并网发电系统的制作方法

本申请涉及电网调节，尤其涉及一种并网发电系统。

背景技术：

1、传统的发电模式主要是火电厂燃烧化石燃料驱动燃气轮机组进行发电。随着新能源发电的装机量不断增加，传统化石燃料发电的装机量不断减少。目前的新能源电网的惯量主要来自逆变装置和虚拟惯量控制算法生成的虚拟惯量，虚拟惯量无法做到与交流电网的自然耦合运行，导致无法响应交流电网的扰动，无法做到自主支持交流电网的频率稳定性；目前的新能源发电系统中配备飞轮储能系统，然而飞轮储能系统中的储能飞轮的存储容量有限，无法长时间大容量输出电能。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供了一种并网发电系统，用于解决现有技术中的新能源并网中，虚拟惯量无法做到与交流电网的自然耦合运行，导致无法响应交流电网的扰动，同时飞轮储能系统中的储能飞轮的存储容量有限，无法长时间大容量输出电能的技术问题。

2、本申请提出了一种并网发电系统，所述并网发电系统包括：系统控制器、第一发电子系统、第二发电子系统和并网开关，所述第一发电子系统包括依次连接的化学电池阵列、储能飞轮阵列、电机逆变器和同步电机对，所述第二发电子系统包括依次连接的化学电池阵列和双向变流器；

3、所述化学电池阵列用于与发电单元连接并从所述发电单元取电，所述同步电机对与所述并网开关连接并能够经所述并网开关与交流电网连接，所述双向变流器与所述并网开关连接并能够经所述并网开关与交流电网连接；

4、所述系统控制器与所述第一发电子系统、所述第二发电子系统和所述并网开关连接；

5、其中，所述第一发电子系统的电流方向为从所述化学电池阵列到所述交流电网的单向流向，所述第二发电子系统的电流方向为双向流向。

6、进一步地，所述并网发电系统还包括：取电开关，所述取电开关连接在所述发电单元与所述化学电池阵列之间。

7、进一步地，所述并网发电系统还包括：检测装置，所述检测装置用于检测所述交流电网的电网瞬时频率，所述检测装置还用于检测所述化学电池阵列对应的第一剩余能量数据和所述储能飞轮阵列对应的第二剩余能量数据。

8、进一步地，所述同步电机对包括：同步电动机和同步发电机，所述同步电动机和所述同步发电机同轴刚性连接；所述同步电动机与所述电机逆变器连接，所述同步电动机能够带动所述同步发电机同步转动发电，所述同步发电机与所述并网开关连接并能够经所述并网开关与交流电网连接。

9、进一步地，所述同步电机对还包括：联轴器，所述联轴器连接在所述同步电动机和所述同步发电机之间。

10、进一步地，所述第一发电子系统还包括第一并网变压器，所述第一并网变压器的输入端与所述同步电机对连接，所述第一并网变压器的输出端与所述并网开关连接并能够经所述并网开关与所述交流电网连接；和/或，

11、所述第二发电子系统还包括第二并网变压器，所述第二并网变压器的输入端与所述双向变流器连接，所述第二并网变压器的输出端与所述并网开关连接并能够经所述并网开关与所述交流电网连接。

12、进一步地，所述储能飞轮阵列包括：多个储能飞轮单元、多个双向储能变流器和储能飞轮阵列控制器，所述储能飞轮单元与所述双向储能变流器一一对应，所述储能飞轮阵列控制器与各个所述双向储能变流器连接；所述化学电池阵列通过所述双向储能变流器向所述储能飞轮单元充电，所述储能飞轮单元通过所述双向储能变流器向所述电机逆变器提供电能。

13、进一步地，所述发电单元为新能源发电站。

14、进一步地，所述化学电池阵列为锂电池阵列。

15、进一步地，所述第一发电子系统和所述第二发电子系统共用同一所述化学电池阵列，或者，所述第一发电子系统和所述第二发电子系统的所述化学电池阵列分别独立设置。

16、实施本申请实施例，将具有如下有益效果：

17、(1)通过同步电机对实现了对所述交流电网的惯量响应，为交流电网提供了足够的机械惯量支撑能力，从而能够做到与交流电网的自然耦合运行，以及能够响应交流电网的扰动，避免受到电网侧的负载瞬间变化的冲击，提高了电网的稳定性。

18、(2)通过化学电池阵列用于与发电单元连接并从所述发电单元取电，储能飞轮阵列从化学电池阵列取电，化学电池阵列具有长时间大容量的储能需求的优点，储能飞轮阵列具有能够短时输出大功率的优点，通过化学电池阵列和储能飞轮阵列的配合，同时满足了长时间大容量输出和短时输出大功率的需求。

19、(3)相对只通过第一发电子系统实现一条路径的并网，本申请通过第一发电子系统、第二发电子系统实现两条路径的并网，在用电高峰时能够满足后端负载的用电需求。

技术特征：

1.一种并网发电系统，其特征在于，所述并网发电系统包括：系统控制器、第一发电子系统、第二发电子系统和并网开关，所述第一发电子系统包括依次连接的化学电池阵列、储能飞轮阵列、电机逆变器和同步电机对，所述第二发电子系统包括依次连接的化学电池阵列和双向变流器；

2.如权利要求1所述的并网发电系统，其特征在于，所述并网发电系统还包括：取电开关，所述取电开关连接在所述发电单元与所述化学电池阵列之间。

3.如权利要求1所述的并网发电系统，其特征在于，所述并网发电系统还包括：检测装置，所述检测装置用于检测所述交流电网的电网瞬时频率，所述检测装置还用于检测所述化学电池阵列对应的第一剩余能量数据和所述储能飞轮阵列对应的第二剩余能量数据。

4.如权利要求1所述的并网发电系统，其特征在于，所述同步电机对包括：同步电动机和同步发电机，所述同步电动机和所述同步发电机同轴刚性连接；所述同步电动机与所述电机逆变器连接，所述同步电动机能够带动所述同步发电机同步转动发电，所述同步发电机与所述并网开关连接并能够经所述并网开关与交流电网连接。

5.如权利要求4所述的并网发电系统，其特征在于，所述同步电机对还包括：联轴器，所述联轴器连接在所述同步电动机和所述同步发电机之间。

6.如权利要求1所述的并网发电系统，其特征在于，所述第一发电子系统还包括第一并网变压器，所述第一并网变压器的输入端与所述同步电机对连接，所述第一并网变压器的输出端与所述并网开关连接并能够经所述并网开关与所述交流电网连接；和/或，

7.如权利要求1所述的并网发电系统，其特征在于，所述储能飞轮阵列包括：多个储能飞轮单元、多个双向储能变流器和储能飞轮阵列控制器，所述储能飞轮单元与所述双向储能变流器一一对应，所述储能飞轮阵列控制器与各个所述双向储能变流器连接；所述化学电池阵列通过所述双向储能变流器向所述储能飞轮单元充电，所述储能飞轮单元通过所述双向储能变流器向所述电机逆变器提供电能。

8.如权利要求1所述的并网发电系统，其特征在于，所述发电单元为新能源发电站。

9.如权利要求1所述的并网发电系统，其特征在于，所述化学电池阵列为锂电池阵列。

10.如权利要求1所述的并网发电系统，其特征在于，所述第一发电子系统和所述第二发电子系统共用同一所述化学电池阵列，或者，所述第一发电子系统和所述第二发电子系统的所述化学电池阵列分别独立设置。

技术总结
本申请实施例公开了一种并网发电系统，其中，第一发电子系统包括依次连接的化学电池阵列、储能飞轮阵列、电机逆变器和同步电机对，第二发电子系统包括依次连接的化学电池阵列和双向变流器；化学电池阵列与发电单元连接，同步电机对与并网开关连接以与交流电网连接，双向变流器与并网开关连接以与交流电网连接；系统控制器与第一发电子系统、第二发电子系统和并网开关连接；第一发电子系统的电流方向为从化学电池阵列到交流电网的单向流向，第二发电子系统的电流方向为双向流向，通过同步电机对实现了对交流电网的惯量响应，且多发电路径的并网发电系统能够同时满足长时间大容量输出和短时输出大功率的需求。

技术研发人员：关东英,鄢秋亮,刘东,贺智威,白宁,杨晶
受保护的技术使用者：国电投坎德拉（北京）新能源科技有限公司
技术研发日：20230612
技术公布日：2024/1/15