[发明专利]基于10kV能量路由器重构的变电站用电源系统及控制方法在审

专利信息
申请号: 202111029764.X 申请日: 2021-09-03
公开(公告)号: CN113726002A 公开(公告)日: 2021-11-30
发明(设计)人: 金林;冷旭东;罗平东;刘之尧 申请(专利权)人: 深圳市泰昂能源科技股份有限公司
主分类号: H02J11/00 分类号: H02J11/00;H02J3/46;H02J3/32;H02J3/06;H02J9/08;H02J7/35
代理公司: 北京淮海知识产权代理事务所(普通合伙) 32205 代理人: 李妮
地址: 518000 广东省深圳市宝*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 基于 10 kv 能量 路由 器重 变电站 用电 系统 控制 方法
【说明书】:

发明公开了一种基于10kV能量路由器重构的变电站用电源系统,包括:能量路由器,所述能量路由器由双向AC/DC电子固态变压器、单向DC/DC光伏电池阵列接口电路和双向DC/DC储能电池阵列接口电路组成,所述双向AC/DC电子固态变压器的一端与电网接口连接,另一端与DC汇流母线连接,所述单向DC/DC光伏电池阵列接口电路和所述双向DC/DC储能电池阵列接口电路与DC汇流母线连接;柔性交流电源系统,所述柔性交流电源系统与所述能量路由器引出的DC汇流母线连接;柔性直流电源系统,所述柔性直流电源系统与所述能量路由器引出的DC汇流母线连接;柔性通讯电源系统,所述柔性通讯电源系统与所述能量路由器引出的DC汇流母线连接。解决了变电站大规模接入光伏、储能后,影响电网安全可靠性运行的问题,同时优化了站用电源系统设计。

技术领域

本发明涉及柔性站用电源技术领域,特别涉及一种基于10kV能量路由器重构的变电站用电源系统及控制方法。

背景技术

现有变电站电源主要经10kV变压器降压为AC380V提供站用交流电源子系统,由站用交流电源AC/DC整流为DC220V/DC110V及蓄电池作为备用电源组成站用直流电源子系统,由交流正常供电、蓄电池后备的UPS子电源系统,由站用交流电源AC/DC整流为DC48V及蓄电池作为备用电源组成站用直流通信电源子系统。站用电源系统一般不包括光伏、储能系统,作为备用电源的蓄电池正常运行时长期处于浮充状态,规程要求蓄电池不能脱离直流母线。常规变电站用电源架构见附图3。

2020年9月22日,中国政府宣布采取更加有力的政策和措施,二氧化碳的碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取到2060年前实现“碳中和”。电网公司是实现碳中和的主力军。根据2013年颁布实施的《中国电网企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》,电网公司的温室气体排放主要来源:一是SF6设备修理与退役过程中产生的排放;二是输配电损失所对应的电力生产环节产生的二氧化碳排放。目前,电网公司逐步在各省建立SF6回收和处理中心,基本实现了100%的回收处理。排放主要是输配电损失所对应的二氧化碳排放,计算公式如下:

线损引起的二氧化碳排放(tCO2)=线损电量(MWh)×区域电网年平均供电排放因子(tCO2/MWh)。

电网公司可以通过减少线损、降低供电排放因子来达成减碳目标。

电网公司变电站数量庞大,通过变电站屋顶、屋面、围墙等安装光伏电池板,空闲空间部署集装箱式储能系统都是变电站发展新能源,降低碳排放因子较好的方式。变电站将成为电网公司实现减碳的主战场

变电站常规站用电源系统由10kV常规电磁感应式变压器、交流切换系统、站用交流电源系统、站用直流电源系统、站用UPS电源系统、站用通信电源系统、监控系统等组成,其架构如附图3,特征是:1、常规站用电源系统不含光伏、储能等分布式电源系统。2、常规站用电源为单向电源,不会反向对电网反馈电能。3、柔性控制是基于电力电子技术对电能的各个环节进行快速、精确控制的技术。常规10kV变压器为电磁感应原理的变压器,不具备双向电能控制、电能质量调节能力。4、站用交流电源系统不具备柔性控制功能;站用直流电源系统中蓄电池组直接挂在直流母线上,在交流电源失电情况下,蓄电池组不受控制直接带载放电,不具备柔性控制功能。5、提高站用交流电源系统可靠性的措施之一是采用两路交流进线电源切换。6、蓄电池组作为站用直流电源系统、站用UPS电源系统、站用通信电源系统的备用电源,存在维护工作量大,容易发生故障等不利因素。

变电站接入光伏、储能一般有两种常规方案:(1)光伏通过光伏逆变、储能通过PCS接入站用交流AC380V电源母线;(2)光伏逆变、储能PCS通过单独10kV常规变压器接入10kV母线。

但是上述方案存在以下问题:

问题1:如果变电站大规模建设光伏储能,由于常规变压器不具备对潮流的控制功能,大量的变电站光伏、储能将成为电网不可控电源,成为影响电网安全运行的未知因素。

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