[发明专利]链式储能设备和储能电站

说明书

技术领域

本发明涉及电能技术领域，尤其是涉及一种链式储能设备以及储能电站。

背景技术

目前，储能技术研究及产业发展十分迅速，国家储能电站项目建设加速。当前，储能设备多采用电池储能技术，并采用蓄电池的梯次利用技术，使得蓄电池的利用率更高，投资回报率更高。

同时，在配电网中，存在很多非线性负载、冲击性负荷，这些非线性、冲击性负荷在运行过程中产生大量的无功和谐波，甚至与电网产生谐振，进一步引起电压波动、大电网谐振等各种电能质量问题。供电公司为了管控，根据该类问题制定了相应的国家标准，传统的方法会在设备末端或配电侧增加专用的补偿电容器、有源补偿设备等。然而，传统的方法仍然存在以下问题：(1)由三相负载不平衡所引起三相电流和电压不平衡；(2)由负荷引起的无功功率；(3)由非线性负荷引起的谐波；(4)由冲击性负荷及线路大阻抗引起的电压波动、闪变；(5)输电线路中存在的区域间阻尼震荡。

发明内容

为了解决现有技术中的有关技术问题，本发明提供一种链式储能设备以及储能电站。

为了实现上述目的，一方面，提供以下技术方案：

一种链式储能设备，其应用于电网；该设备包括三相线路，三相线路通过电抗器并联在电网上，或者通过隔离变压器串联在电网上；其中，每一相线路包括多个串联的链节和电能质量优化模块；电能质量优化模块用于平衡负荷产生的无功功率和谐波以及电网电压波动。

优选地，链节包括储能单元、DC/DC单元和H桥变流器；其中，DC/DC单元用于将储能单元输出的电压控制在恒定值，并将恒定值输入H桥变流器。

优选地，储能单元在交流输出侧串联，匹配电网电压后串联电抗器接入电网，并且包括：

电池；

DC/DC双向逆变器，与电池直接连接；

DC/AC逆变模组，与DC/DC双向逆变器相连。

优选地，电能质量优化模块包括：

电压传感器，用于检测电网电压的相位和电压峰值，并根据电网电压波动进行电压支撑和电压抑制；

电流传感器，用于根据电压的相位和峰值，计算无功功率和反谐波，平衡负荷产生的无功功率和谐波。

优选地，上述设备还包括第一检测模块；其中，第一检测模块用于通过电流传感器检测负荷侧是否有无功功率，并在检测到有无功功率时发出反向无功功率进行抵消。

优选地，上述设备还包括第二检测模块；其中，第二检测模块用于通过电流传感器检测负荷侧是否有谐波含量，并在检测到谐波含量时发出反向谐波进行抵消。

优选地，上述设备还包括第三检测模块；电网包括开关，开关分别与三相线路相连；其中，第三检测模块用于通过电压传感器检测开关的测量电压是否分别低于额定电压和第一电压限值且高于第二电压限值，若是，则根据电网阻抗计算补偿无功值进行电压支撑。

优选地，上述设备还包括第四检测模块；电网包括开关，开关分别与三相线路相连；其中，第四检测模块用于通过电压传感器检测开关的测量电压是否分别高于额定电压和第三电压限值且低于第四电压限值，若是，则根据电网阻抗计算补偿感性无功值进行电压抑制。

优选地，上述设备还包括评估模块，评估模块用于采集电网的电压信号，评估电网的低频波动，并利用线路阻抗和设备的无功功率发出反向阻尼波动进行抑制。

优选地，上述设备还包括第五检测模块；电网包括开关，开关分别与三相线路相连；其中，第五检测模块用于通过电压传感器检测开关的测量电压是否低于第五电压限值，若是，则断开开关，同步跟踪电网侧电压的相位及频率，并发出额定电压，为负荷供电。

优选地，上述设备还包括第六检测模块；电网包括开关，开关分别与三相线路相连；其中，第六检测模块用于通过电压传感器检测开关的测量电压是否低于第五电压限值，若是，则断开开关，同步跟踪电网侧电压的相位及频率，并发出额定电压，为负荷供电。

优选地，上述设备还包括第七检测模块；第七检测模块用于通过电压传感器检测开关的测量电压是否低于第五电压限值，若是，则断开开关，同步跟踪电网侧电压的相位及频率，并发出额定电压，为负荷供电。

优选地，上述设备还包括切换模块，用于在待机模式、电能优化模式和能量供给模式之间进行切换；其中，在待机模式中，电网给负荷供电；电能优化模式为电能质量优化模块工作的模式；在能量供给模式中，链式储能设备为负荷供电。

优选地，切换模块还用于使链式储能设备同时处于电能优化模式和能量供给模式，并还用于使链式储能设备从电能优化模式切换至待机模式。