[发明专利]一种具有无功补偿功能的混合液流储能系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种储能系统，具体涉及一种基于超级电容和液流电池的混合储能系统。

背景技术

随着分布式新能源并网发电的日益普及，分布式发电容量在整个电力系统中所占的比重将越来越大。但风能、太阳能等各种分布式发电是一种间歇性能源，受气候和环境的影响严重，输出功率具有不稳定性和不完全可控性。大规模分布式并网装置的投入，对电力系统的电能质量、稳定性和安全运行都将造成无法忽略的影响。因此,分布式发电系统接入交流电网，需要配置一定容量的储能装置，以确保其供电的持续性和可靠性。

目前正在研究的储能技术有超导储能技术、超级电容器储能技术、飞轮储能技术等。当前对储能技术的研究还包括①：对钒液流电池进行了理论分析和研究，并建立等效电路模型，分析钒液流电池储能系统在平抑风电波动的运用；例如在微交流电网模式下钒液流电池逆变器的控制策略。②：对超级电容器储能的基本特性进行研究，阐述超级电容器的一种基于实验数据的建模方法，从而分析超级电容器在不同系统中的应用。国内外专家学者详细分析了各种储能技术在电力系统的地位和作用，对相关储能优缺点与关键技术等进行了较全面的综述，并对储能技术应用的经济性做了比较；综合各项技术特征和经济效益比较,化学储能在分布式发电并网中的运用，至今仍然是经济有效的方式之一。

其中，液流电池具有能量密度高、寿命长、可靠性高、无污染排放和噪音，建设周期短，运行和维护费较低的优点，且当液流电池需要扩容时只需要储能液罐的体积，非常适合在电力系统中使用。如果将液流电池和超级电容混合使用，使超级电容反应快速性的优点与液流电池能量密度高的优点相结合，或显著提高储能系统在电力适用性；同时储能系统与直流-交流变换器结合工作，既能够为交流电网提供有功功率，也能为交流电网提供无功补偿功能，突破传统储能系统只提供有功功率的局限性，改善储能系统的可靠性和经济性，是未来储能在交流电网中大规模应用之一。

中国专利CN101882813B中公开了一种混合储能系统中，为了给直流负荷供电，减少蓄电池的充放电次数，达到减小蓄电池的容量和延长电池寿命的作用。然而该混合储能系统只适用于直流负荷供电系统。中国专利CN101170205A公开了一种离子电池-超级电容混合储能光伏系统，为了吸收光伏电池输出能量；先通过给超级电容充电，再给锂离子电池充电。当负荷需要功率时，先释放超级电容中能量，当超级电容中能量不足时，再释放锂离子电池中能量。该系统只能适用于独立非并网系统中，且锂离子电池无液流电池机械启动时间差问题，也不能为交流电网提供无功功率补偿功能。

因此提供一种基于化学储能的分布式发电储能系统，确保其供电的持续性和可靠性显得尤为重要。

发明内容

为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种具有无功补偿功能的混合液流储能系统，其特征在于，所述系统包括通过直流断路器组相连的液流电池储能系统和超级电容器组；所述超级电容器组通过双向直流/交流变换器与交流电网相连。

优选的，所述双向直流/交流变换器依次通过升压变压器、交流断路器与所述交流电网相连；

优选的，所述直流断路器组依据分布式并网发电系统的实际工况调整直流断路器的连接方式，从而将所述液流电池储能系统和所述超级电容器组接入所述交流电网；

若所述分布式并网发电系统的负荷突然增大，则所述直流断路器组将所述超级电容器组接入交流电网向负荷供电；若所述分布式并网发电系统向负荷持续供电，则所述直流断路器组将所述液流电池储能系统和所述超级电容器组同时接入交流电网向负荷供电；

若所述分布式发电系统的交流电网能量瞬时增高，所述双向直流/交流变换器将所述交流电网能量存储到所述超级电容器组；若所述分布式发电系统的交流电网能量持续增高，所述双向直流/交流变换器将所述交流电网能量同时存储到所述液流电池储能系统和所述超级电容器组；

优选的，所述超级电容器组为由单体超级电容器串联或并联组成；所述单体超级电容器为双电层超级电容器或电化学超级电容器；

优选的，所述双向直流/交流变换器包括整流电路、滤波电感和功率控制电路；所述整流电路采用三相半桥拓扑结构或三相全桥拓扑结构或单相H桥拓扑结构；所述整流电路的电力电子器件为IGBT、MOSFET或GTO；。

优选的，所述功率控制电路包括整流电路输出值采样模块、控制模块和PWM脉冲调制模块；