【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電網柔性交流輸配電裝備，具體涉及一種高壓直流母線直掛儲能的電網強度支撐型裝備。
技術介紹
1、隨著“雙碳”目標的建設，電網中風、光等新能源接入比例逐漸升高，由于其采用電流源型并網控制，基本不具備電網支撐功能，導致電網強度降低，電力系統的新能源接納能力受到限制。當前提高電網強度的方法是增加電壓源性支撐，如加裝同步調相機，但是該方案存在建設周期長、成本高、損耗大、維護復雜等問題。除此之外，采用電壓源性控制的并網儲能，如構網型控制的儲能也可以提供電壓源性支撐。這種方案的電網強度支撐型裝備，將儲能和電網支撐功能結合，不僅可以將新能源場站的調相機省去，降低新能源場站建設成本，同時相比調相機還具有成本低、損耗小、維護方便以及可控性強的優勢。
2、基于儲能的電網電壓強度支撐型裝備，目前存在兩種技術路線。一種是采用多組儲能變流器(power?conversion?system，pcs)從低壓側接入后經多級變壓器升壓，因此場站內往往需要多組pcs并聯達到并網容量，但是多組電壓源特性的儲能pcs并聯容易引起環流和多機振蕩的問題，導致電網穩定性下降；另一種技術路線是采用高壓直掛式儲能，具備大容量電網電壓強度支撐型裝備開發的能力。但是傳統的基于鏈式svg(static?vargenerator，靜止無功發生器)結構的高壓直掛式儲能，將換流閥子模塊的直流側電容并聯儲能元件，造成電網與儲能元件直接耦合，無功功率引起的電流波動流入儲能元件，影響儲能元件的壽命。
技術實現思路
1、為克服
2、所述多個級聯的直流子模塊兩端的引出線與所述高壓直流母線連接，所述高壓直流母線的另一側連接所述換流閥；
3、每個所述直流子模塊將所述儲能單元簇輸出的初始低壓直流電轉換為電網強度支撐所需的低壓直流電，并由所述多個級聯的直流子模塊將所述低壓直流電轉換為高壓直流電輸出至所述高壓直流母線，通過所述換流閥對所述高壓直流母線輸出的高壓直流電逆變，為所述高壓交流母線提供穩定的電壓支撐。
4、可選的，所述直流子模塊還包括全控型開關器件、和直流電容；
5、所述全控型開關器件的兩端連接所述儲能單元簇，所述直流電容與所述儲能單元簇并聯；
6、通過調節所述全控型開關的占空比，將所述儲能單元簇輸入所述直流電容的初始低壓直流電轉換為所述直流子模塊所需的低壓直流電；通過所述儲能單元簇對所述直流電容進行充放電，維持所述直流子模塊的的電壓恒定。
7、可選的，所述儲能單元簇中包括多個串聯的儲能單體，所述儲能單體包括超級電容和/或儲能電池。
8、可選的，所述多個級聯的直流子模塊構成高壓直流轉換器模塊；
9、所述高壓直流轉換器模塊中所述直流子模塊的最小所需數量，基于所述儲能單元簇的額定電壓、所述儲能單元簇中儲能單體的內阻和額定電流、以及所述直流子模塊所需的低壓直流電的電壓，結合所述直流子模塊的最小所需數量計算式得到；
10、所述儲能單元簇的額定電壓基于所述儲能單元簇中儲能單體的數量以及所述儲能單體的額定電壓得到。
11、可選的，所述直流子模塊的最小所需數量計算式為：
12、(n-1)(ubat-mrnomibat)≤udc≤n·(ubat-mrnomibat)
13、其中，n表示直流子模塊的最小所需數量；ubat表示所述儲能單元簇的額定電壓；m表示所述儲能單元簇中儲能單體的數量；rnom表示儲能單體的內阻；ibat表示儲能單體的額定電流；udc表示直流子模塊所需的低壓直流電的電壓。
14、可選的，所述高壓直流母線上設有直流電容；
15、基于所述高壓直流母線的電壓變化，通過所述多個級聯的直流子模塊對所述直流電容進行充放電，維持所述高壓直流母線的電壓恒定。
16、可選的，所述換流閥的兩側分別連接所述高壓直流母線和所述高壓交流母線。
17、可選的，所述換流閥包括下述中的一種：全控型器件串聯結構的兩電平換流閥、全控型器件串聯結構的三電平換流閥和模塊化多電平換流器結構的換流閥。
18、可選的，所述裝備還包括：濾波模塊，所述濾波模塊連接于所述換流閥與所述高壓交流母線之間。
19、可選的，所述直流子模塊中還包括與所述儲能單元簇串聯的熔斷器，用于保護電路。
20、與最接近的現有技術相比，本專利技術具有的有益效果如下：
21、本專利技術提供的一種高壓直流母線直掛儲能的電網強度支撐型裝備，所述裝備與外部的高壓交流母線連接，所述裝備包括：多個級聯的直流子模塊、高壓直流母線和換流閥；每個所述直流子模塊中包括儲能單元簇；所述多個級聯的直流子模塊兩端的引出線與所述高壓直流母線連接，所述高壓直流母線的另一側連接所述換流閥；每個所述直流子模塊將所述儲能單元簇輸出的初始低壓直流電轉換為電網強度支撐所需的低壓直流電，并由所述多個級聯的直流子模塊將所述低壓直流電轉換為高壓直流電輸出至所述高壓直流母線，通過所述換流閥對所述高壓直流母線輸出的高壓直流電逆變，為所述高壓交流母線提供穩定的電壓支撐。本專利技術中通過換流閥與高壓交流母線的連接，實現了整個支撐型裝備直掛高壓交流母線，避免了多組低壓裝備經升壓并網后引起的環流和暫態振蕩的問題，提高了電網穩定性；且通過高壓直流母線實現了儲能單元簇與高壓交流母線的隔離，減少了電網無功功率波動引起的儲能元件高頻充放電電流，保證了儲能元件壽命。
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1.一種高壓直流母線直掛儲能的電網強度支撐型裝備，其特征在于，所述裝備與外部的高壓交流母線連接，所述裝備包括：多個級聯的直流子模塊、高壓直流母線和換流閥；每個所述直流子模塊中包括儲能單元簇；
2.如權利要求1所述的裝備，其特征在于，所述直流子模塊還包括全控型開關器件、和直流電容；
3.如權利要求1所述的裝備，其特征在于，所述儲能單元簇中包括多個串聯的儲能單體，所述儲能單體包括超級電容和/或儲能電池。
4.如權利要求3所述的裝備，其特征在于，所述多個級聯的直流子模塊構成高壓直流轉換器模塊；
5.如權利要求4所述的裝備，其特征在于，所述直流子模塊的最小所需數量計算式為：
6.如權利要求1所述的裝備，其特征在于，所述高壓直流母線上設有直流電容；
7.如權利要求1所述的裝備，其特征在于，所述換流閥的兩側分別連接所述高壓直流母線和所述高壓交流母線。
8.如權利要求7所述的裝備，其特征在于，所述換流閥包括下述中的一種：全控型器件串聯結構的兩電平換流閥、全控型器件串聯結構的三電平換流閥和模塊化多電平換流器結構的
9.如權利要求7所述的裝備，其特征在于，還包括：濾波模塊，所述濾波模塊連接于所述換流閥與所述高壓交流母線之間。
10.如權利要求2所述的裝備，其特征在于，所述直流子模塊中還包括與所述儲能單元簇串聯的熔斷器，用于保護電路。
...【技術特征摘要】
1.一種高壓直流母線直掛儲能的電網強度支撐型裝備，其特征在于，所述裝備與外部的高壓交流母線連接，所述裝備包括：多個級聯的直流子模塊、高壓直流母線和換流閥；每個所述直流子模塊中包括儲能單元簇；
2.如權利要求1所述的裝備，其特征在于，所述直流子模塊還包括全控型開關器件、和直流電容；
3.如權利要求1所述的裝備，其特征在于，所述儲能單元簇中包括多個串聯的儲能單體，所述儲能單體包括超級電容和/或儲能電池。
4.如權利要求3所述的裝備，其特征在于，所述多個級聯的直流子模塊構成高壓直流轉換器模塊；
5.如權利要求4所述的裝備，其特征在于，所述直流子模塊的最小所需數量計算式為：
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙國亮，孫華東，欒曉明，李衛國，徐云飛，喬光堯，趙兵，李文鋒，靳艷嬌，盧娟娟，鄭超，李青平，石秋雨，陸振綱，胡鍇，劉海軍，袁婷婷，劉宗燁，
申請(專利權)人：中國電力科學研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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