一種超導(dǎo)交直流定制電力系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種具有高供電品質(zhì)的超導(dǎo)交直流定制電力系統(tǒng)，主要應(yīng)用于新能源系統(tǒng)，通過(guò)第一超導(dǎo)交流母線和第二超導(dǎo)交流母線將新能源系統(tǒng)產(chǎn)生的交流電能傳送至與各個(gè)超導(dǎo)交流支路對(duì)應(yīng)連接的交流負(fù)荷，以及通過(guò)第一超導(dǎo)直流母線和第二超導(dǎo)直流母線將新能源系統(tǒng)產(chǎn)生的直流電能傳送至與各個(gè)超導(dǎo)直流支路對(duì)應(yīng)連接的直流負(fù)荷，由于第一超導(dǎo)交流母線、第二超導(dǎo)交流母線、超導(dǎo)交流支路、第一超導(dǎo)直流母線、第二超導(dǎo)直流母線和超導(dǎo)直流支路上分別并聯(lián)連接有相應(yīng)的超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置，因此，通過(guò)相應(yīng)的超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置快速響應(yīng)線路上電能功率的波動(dòng)，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和供電品質(zhì)，同時(shí)對(duì)安裝在線路上的超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置容量要求更小，降低了總的裝置研制成本。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及定制電力
，特別涉及具有高供電品質(zhì)的超導(dǎo)交直流定制電力系統(tǒng)
技術(shù)介紹
近年來(lái)包括風(fēng)能、太陽(yáng)能等在內(nèi)的多種自然能源被直接用作大容量并網(wǎng)或離網(wǎng)發(fā)電。由于自然能源具有間歇性、不穩(wěn)定性等技術(shù)問(wèn)題，自然能源發(fā)電站的輸出功率和電壓存在較劇烈的動(dòng)態(tài)波動(dòng)性，往往需要增設(shè)額外的電力儲(chǔ)能設(shè)備，并通過(guò)動(dòng)態(tài)的電能吸收或補(bǔ)償操作以完成持續(xù)、穩(wěn)定的電能供用。現(xiàn)有的電力儲(chǔ)能設(shè)備主要為蓄電池儲(chǔ)能器，但是其動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度較慢，無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速的電能吸收或補(bǔ)償。具備快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)、高運(yùn)行效率特征的超導(dǎo)磁儲(chǔ)能器可以彌補(bǔ)蓄電池儲(chǔ)能器的技術(shù)缺陷，但是其能量密度較低、研制成本昂貴。根據(jù)電能負(fù)荷對(duì)供電可靠性和供電品質(zhì)的要求不同，為使供配電系統(tǒng)達(dá)到技術(shù)上的合理和經(jīng)濟(jì)上的節(jié)約，往往會(huì)對(duì)電能負(fù)荷進(jìn)行分級(jí)供電處理。具有不同電能質(zhì)量要求的電能負(fù)荷可以被分類為一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷、三級(jí)負(fù)荷、四級(jí)負(fù)荷等。目前，定制電力系統(tǒng)往往采用常規(guī)的電力電子技術(shù)和配電自動(dòng)化技術(shù)，受限于蓄電池儲(chǔ)能器的響應(yīng)速度和常規(guī)銅或鋁導(dǎo)線的導(dǎo)通損耗，現(xiàn)有的定制電力系統(tǒng)仍存在響應(yīng)速度較慢、運(yùn)行效率不高等問(wèn)題。雖然利用高溫超導(dǎo)線制備的超導(dǎo)電纜、常規(guī)超導(dǎo)變壓器、超導(dǎo)電抗器、超導(dǎo)磁儲(chǔ)能器、超導(dǎo)故障限流器等超導(dǎo)電力裝置已逐漸應(yīng)用至輸配電系統(tǒng)中，用于代替常規(guī)的電力設(shè)備，但是，在定制電力
中，由于超導(dǎo)磁儲(chǔ)能器的能量密度低，而且在交流負(fù)荷對(duì)供電品質(zhì)要求高的情況下，需要大容量超導(dǎo)磁儲(chǔ)能器，這就極大地增加了裝置研制成本。同時(shí)，由于傳輸線路的長(zhǎng)度影響，一旦超導(dǎo)磁儲(chǔ)能器安裝位置確定，其只能快速響應(yīng)距離較近的傳輸線路上產(chǎn)生的功率波動(dòng)，而對(duì)于距離較遠(yuǎn)的傳輸線路上產(chǎn)生的功率波動(dòng)不能快速響應(yīng)，運(yùn)行效率不高，因此，超導(dǎo)電力裝置在定制電力
的使用，仍存在很大的限制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于：解決在定制電力技術(shù)中應(yīng)用超導(dǎo)電力裝置，存在裝置研制成本高，整體響應(yīng)速度不快，整體供電品質(zhì)不高的技術(shù)問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)提供了以下技術(shù)方案：一種具有高供電品質(zhì)的超導(dǎo)交直流定制電力系統(tǒng)，應(yīng)用于具有風(fēng)力發(fā)電站和/或光伏發(fā)電站的新能源系統(tǒng)，其特征在于，包括用于將所述新能源系統(tǒng)產(chǎn)生的交流電能輸送給交流負(fù)荷使用的超導(dǎo)交流電力子系統(tǒng)和用于將所述新能源系統(tǒng)產(chǎn)生的直流電能輸送給直流負(fù)荷使用的超導(dǎo)直流電力子系統(tǒng)；其中，所述超導(dǎo)交流電力子系統(tǒng)中，所述新能源系統(tǒng)將其產(chǎn)生的交流電能輸送至第一超導(dǎo)交流母線上，所述第一超導(dǎo)交流母線通過(guò)一個(gè)斷路器和一個(gè)超導(dǎo)限流變壓器與超導(dǎo)交流電纜串聯(lián)連接，再經(jīng)過(guò)所述超導(dǎo)交流電纜將交流電能輸送至第二超導(dǎo)交流母線上，所述第二超導(dǎo)交流母線連接有多條超導(dǎo)交流支路，其中，每條超導(dǎo)交流支路由一個(gè)斷路器，一個(gè)常規(guī)超導(dǎo)變壓器或超導(dǎo)限流變壓器和一條超導(dǎo)交流支路電纜串聯(lián)連接而成，每條超導(dǎo)交流支路電纜與相應(yīng)的交流負(fù)荷連接，為相應(yīng)的交流負(fù)荷提供相應(yīng)品質(zhì)的交流電能；所述第一超導(dǎo)交流母線、所述第二超導(dǎo)交流母線和至少一條具有超導(dǎo)限流變壓器的超導(dǎo)交流支路上各并聯(lián)連接一臺(tái)超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置，并通過(guò)相應(yīng)的超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置維持所述第一超導(dǎo)交流母線、所述第二超導(dǎo)交流母線和超導(dǎo)交流支路上交流電能功率的穩(wěn)定；所述超導(dǎo)直流電力子系統(tǒng)中，所述新能源系統(tǒng)將其產(chǎn)生的直流電能輸送至第一超導(dǎo)直流母線上，所述第一超導(dǎo)直流母線通過(guò)一個(gè)斷路器和一個(gè)超導(dǎo)電抗器與超導(dǎo)直流電纜串聯(lián)連接，再經(jīng)過(guò)所述超導(dǎo)直流電纜將直流電能輸送至第二超導(dǎo)母線上，所述第二超導(dǎo)直流母線連接有多條超導(dǎo)直流支路，其中，每條超導(dǎo)直流支路由一個(gè)斷路器，一個(gè)超導(dǎo)電抗器和一條超導(dǎo)直流支路電纜串聯(lián)連接而成，每條超導(dǎo)直流支路電纜與相應(yīng)的直流負(fù)荷連接，為相應(yīng)的直流負(fù)荷提供相應(yīng)品質(zhì)的直流電能；所述第一超導(dǎo)直流母線、所述第二超導(dǎo)直流母線和至少一條具有超導(dǎo)電抗器的超導(dǎo)直流支路上各并聯(lián)連接一臺(tái)超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置，并通過(guò)相應(yīng)的超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置維持所述第一超導(dǎo)直流母線、所述第二超導(dǎo)直流母線和超導(dǎo)直流支路上直流電能功率的穩(wěn)定；并且，超導(dǎo)交流支路與超導(dǎo)直流支路之間通過(guò)變流器連接，所述超導(dǎo)直流支路通過(guò)所述變流器將其傳輸?shù)闹绷麟娔苻D(zhuǎn)換為交流電能，補(bǔ)償所述超導(dǎo)交流支路上的交流電能功率不足，以及所述超導(dǎo)交流支路通過(guò)所述變流器將其傳輸?shù)慕涣麟娔苻D(zhuǎn)換為直流電能，補(bǔ)償所述超導(dǎo)直流支路上的直流電能功率不足。根據(jù)一種具體的實(shí)施方式，在本專利技術(shù)具有高供電品質(zhì)的超導(dǎo)交直流定制電力系統(tǒng)中，所述超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置包括超導(dǎo)磁儲(chǔ)能器，所述超導(dǎo)磁儲(chǔ)能器通過(guò)一個(gè)變流器與外部交流電能傳輸線路并聯(lián)連接，或者通過(guò)一個(gè)斬波器與外部直流電能傳輸線路連接。進(jìn)一步地，本專利技術(shù)的所述超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置還包括蓄電池儲(chǔ)能器，并且，所述超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置還包括蓄電池儲(chǔ)能器，并且，所述蓄電池儲(chǔ)能器通過(guò)一個(gè)變流器與外部交流電能傳輸線路并聯(lián)連接，或者通過(guò)一個(gè)斬波器與外部直流電能傳輸線路連接。根據(jù)一種具體的實(shí)施方式，在本專利技術(shù)的超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置中，所述超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置響應(yīng)線路上交流電能的功率波動(dòng)時(shí)，首先啟動(dòng)所述超導(dǎo)磁儲(chǔ)能器響應(yīng)線路上的交流電能功率波動(dòng)，并在交流電能功率波動(dòng)的持續(xù)時(shí)間超過(guò)設(shè)定時(shí)間后，啟動(dòng)所述蓄電池儲(chǔ)能器，由所述蓄電池儲(chǔ)能器響應(yīng)線路上的交流電能功率波動(dòng)。根據(jù)一種具體的實(shí)施方式，在本專利技術(shù)具有高供電品質(zhì)的超導(dǎo)交直流定制電力系統(tǒng)中，所述超導(dǎo)限流變壓器還具有無(wú)感超導(dǎo)線圈，用于限制所述超導(dǎo)交流電纜和超導(dǎo)交流支路電纜上的短路故障電流；所述超導(dǎo)電抗器由一個(gè)無(wú)感超導(dǎo)線圈和一個(gè)超導(dǎo)電感線圈構(gòu)成，其中，所述超導(dǎo)無(wú)感線圈設(shè)置在所述超導(dǎo)電感線圈的空腔內(nèi)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果：1、本專利技術(shù)中，新能源系統(tǒng)通過(guò)第一超導(dǎo)交流母線和第二超導(dǎo)交流母線將交流電能傳送至與各個(gè)超導(dǎo)交流支路對(duì)應(yīng)連接的交流負(fù)荷，以及通過(guò)第一超導(dǎo)直流母線和第二超導(dǎo)直流母線將直流電能傳送至與各個(gè)超導(dǎo)直流支路對(duì)應(yīng)連接的直流負(fù)荷，由于第一超導(dǎo)交流母線、第二超導(dǎo)交流母線、超導(dǎo)交流支路、第一超導(dǎo)直流母線、第二超導(dǎo)直流母線和超導(dǎo)直流支路上分別并聯(lián)連接有相應(yīng)的超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置，因此，通過(guò)相應(yīng)的超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置進(jìn)行快速響應(yīng)交流電能功率或直流電能功率的波動(dòng)，提高系統(tǒng)的整體響應(yīng)速度和供電品質(zhì)，同時(shí)對(duì)超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置的容量要求更小，降低了總的裝置研制成本。2、本專利技術(shù)中，所采用的超導(dǎo)限流變壓器和超導(dǎo)電抗器均具有無(wú)感超導(dǎo)線圈。因此，當(dāng)出現(xiàn)短路故障電流時(shí)，線路上的電壓跌落，超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置需要補(bǔ)償電壓，由于無(wú)感超導(dǎo)線圈具有限制線路上的短路故障電流的作用，使超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置需要補(bǔ)償?shù)碾娔芄β什▌?dòng)更小，即對(duì)超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置的容量要求更小，從而進(jìn)一步降低超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置的研制成本。同時(shí)，由于超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置具有補(bǔ)償交流電能功率波動(dòng)的作用，使超導(dǎo)限流變壓器和超導(dǎo)電抗器中的無(wú)感超導(dǎo)線圈需要限制的短路故障電流變得更小，即對(duì)超導(dǎo)限流變壓器和超導(dǎo)電抗器的容量要求更小，從而降低超導(dǎo)限流變壓器和超導(dǎo)電抗器的研制成本。而且，結(jié)合超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置與超導(dǎo)限流變壓器和超導(dǎo)電抗器中無(wú)感線圈的作用，有效地減緩線路上的電壓跌落問(wèn)題，提高系統(tǒng)的整體供電品質(zhì)，并使新能源系統(tǒng)安全地完成低電壓穿越操作，避免大電流對(duì)新能源子系統(tǒng)造成設(shè)備損傷。3、本專利技術(shù)中，由于超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置由蓄電池儲(chǔ)能器和超導(dǎo)儲(chǔ)能器組合而成，并且，先通過(guò)具有較小儲(chǔ)能容量的超導(dǎo)磁儲(chǔ)能器對(duì)進(jìn)行快速響應(yīng)，第一時(shí)間抑制交流電能功率波動(dòng)，然后當(dāng)交流電能功率波動(dòng)的持續(xù)時(shí)間超過(guò)設(shè)定時(shí)間后，再通過(guò)具有較大儲(chǔ)能容量的蓄電池本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種具有高供電品質(zhì)的超導(dǎo)交直流定制電力系統(tǒng)，應(yīng)用于具有風(fēng)力發(fā)電站和/或光伏發(fā)電站的新能源系統(tǒng)，其特征在于，包括用于將所述新能源系統(tǒng)產(chǎn)生的交流電能輸送給交流負(fù)荷使用的超導(dǎo)交流電力子系統(tǒng)和用于將所述新能源系統(tǒng)產(chǎn)生的直流電能輸送給直流負(fù)荷使用的超導(dǎo)直流電力子系統(tǒng)；其中，所述超導(dǎo)交流電力子系統(tǒng)中，所述新能源系統(tǒng)將其產(chǎn)生的交流電能輸送至第一超導(dǎo)交流母線上，所述第一超導(dǎo)交流母線通過(guò)一個(gè)斷路器和一個(gè)超導(dǎo)限流變壓器與超導(dǎo)交流電纜串聯(lián)連接，再經(jīng)過(guò)所述超導(dǎo)交流電纜將交流電能輸送至第二超導(dǎo)交流母線上，所述第二超導(dǎo)交流母線連接有多條超導(dǎo)交流支路，其中，每條超導(dǎo)交流支路由一個(gè)斷路器，一個(gè)常規(guī)超導(dǎo)變壓器或超導(dǎo)限流變壓器和一條超導(dǎo)交流支路電纜串聯(lián)連接而成，每條超導(dǎo)交流支路電纜與相應(yīng)的交流負(fù)荷連接，并為所述交流負(fù)荷提供相應(yīng)品質(zhì)的交流電能；所述第一超導(dǎo)交流母線、所述第二超導(dǎo)交流母線和至少一條具有超導(dǎo)限流變壓器的超導(dǎo)交流支路上各并聯(lián)連接一臺(tái)超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置，并通過(guò)相應(yīng)的超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置維持所述第一超導(dǎo)交流母線、所述第二超導(dǎo)交流母線和超導(dǎo)交流支路上交流電能功率的穩(wěn)定；所述超導(dǎo)直流電力子系統(tǒng)中，所述新能源系統(tǒng)將其產(chǎn)生的直流電能輸送至第一超導(dǎo)直流母線上，所述第一超導(dǎo)直流母線通過(guò)一個(gè)斷路器和一個(gè)超導(dǎo)電抗器與超導(dǎo)直流電纜串聯(lián)連接，再經(jīng)過(guò)所述超導(dǎo)直流電纜將直流電能輸送至第二超導(dǎo)母線上，所述第二超導(dǎo)直流母線連接有多條超導(dǎo)直流支路，其中，每條超導(dǎo)直流支路由一個(gè)斷路器，一個(gè)超導(dǎo)電抗器和一條超導(dǎo)直流支路電纜串聯(lián)連接而成，每條超導(dǎo)直流支路電纜與相應(yīng)的直流負(fù)荷連接，并為所述直流負(fù)荷提供相應(yīng)品質(zhì)的直流電能；所述第一超導(dǎo)直流母線、所述第二超導(dǎo)直流母線和至少一條具有超導(dǎo)電抗器的超導(dǎo)直流支路上各并聯(lián)連接一臺(tái)超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置，并通過(guò)相應(yīng)的超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置維持所述第一超導(dǎo)直流母線、所述第二超導(dǎo)直流母線和超導(dǎo)直流支路上直流電能功率的穩(wěn)定；并且，超導(dǎo)交流支路與超導(dǎo)直流支路之間通過(guò)變流器連接，所述超導(dǎo)直流支路通過(guò)所述變流器將其傳輸?shù)闹绷麟娔苻D(zhuǎn)換為交流電能，補(bǔ)償所述超導(dǎo)交流支路上的交流電能功率不足，以及所述超導(dǎo)交流支路通過(guò)所述變流器將其傳輸?shù)慕涣麟娔苻D(zhuǎn)換為直流電能，補(bǔ)償所述超導(dǎo)直流支路上的直流電能功率不足。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種具有高供電品質(zhì)的超導(dǎo)交直流定制電力系統(tǒng)，應(yīng)用于具有風(fēng)力發(fā)電站和/或光伏發(fā)電站的新能源系統(tǒng)，其特征在于，包括用于將所述新能源系統(tǒng)產(chǎn)生的交流電能輸送給交流負(fù)荷使用的超導(dǎo)交流電力子系統(tǒng)和用于將所述新能源系統(tǒng)產(chǎn)生的直流電能輸送給直流負(fù)荷使用的超導(dǎo)直流電力子系統(tǒng)；其中，所述超導(dǎo)交流電力子系統(tǒng)中，所述新能源系統(tǒng)將其產(chǎn)生的交流電能輸送至第一超導(dǎo)交流母線上，所述第一超導(dǎo)交流母線通過(guò)一個(gè)斷路器和一個(gè)超導(dǎo)限流變壓器與超導(dǎo)交流電纜串聯(lián)連接，再經(jīng)過(guò)所述超導(dǎo)交流電纜將交流電能輸送至第二超導(dǎo)交流母線上，所述第二超導(dǎo)交流母線連接有多條超導(dǎo)交流支路，其中，每條超導(dǎo)交流支路由一個(gè)斷路器，一個(gè)常規(guī)超導(dǎo)變壓器或超導(dǎo)限流變壓器和一條超導(dǎo)交流支路電纜串聯(lián)連接而成，每條超導(dǎo)交流支路電纜與相應(yīng)的交流負(fù)荷連接，并為所述交流負(fù)荷提供相應(yīng)品質(zhì)的交流電能；所述第一超導(dǎo)交流母線、所述第二超導(dǎo)交流母線和至少一條具有超導(dǎo)限流變壓器的超導(dǎo)交流支路上各并聯(lián)連接一臺(tái)超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置，并通過(guò)相應(yīng)的超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置維持所述第一超導(dǎo)交流母線、所述第二超導(dǎo)交流母線和超導(dǎo)交流支路上交流電能功率的穩(wěn)定；所述超導(dǎo)直流電力子系統(tǒng)中，所述新能源系統(tǒng)將其產(chǎn)生的直流電能輸送至第一超導(dǎo)直流母線上，所述第一超導(dǎo)直流母線通過(guò)一個(gè)斷路器和一個(gè)超導(dǎo)電抗器與超導(dǎo)直流電纜串聯(lián)連接，再經(jīng)過(guò)所述超導(dǎo)直流電纜將直流電能輸送至第二超導(dǎo)母線上，所述第二超導(dǎo)直流母線連接有多條超導(dǎo)直流支路，其中，每條超導(dǎo)直流支路由一個(gè)斷路器，一個(gè)超導(dǎo)電抗器和一條超導(dǎo)直流支路電纜串聯(lián)連接而成，每條超導(dǎo)直流支路電纜與相應(yīng)的直流負(fù)荷連接，并為所述直流負(fù)荷提供相應(yīng)品質(zhì)的直流電能；所述第一超導(dǎo)直流母線、所述第二超導(dǎo)直流母線和至少一條具有超導(dǎo)電抗器...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳孝元，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：四川師范大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：四川;51