[發明專利]一種物理儲能矩陣式裝置

在審

• 申請號: 202211405705.2
• 申請日: 2022-11-10
• 公開（公告）號: CN115800334A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 武新章;張冬冬;羅濤;郭平輝;乙加偉
• 申請（專利權）人: 浙江超精電機科技有限公司
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J3/30;H02J15/00;H02J1/16;F01K27/00;F01D15/10
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 王鑫康

本發明公開了一種物理儲能矩陣式裝置，包括網側變換器以及與網側變換器連接的機側變換器，網側變換器與電網連接，網側變換器將電網的交流電轉換為直流電后輸入機側變換器，機側變換器根據輸入的直流電大小進行升壓或降壓后輸送給功率飛輪儲能裝置、能量飛輪陣列儲能裝置或壓縮空氣儲能裝置；本發明通過設置功率飛輪儲能裝置、能量飛輪陣列儲能裝置和壓縮空氣儲能裝置進行多儲能裝置結合，可以有效應對不同等級的電網儲能需求，在控制器的協調控制下，可以應對更為復雜的電網需求，既可以應對大功率沖擊，也可以調峰調頻，更能長時間高效率大容量的儲能，提高儲能裝置的儲能上限。

技術領域

本發明涉及儲能技術領域，尤其涉及一種物理儲能矩陣式裝置。

背景技術

儲能是推動主體能源向可再生能源更替的關鍵技術，隨著新能源發電量的占比越來越高，儲能技術是制約目前可再生能源大規模利用的主要瓶頸，儲能能夠平抑電網波動，提升傳統電力系統靈活性、經濟性和安全性。飛輪儲能系統是一種機械能和電能互相轉換的儲能裝置，可以作為一種調頻調峰手段快速補償電網的功率不平衡，也可以承受大功率沖擊用于牽引列車的啟動與剎車。壓縮空氣儲能通過壓縮空氣儲存電能，發電時通過將高壓空氣釋放經膨脹機與發電機做功發電，適合大容量和長時間電能存儲。飛輪儲能與壓縮空氣儲能結合的物理儲能裝置能夠應對目前復雜的電網環境，為可再生能源大規模接入電網提供堅實的基礎，然而，現有技術大多針對單一的儲能裝置，只能滿足一部分電網或者微網需求。

例如，中國專利CN113931825A公開了一種壓縮空氣儲能系統，在釋能的同時，經過集熱單元RR的空氣包括兩部分，一部分是由儲氣室AS釋放的空氣，另一部分是通過再循環過程流入的空氣，換言之，經過集熱單元RR的空氣流量變大，集熱單元RR能充分吸收外界熱源，因此本發明的壓縮空氣儲能系統，能實現對外界熱源的充分利用，再將外界熱源通過集熱單元RR吸收以后，可以促進膨脹機膨脹做功，提升做功效果；然而，該儲能系統依然采用單一的儲能裝置，無法進行電網大功率的儲能調節。

發明內容

本發明主要解決現有的技術中無法進行電網大功率的儲能調節的問題；提供一種物理儲能矩陣式裝置，適用于不同電壓等級的直流電網以及交流電網，具有瞬時大功率支撐。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：一種物理儲能矩陣式裝置，包括網側變換器以及與網側變換器連接的機側變換器，所述網側變換器與電網連接，所述網側變換器將電網的交流電轉換為直流電后輸入機側變換器，所述機側變換器根據輸入的直流電大小進行升壓或降壓后輸送給功率飛輪儲能裝置、能量飛輪陣列儲能裝置或壓縮空氣儲能裝置。

作為優選，所述的功率飛輪儲能裝置與壓縮空氣儲能裝置之間設置有功率壓縮變換器，所述功率壓縮變換器的輸入端與功率飛輪儲能裝置連接，所述功率壓縮變換器的輸出端與壓縮空氣儲能裝置連接。

作為優選，所述的能量飛輪陣列儲能裝置與壓縮空氣儲能裝置之間設置有陣列壓縮變換器，所述陣列壓縮變換器的輸入端與功率飛輪儲能裝置連接，所述陣列壓縮變換器的輸出端與能量飛輪陣列儲能裝置連接。

作為優選，還包括控制器，所述控制器包括信號接收模塊、主控板、通信模塊、同步電動/發電機控制板、機側變換器控制板和網側變換器控制板；所述信號模塊接收總線傳遞過來的電機轉速、電機電壓、電機電流、儲氣裝置容量信號以及電壓采集線路采集到的母線電壓信號，并將所有信號傳遞給主控板；所述通信模塊接收電網傳遞的儲能或放電信號；所述主控板根據信號模塊傳遞的信號判斷功率飛輪儲能裝置、能量飛輪陣列儲能裝置以及壓縮空氣儲能裝置的狀態，并根據通信模塊傳遞的儲能或放電信號發送指令給同步電動/發電機控制板、機側變換器控制板或網側變換器控制板。

作為優選，所述的能量飛輪陣列儲能裝置包括若干個飛輪，每個飛輪均連接一個永磁同步電動/發電機，每個所述飛輪均包括飛輪本體、軸承、真空室和真空泵，所述飛輪本體與軸承連接，所述軸承與永磁同步電動/發電機連接，所述飛輪本體與軸承均設置在真空室內，所述真空室與真空泵連接，所述真空泵用于抽取空氣使真空室保持真空環境。