提高风电并网系统暂态稳定和电能质量的储能装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种提高风电并网系统暂态稳定和电能质量的储能装置，可用于电力系统功率平滑及稳定控制，具有风电低电压故障穿越能力，对平滑风电场输出功率和端电压非常有效，可大幅提尚并网系统的暂态稳定和电能质量。
【背景技术】
[0002]目前，风电并入电力系统已成为趋势，但风电会因风速、风向等自然条件的变化而不能持续地、稳定地输出电能，当大量风电并入电网会对电力系统的稳定运行产生影响，基于系统稳定性和经济性考虑，系统需要存储一定数量的电能，用以应对突发事件。因此储能系统作为电力系统的必要能量缓冲环节其作用越来越重要，在各种储能技术中超级电容器储能脱颖而出，与超导储能相比其控制过程更为简单，与飞轮储能相比其可靠性极高、与电池相比其充放电次数高、寿命长、电压范围广，超级电容器储能低成本、低维护、寿命长、环境友好、可以在短时间内充电完毕，并能提供大能量的特点，用于电力系统稳定性、电力质量和UPS方面非常合适。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于，设计一种提高风电并网系统暂态稳定和电能质量的储能装置；它是利用超级电容器组件阵列将能量以电场能的形式储存起来，当能量紧急缺乏或需要时，再将存储的能量通过控制系统释放出来，准确快速地补偿系统所需要的有功和无功，从而实现电能的平衡、稳定控制。
[0004]为达到上述目的，本实用新型的技术方案是:提高风电并网系统暂态稳定和电能质量的储能装置，包括超级电容器组(l)、Buck/B00St直流变换器⑵和PffM电压源变流器
(3)，超级电容器组(I)和Buck/Boost直流变换器(2)相连接，Buck/Boost直流变换器(2)和PffM电压源变流器(3)相连接。
[0005]所述的超级电容器组(I)由多个单体超级电容器串并联组成，超级电容器组(I)易于充电和放电，端电压变化范围大，其充电电压可达400V以上。
[0006]所述的Buck/Boost直流变换器(2)是双向非隔离型DC-DC变换器。Buck/Boost直流变换器(2)没有隔离、绝缘的要求，器件数量少，造价低廉，没有变压器损耗，效率高，易于包装和集成，控制电路简单，通过Buck/Boost直流变换器(2)与超级电容器组(I)之间进行能量交换。
[0007]所述的PffM电压源变流器(3)采用PWM技术，可实现电能双向流动，当电能由电网流向负载时，处于整流状态，当电路向电网回馈电能时，处于逆变状态。
[0008]所述的PffM电压源变流器(3)具有电能双向流动的功能，其直流侧采用电容滤波，并进行储能，使整个变流器呈现低阻抗的电压源特性。
[0009]所述的PffM电压源变流器(3)在交流电力系统和超级电容器组⑴间提供电力电子接口，通过PWM电压源变流器(3)可使直流链电压和电网电压维持恒定。
[0010]本实用新型的有益效果是:该提高风电并网系统暂态稳定和电能质量的储能装置，由于采用超级电容器组(I)储能，它不仅可以平滑风力发电机组的输出功率，还可以调节端电压输出，当主电源中断或由于接触不良等原因引起系统电压降低时，超级电容器组
(I)就可以起后备补充作用；采用Buck/Boost直流变换器(2)可对有功功率进行控制；采用PffM电压源变流器(3)可控制母线电压和电网无功功率。该装置不仅可用于电力系统功率平滑及稳定控制，对平滑风电场输出功率和端电压非常有效，具有良好的实际应用前景。
【附图说明】
[0011]图1超级电容器组储能装置。
[0012]图2超级电容器组。
[0013]图3 Buck/Boost直流变换器。
[0014]图4 PffM电压源变流器。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和实施例对本实用新型专利进一步说明。
[0016]图1中，超级电容器组(I)和Buck/Boost直流变换器(2)相连接，Buck/Boost直流变换器(2)和PffM电压源变流器(3)相连接。
[0017]图2中，所述的超级电容器组⑴由多个单体超级电容器串并联组成，可进行能量储存和释放，多个超级电容器串联后再并联，既可以减少内阻，又可以提高装置的电压；单体超级电容器采用等效内电阻小、较高比表面积、稳定化学形状和低廉费用的活性炭来制备，每个单体超级电容器可用一个等效电阻和理想电容器串联组成。
[0018]图3中，所述的Buck/Boost直流变换器⑵是双向非隔离型DC-DC变换器，直流母线通过Buck/Boost直流变换器(2)与超级电容器组(I)之间进行能量交换。
[0019]图3中，所述的Buck/Boost直流变换器(2)没有隔离、绝缘的要求，器件数量少，造价低廉，没有变压器损耗，效率高，易于包装和集成，控制电路简单。
[0020]图4中，所述PffM电压源变流器⑶采用PWM技术，可实现电能双向流动，当电能由电网流向负载时，处于整流状态，当电路向电网回馈电能时，处于逆变状态。
[0021]图4中，所述的PffM电压源变流器(3)具有电能双向流动的功能，其直流侧采用电容滤波，并进行储能，使整个变流器呈现低阻抗的电压源特性。
[0022]图4中，所述的PffM电压源变流器(3)在交流电力系统和超级电容器组⑴间提供电力电子接口，通过PWM电压源变流器(3)可使直流链电压和电网电压维持恒定。
[0023]本实用新型专利所描述的提高风电并网系统暂态稳定和电能质量的储能装置，不仅可用于电力系统功率平滑及稳定控制，对平滑风电场输出功率和端电压非常有效，可大幅提尚并网系统的暂态稳定和电能质量。
【主权项】
1.提高风电并网系统暂态稳定和电能质量的储能装置，其特征在于:包括超级电容器组(I)、Buck/Boost直流变换器(2)和PffM电压源变流器(3)，超级电容器组(I)和Buck/Boost直流变换器(2)相连接，Buck/Boost直流变换器(2)和PffM电压源变流器(3)相连接。2.根据权利要求1所述的提高风电并网系统暂态稳定和电能质量的储能装置，其特征在于:所述的超级电容器组(I)由多个单体超级电容器串并联组成。3.根据权利要求1所述的提高风电并网系统暂态稳定和电能质量的储能装置，其特征在于:所述的Buck/Boost直流变换器(2)是双向非隔离型DC-DC变换器。4.根据权利要求1所述的提高风电并网系统暂态稳定和电能质量的储能装置，其特征在于:所述的PWM电压源变流器(3)具有电能双向流动的功能，其直流侧采用电容滤波，并进行储能，使整个变流器呈现低阻抗的电压源特性。
【专利摘要】提高风电并网系统暂态稳定和电能质量的储能装置，包括超级电容器组（1）、Buck/Boost直流变换器（2）和PWM电压源变流器（3）。其中超级电容器组（1）由多个单体超级电容器串并联组成，可进行能量储存和释放；Buck/Boost直流变换器（2）采用双向非隔离型直流变换器，与超级电容器组（1）之间进行能量交换；PWM电压源变流器（3）采用PWM技术，可实现电能双向流动。该装置不仅可用于电力系统功率平滑及稳定控制，对平滑风电场输出功率和端电压非常有效，可大幅提高并网系统的暂态稳定和电能质量，具有良好的实际应用前景。
【IPC分类】H02J3/32
【公开号】CN204886203
【申请号】CN201520337571
【发明人】匡洪海, 李圣清, 张曙云, 曾丽琼
【申请人】湖南工业大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年5月25日