[发明专利]一种压缩空气储能发电系统及其调相控制方法

说明书

本发明公开了一种压缩空气储能发电系统及其调相控制方法，系统包括：压缩空气储能装置、发电机、全控励磁装置以及控制电路；发电机的机端与电网相连，压缩空气储能装置与发电机的转子相连，全控励磁装置与发电机的励磁绕组相连，全控励磁装置还与发电机的机端相连，控制电路与全控励磁装置的各全控器件分别相连，控制电路还与压缩空气储能装置以及发电机的机端相连；控制电路用于获取开关信号和控制信号；压缩空气储能装置用于调节其透平的转速或断开与转子的连接；全控励磁装置用于直接向电网吸收或注入无功功率，并调节发电机的励磁电流以间接向电网吸收或注入无功功率。本发明能够提高向电网提供无功支撑的能力，并降低电网运行成本。

技术领域

本发明属于电力系统领域，更具体地，涉及一种压缩空气储能发电系统及其调相控制方法。

背景技术

规模化开发、集中式并网和大规模跨区输送是中国可再生能源开发利用的主要方式。然而，风、光等可再生能源固有的间歇性、波动性特点使其并网消纳困难，导致弃风、弃光现象严重。此外，电网负荷峰谷差随着电力需求的增长亦有逐步扩大的趋势。大规模储能作为支撑电力系统安全稳定运行、实现削峰填谷、促进可再生能源高效消纳的关键技术，得到能源电力行业的高度关注。其中，压缩空气储能系统使用寿命长、存储容量大且对地理条件要求相对较低、成本与抽水蓄能可比拟，是一种极具发展潜力的大规模物理储能方式，有望成为解决弃风/弃光/弃水问题、实现能量大规模时空转移和改善能源结构的最佳选择。

随着多项特高压直流输电工程相继投运，中国特高压交直流混联电网已初具规模。西北等非水可再生能源汇集区及华东、珠三角等大比例直流受电地区集中出现，使得电网结构和特性发生较大变化。部分地区动态无功补偿能力下降，电压支撑能力不足的问题日益凸显，对电网安全稳定运行造成严重威胁，客观上要求大容量直流输电必须匹配大规模动态无功，相比SVC(static var compensator，静止无功补偿器)和STATCOM(staticsynchronous compensator，静止同步补偿器)以及同步调相机均可用于匹配大规模动态无功。相比于其他无功补偿装置，同步调相机具有更加优越的性能，特别是其短时过载能力对故障情况下的系统电压有很强的支撑作用。由于运维工作量大及电能损耗高，同步调相机的年运行费用较高。

此外，传统的压缩空气储能发电系统中发电机容量较小，不能同时发出大量的有功和无功，向电网提供无功支撑的能力较弱。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种压缩空气储能发电系统及其调相控制方法，其目的在于，提高压缩空气储能发电系统向电网提供无功支撑的能力，并降低电网运行成本。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种压缩空气储能发电系统，包括：压缩空气储能装置、发电机、全控励磁装置以及控制电路；

发电机的机端与电网相连，压缩空气储能装置与发电机的转子相连，全控励磁装置与发电机的励磁绕组相连，全控励磁装置还与发电机的机端相连，控制电路与全控励磁装置的各全控器件分别相连，控制电路还与压缩空气储能装置以及发电机的机端相连；

控制电路用于根据指令信号和反馈信号获取用于控制全控励磁装置中全控器件开断的开关信号以及用于控制压缩空气储能装置的控制信号；压缩空气储能装置用于根据控制信号在发电运行时调节其透平的转速以实现其内部压缩空气储能与转子机械能之间的相互转换，并在调相运行时断开与转子的连接；全控励磁装置用于根据开关信号直接向电网吸收或注入无功功率，并调节发电机的励磁电流以通过发电机间接向电网吸收或注入无功功率，从而提高系统向电网提供无功支撑的能力。

本发明所提供的压缩空气储能发电系统，由于采用了基于全控器件的全控励磁装置，相比于传统的压缩空气储能发电系统拥有更多的阻尼，由此提高了系统发电运行时的稳定性。