[发明专利]包含一个直流链路的能量存储模块

说明书

技术领域

本发明涉及包含一个直流链路的能量存储模块，以及一种方法，用于控制这种能量存储模块。

背景技术

需要运行一个电网的能量由许多种不同类型的发电厂提供。在本文中，大多数的发电厂，例如核电站，燃煤发电厂，燃气发电厂，风力发电厂，沼气发电厂或太阳能发电厂仅仅是能源生产者，它们把能源送入非本地(或外部)的电网。非本地电网是，例如，运行于德国的传输网，例如为Amprion,50Hertz,Tennet及TransnetEnBW。这些传输网是欧洲互连网络的一部分。作为纯能源生产商，上述的发电厂不能吸收来自电网的剩余能量并把它存储，如果需要的话。与此相反，能量存储系统，可用于吸收能量并将之存储于电网。能量存储系统的例子为集中的能量存储系统，例如抽水蓄能电厂，或分散的能量存储系统，例如电池或飞轮能量存储系统。抽水蓄能电厂构成了主要的气象独立的能量存储系统，以便通常来说，它们总是可用的。集中的能量存储系统通常具有大容量的规格。为了向非本地电网提供运行储备，集中的能量存储系统，由于其可用的输出，是适合在非本地电网用于这样的目的的。抽水蓄能电厂可具有几百MW的输出，或者更多，这取决于它们的规模，虽然发电机通常用于在满载下发电，并因而可瞬时利用抽水蓄能电厂带有一对应效率水平的完全输出。此运行模式并未使它自身借出，用于稳定或改善电网中的本地网络质量，其中电网中具有的电力需求与抽水蓄能电厂能力相比，是微不足道的。

集中使用的电池存储系统当前正在建造中，并具有执行一引导操作的目的，用于网络稳定化(非地域性)任务(运行储备)。然而，被计划到现在的系统，没有实现任何区域性的目标。然而，从根本上说，电池存储系统，由于在输出，容量和老化之间它们固有的内在关系，不适合于这种包含每天多个负载周期的应用，并且它们由于温度影响，系统故障和错误操作而快速降级。为此，电池存储系统是具有非常高的维护费用的。此外，由于它们的高火灾和化学风险，电池存储系统对环境和/或水产生危险，因而需要广阔的安全防护资源。

分散的能量存储系统通常对本地电力需求的稳定进行优化，并且它们并不配置或限制提供运行储备，以支撑非本地电网。这些系统不能为满足所有电网的需要作出贡献。直到现在，分散的存储系统没有被互相连通，以形成一个局部或非局部的系统。

专利号为7,400,052B1的美国专利公开了一种负载暂态能量系统，一般情况下该系统仅通过网络中的中间直流总线充电作为主电源。如果主电源无法供电，那么负载会暂时通过同样连接于直流总线的暂态电源补充电能。在这种背景下，该暂态电源包括两个分离的瞬变电源，在网络故障时间为1秒内的情况下提供一个飞轮能量存储系统作为快捷的暂态电源，同时提供一个带有储气层的燃气轮机作为第二暂态电源以应对更长时间的网络故障。这里，在网络故障情况下，在第一次短暂的时间间隔中，完全是飞轮能量存储系统为直流总线供应电能，然而在接下来的第二次时间间隔中飞轮能量存储系统和燃气发电机站一起为直流总线供电，在接下来的第三次时间间隔中只有燃机发电机站为直流总线供电，而飞轮能量存储系统从直流总线中充电。因此，燃气发电机站也承担了为飞轮能量存储系统供电的任务——而一般情况下是通过电网为飞轮能量存储系统供电的——而电网在瞬态运行中并不可用。为了使这些储能装置可靠地完成他们的任务，这些装置必须被配以瞬态集合体，这样他们就可以在第一和第二时间间隔期间应付网络故障。在网络故障持续的时间更长的情况下，燃气发电机站作为能量来源自身能够完成暂态电能供应的任务，因而燃气发电机站必须被设计得足够大，而这又复杂化和限制了分散式储能单元的机动性，因而使它们的运行更困难。在这种情况下，供应商，也就是飞轮能量存储系统和燃气发电机站只在网络故障的情况下为直流总线充电，并且在编号为7,400,052B1的美国专利中，这并没有被用于在电网可用的情况下提供运行储备以支持外部电网。此外，飞轮能量存储系统的运行集合体并不是从直流总线中充电，因而它们需要一个独立电能供应。

由于这些原因，需要一种有效的，环境友好的，能失效保护和易于运行的能量存储系统。并且该系统有一个大的容量，根据需求，能为所连接的外部电网输入电能或从外部电网中获取电能，并且在网络故障情况下仍能为运行做好准备。

发明内容

在上述背景下，本发明目标在于提供一种有效的，环境友好的，能失效保护和易于运行的能量存储系统。该系统有一个大的容量，根据需求，能为所连接的外部电网输入电能或从外部电网中获取电能，并且在网络故障情况下仍能为运行做好准备。