[發明專利]一種直驅式重力儲能系統及其優化方法

在審

• 申請號: 202211735399.9
• 申請日: 2022-12-31
• 公開（公告）號: CN116505666A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 張潤濤;王向東;郝曉光;張志猛;李子璠
• 申請（專利權）人: 國網河北省電力有限公司電力科學研究院;國家電網有限公司;國網河北能源技術服務有限公司
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00;G06F30/17;H02J3/28;H02P21/00;F03G3/00;H02K7/18;H02K7/14;H02K7/10
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙) 11689
• 代理人: 王萍

一種電機直驅式重力儲能系統及其優化方法，系統包括：電機，機械傳動結構；電機轉子與機械傳動結構同軸相連；電機直驅式重力儲能系統包括：變流器；電機經變流器并網；根據電機的電磁轉矩、定子磁鏈以及定子側dq軸電壓，確定定子磁鏈所在的扇區；查詢扇區開關狀態表確定變流器的PMW調制電壓；根據PMW調制電壓控制變流器開關管的導通或關斷狀態進行定子磁鏈定向，實現電機的低頻調速控制。本發明提出的一種電機直驅式重力儲能系統作為新型儲能技術的典型代表，不含液力變矩器等減速結構，具有結構簡單、效率高等優勢，可以應用于重力儲能裝置設計與優化等應用場景。

技術領域

本發明屬于新型儲能技術領域，具體地，涉及一種直驅式重力儲能系統及其優化方法。

背景技術

新型儲能是構建新型電力系統的重要技術和基礎裝備，是實現碳達峰碳中和目標的重要支撐，也是催生國內能源新業態、搶占國際戰略新高地的重要領域。隨著新能源的大量開發利用，全國范圍內大量電網已初步形成傳統能源發電與新能源發電并存、集中式發電與分布式發電協調發展的格局。以風光為代表的大規模新能源并網既是現代電力系統的主要特征之一，也是其安全運行的核心挑戰。

重力儲能技術作為新型儲能技術的重要組成部分，是指通過輸運提升重物，將富裕電能轉換、存儲為重物的勢能，在電網需要電能時刻將重物下放，實現勢能向電能的轉換，其具備環境友好、布置靈活、壽命長、無自放電等顯著優勢。如何保障新能源發電規模有序、穩定可靠、靈活高效地接入電力系統，對于進一步發展新能源技術，減少碳排放、達成碳中和有很大的推動作用。

因此，研究發展重力儲能技術等新型儲能技術是當今電力系統轉型升級的重要任務，對提升電力系統調頻動態性能，確保電網運行的可靠性和穩定性具有重要意義。

現有技術中的深井重力儲能裝置或高效重力儲能裝置，電機與重物之間需要配置減速器，通過減速器對重物下降時進行減速控制，這導致一定的能耗損失，降低了儲能系統整體效率。

發明內容

為解決現有技術中存在的不足，本發明提供一種直驅式重力儲能系統及其優化方法，作為新型儲能技術的典型代表，不含液力變矩器等減速結構，具有結構簡單、效率高等優勢，可以應用于重力儲能裝置設計與優化等應用場景。

本發明采用如下的技術方案。

本發明提出了一種電機直驅式重力儲能系統，包括：電機，機械傳動結構；電機轉子與機械傳動結構同軸相連。

電機直驅式重力儲能系統包括：變流器；電機經變流器并網；根據電機的電磁轉矩、定子磁鏈以及定子側dq軸電壓，確定定子磁鏈所在的扇區；查詢扇區開關狀態表確定變流器的PMW調制電壓；根據PMW調制電壓控制變流器開關管的導通或關斷狀態進行定子磁鏈定向，實現電機的低頻調速控制。

電機直驅式重力儲能系統還包括：支撐結構；

當電機布置在支撐結構的上方時構成電機高置式重力儲能系統，當電機布置在支撐結構的下方時構成電機低置式重力儲能系統。

電機高置式重力儲能系統中，機械傳動結構包括：絞盤，制動器，鋼繩，重物；其中，絞盤與制動器同軸相連，絞盤通過鋼繩與重物相連，并且絞盤和制動器也布置在支撐結構的上方。

電機低置式重力儲能系統中，機械傳動結構包括：絞盤，制動器，鋼繩，重物，滑輪；其中，絞盤與制動器同軸相連，絞盤通過鋼繩與滑輪相連，鋼繩上固定重物，并且絞盤和制動器也布置在支撐結構的下方，滑輪吊裝在支撐結構內。

變流器包括：機側換流器，網側換流器；電機轉子經機側換流器和網側換流器接入電網，電機轉子還接入電機轉速傳感器；

機側換流器連接機側換流器控制器和電磁轉矩控制器，網側換流器連接網側換流器控制器和直流電壓/電網無功控制器。