[实用新型]一种经同步电机并网的大容量储能电站

权利要求书

1.一种经同步电机并网的大容量储能电站，其特征在于，包括：

所述储能电站由≥1个电站单元构成，电站单元由储能系统、PCS（能量转换系统）、第一电机、联轴器、第二电机组成，储能系统接入PCS，PCS接入第一电机，第一电机与第二电机通过联轴器联接形成电机组，第二电机为同步电机且并入中压、高压电网运行；

第二电机并网后通过调节自身励磁系统控制与电网之间的无功，发出或吸收无功功率；同时第二电机的转速受电网约束，PCS控制第一电机的运行状态，使第一电机工作于电动机状态或发电机状态；第一电机工作于电动机状态时，PCS从储能系统吸收直流电能驱动第一电机，第一电机通过联轴器带动第二电机并网发电，向电网输送有功功率；第一电机工作于发电机状态时，第二电机作为电动机运行，从电网吸收有功功率，带动第一电机发电，PCS把第一电机发出的交流电能转化为直流电能给储能系统充电；

电站单元实时地响应电网AGC（自动发电控制）、AVC（自动电压控制）指令或根据并网点电压、频率自主调节第一电机的运行状态和第二电机的自身励磁系统，向交流电网发出或吸收有功功率、无功功率，实现能量的双向流动和四象限运行，参与电力系统调频、调峰、调压，并作为电力系统的黑启动电源。

2.根据权利要求1所述的一种经同步电机并网的大容量储能电站，其特征为：

第一电机、第二电机都是三相交流电机，既可以作为电动机运行、又可以作为发电机运行；第一电机为永磁同步电机、同步电机、异步电机中的一种，第二电机为同步电机；

第一电机和第二电机具有相同的额定功率和额定转速，其额定转速为第二电机发出50Hz或60Hz交流电的同步转速；

第一电机和第二电机通过联轴器传递功率，具有电气隔离作用；第一电机和第二电机的额定电压相互独立； 第二电机通过中压、高压并网，第二电机的额定电压包括3.15kV，6.3kV，10.5kV，13.8kV，15.75kV，18kV及20kV。

3.根据权利要求1所述的一种经同步电机并网的大容量储能电站，其特征为：

储能系统由≥2个储能单元构成，1个储能单元包括1个储能装置和1个双向DC/DC变换器，储能装置包括电池组、超级电容，储能装置的正极、负极分别连接双向DC/DC变换器的输入正极、负极，双向DC/DC变换器的输出正极、负极为储能单元的正极、负极；

双向DC/DC变换器具有隔离式和非隔离式2种，其中隔离式双向DC/DC变换器的绝缘等级与所接入的第一电机的绝缘等级相同，使得储能装置与第一电机绝缘；

所述PCS具有MMC（模块化多电平）和级联H桥（CHC）2种拓扑结构，不同拓扑结构的PCS对应不同的储能单元接入方式：

基于MMC拓扑的PCS，具有三相6个桥臂，上下两个桥臂构成一相，上下桥臂连接点处引出导线接入第一电机的一相，每个桥臂由N个子模块（SM）和限流电抗组成；

基于MMC拓扑的PCS具有中压、高压直流母线，若干个储能单元通过串、并联的方式组成大容量储能系统后接入此直流母线；双向DC/DC变换器的输出端口作为储能装置与PCS的接口，控制为具有模拟内阻的电压源，其输出电压与其输出电流、模拟内阻有关，具体为输出电压=储能单元输出电流为零时输出电压减去模拟内阻乘以放电电流得出的电压或者加上模拟内阻乘以充电电流得出的电压；

基于级联H桥拓扑PCS，具有三相，三相接成星形，每一相接入第一电机的一相，每一相由N个H桥变流器串联而成，每个H桥变流器接入1个储能单元。

4.根据权利要求1所述的一种经同步电机并网的大容量储能电站，其特征在于：

电站单元的具有2种投入并网方式；

第一种从储能系统侧启动：储能系统为PCS提供直流电能， PCS驱动第一电机变频调速运行调节第二电机输出电压的频率和相位；并调节第二电机的自身励磁系统控制第二电机的输出电压，在第二电机输出电压与电网电压满足同期条件后投入并网；

第二种从电网侧启动：第二电机配置辅助启动装置，辅助第二电机作为电动机启动投入电网。