)功功率的靈活控制，電網(wǎng)干擾小，同時(shí)可起到有功和無(wú)功補(bǔ)償，同時(shí)電機(jī)本身沒(méi)有滑環(huán)和電刷，既降低了電機(jī)的成本，又提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性，降低維護(hù)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種分布式山頂抽水蓄能電站的無(wú)刷雙饋發(fā)電電動(dòng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著可再生新能源發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)容量的增加，風(fēng)電、光伏發(fā)電的隨機(jī)性導(dǎo)致的新能源消納問(wèn)題將會(huì)更加突出。風(fēng)電、光伏等可再生能源發(fā)電并網(wǎng)也給電網(wǎng)的調(diào)峰和調(diào)頻能力都提出了更高的要求。配置合適的大容量電力儲(chǔ)能電源是電網(wǎng)引入可再生清潔能源后，提升電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力的關(guān)鍵技術(shù)措施，而系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力是接納區(qū)外大容量電力輸入和提升新能源消納比例的必要條件。在眾多儲(chǔ)能技術(shù)中，抽水蓄能是目前技術(shù)最成熟、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)最好的電力儲(chǔ)能技術(shù)。但是，我國(guó)的抽水蓄能電站建設(shè)相對(duì)落后，抽水蓄能電站裝機(jī)容量占總裝機(jī)容量小于3％，需要大力從制度和技術(shù)上扶持加速其建設(shè)。同時(shí)從日本、美國(guó)等國(guó)的新建抽水蓄能電站的類型上看，其新型的抽水蓄能電站采用的是雙饋電機(jī)和同步電機(jī)配合的方式，它與常規(guī)抽水蓄能電站中的同步電機(jī)相比，有更高的穩(wěn)定性和運(yùn)行效率，更快的調(diào)頻調(diào)壓能力。

我國(guó)中東部、東南部地區(qū)，山地丘陵地貌顯著，湖汊河流眾多，具有天然的、豐富的發(fā)展中小型水電的自然條件，同時(shí)又有大量經(jīng)濟(jì)條件發(fā)達(dá)、可再生能源需求旺盛的城市群落。立足于這一國(guó)情，因地制宜地在我國(guó)中東部、東南部推動(dòng)發(fā)展分布式山頂抽水蓄能電站。這種電站利用現(xiàn)有的山谷水庫(kù)作為下水庫(kù)(如三峽水庫(kù)、清江隔河巖水庫(kù)、堵河水庫(kù)等)，在山谷水庫(kù)兩側(cè)高山地帶選擇若干上水庫(kù)(可利用現(xiàn)有中小水庫(kù)，也可根據(jù)地形特點(diǎn)建設(shè)一面壩址最多兩面壩址形成新的水庫(kù))，發(fā)電機(jī)組可選采用無(wú)刷雙饋電機(jī)技術(shù)的可逆式抽水蓄能機(jī)組。這樣形成伴隨河汊流域分布的、既能抽水又能發(fā)電的一系列中小型抽水蓄能電站，低負(fù)荷時(shí)段大量收購(gòu)區(qū)外風(fēng)光水電，高負(fù)荷時(shí)段向周邊城市發(fā)電售電，實(shí)施區(qū)域電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)谷與動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)度。經(jīng)過(guò)技術(shù)完善，這將是一種十分經(jīng)濟(jì)的、可大規(guī)模消納西北風(fēng)電光電、西南水電等可再生能源的大電網(wǎng)系統(tǒng)儲(chǔ)能調(diào)度解決方案。

所謂發(fā)電電動(dòng)系統(tǒng)系指發(fā)電機(jī)可兼作水泵電動(dòng)機(jī)和水力發(fā)電機(jī)這兩種運(yùn)行方式的發(fā)電電動(dòng)機(jī)組。當(dāng)電力系統(tǒng)用電低谷時(shí)，利用機(jī)組作為水泵運(yùn)行方式，利用電力系統(tǒng)多余的電力，將下水庫(kù)的儲(chǔ)水提升到上水庫(kù)，起到消費(fèi)電力的填谷作用。當(dāng)電力系統(tǒng)處于高峰負(fù)載時(shí)期，電力可能存在不足時(shí)，可將上水庫(kù)中的水引入下水庫(kù)機(jī)組中，機(jī)組作為發(fā)電方式運(yùn)行，起到了電力系統(tǒng)調(diào)峰的作用。機(jī)組既可作為水力發(fā)電機(jī)，又可作為抽水水泵電動(dòng)機(jī)，既可提供電力，又可作為電力負(fù)載。這是發(fā)電電動(dòng)抽水蓄能系統(tǒng)與常規(guī)抽水蓄能系統(tǒng)顯著不同之處。

目前可變速抽水蓄能機(jī)組主要有兩種，一種是同步發(fā)電抽水蓄能機(jī)組，另一種是雙饋抽水蓄能機(jī)組。然而，上述二者均有明顯缺點(diǎn)。同步發(fā)電抽水蓄能機(jī)組需要配置全功率控制器，由于抽水蓄能電站單機(jī)機(jī)組容量大，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)成本高。雙饋抽水蓄能機(jī)組有電刷和滑環(huán)裝置，其轉(zhuǎn)子部件維護(hù)成本高，安全可靠性差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種分布式山頂抽水蓄能電站的無(wú)刷雙饋發(fā)電電動(dòng)系統(tǒng)。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的：

本發(fā)明包括排水管、抽水管、上蓄水庫(kù)、下蓄水庫(kù)、無(wú)刷雙饋發(fā)電電動(dòng)系統(tǒng)，所述排水管設(shè)置于所述上蓄水庫(kù)的排水口和所述下蓄水庫(kù)的進(jìn)水口之間，所述下蓄水庫(kù)的排水口與所述上蓄水庫(kù)的進(jìn)水口連接，所述無(wú)刷雙饋發(fā)電電動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)電驅(qū)動(dòng)端連接在所述排水管內(nèi)，所述無(wú)刷雙饋發(fā)電電動(dòng)系統(tǒng)的抽水端連接在所述抽水管上，所述排水管與所述抽水管之間設(shè)置多組所述無(wú)刷雙饋發(fā)電電動(dòng)系統(tǒng)。