[发明专利]一种黑启动的储能系统及方法

说明书

本发明公开了一种黑启动的储能系统及方法，包括空气压缩机、电动机、储气罐、膨胀机、发电机和变压器，空气压缩机与储气罐之间通过管道连接，储气罐出口管道接入膨胀机入口，空气压缩机和电动机通过传动轴一连接，发电机与膨胀机通过传动轴二相连，电动机与厂用电母线电连接，电动机与厂用电母线之间设置有空气开关，发电机与变压器电连接，发电机与变压器之间设置有电源开关，变压器与电网电相连。本发明提供的一种黑启动的储能系统，无辅助系统，在发电环节均采用手动控制，可以在电网全停状态下启动压缩空气释能向电网系统送电，实现电网系统黑启动功能。

技术领域

本发明属于储能技术领域，具体涉及一种黑启动的储能系统及方法。

背景技术

黑启动是指整个电网在经受大的扰动或故障而发生停电事故后，利用系统内部具有自启动能力的机组来逐步恢复系统，最终实现整个电力系统恢复正常运行状态的过程。自启动能力是指在没有外来电源供给的情况下，机组在规定的时间内从停机状态启动并具备向系统送电的能力。

压缩空气储能系统是分别通过压缩空气和空气膨胀实现储能和释能功能。在电量过剩时，启动压缩空气储能过程，消耗电能驱动压缩机运行，空气经压缩后进入压缩空气储气罐；电量紧缺时，启动压缩空气储能释能过程：储气罐内的高压空气进入膨胀机进行膨胀，驱动膨胀机旋转，带动发电机发电。压缩空气储能电站可以优化设计，通过手动控制拥有自启动能力，在电网系统故障后，作为黑启动电源参与电网的黑启动。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种黑启动的储能系统及方法，无辅助系统，在发电环节均采用手动控制，可以在电网全停状态下启动压缩空气释能向电网系统送电，实现电网系统黑启动功能。

本发明采取的技术方案为：一种黑启动的储能系统，包括空气压缩机、电动机、储气罐、膨胀机、发电机和变压器，空气压缩机与储气罐之间通过管道连接，储气罐出口管道接入膨胀机入口，空气压缩机和电动机通过传动轴一连接，发电机与膨胀机通过传动轴二相连，电动机与厂用电母线电连接，电动机与厂用电母线之间设置有空气开关，发电机与变压器电连接，发电机与变压器之间设置有电源开关，变压器与电网电相连。

优选的，上述膨胀机采用透平膨胀机，为单级结构或多级结构，轴承采用固体润滑。

优选的，上述空气压缩机入口处设置有80-200目的金属过滤网。

优选的，上述发电机为同步交流三相发电机，采用自励恒压励磁方式。

优选的，上述空气压缩机和储气罐之间管道上设置手动截止阀，储气罐与膨胀机之间管道上设置手动调节阀。

优选的，上述变压器低压侧为发电机机端电压，高压侧为电网接入点的电压。

一种黑启动的储能系统的控制方法，该方法为：电网正常供电时，合上电动机电源开关，启动电动机带动空气压缩机运行，开启储气罐进口手动截止阀，当储气罐罐内压力提升至P_je时，P_je为储气罐额定压力，关闭储气罐进口手动截止阀，停运空气压缩机，压缩空气储能系统处于备用状态；电网处于无电状态需要黑启动时，开启压缩空气储能系统发电释能阶段，手动开启进气手动调节阀，启动膨胀机带动发电机工作，当膨胀机转速达额定值，发电机机端电压达额定值时，合上发电机出口空气开关，向电网供电。

压缩空气储能系统发电释能阶段，根据电网需要调整进气手动调节阀开度，改变膨胀发电机输出功率。

当储气罐压力低于P_jl时，P_jl为储气罐最低负荷压力，关闭进气手动调节阀，断开发电机出口空气开关，系统停运。