一种分布式飞轮储能阵列和飞轮储能电厂.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105914768A(43)申请公布日2016.08.31(21)申请号201610336842.3(74)专利代理机构潍坊鸢都专利事务所37215(22)申请日2016.05.20代理人张方昆(71)申请人国网山东省电力公司潍坊供电公司(51)Int.Cl.地址261021山东省潍坊市潍城区东风西H02J3/30(2006.01)街425号电业大厦申请人国家电网公司(72)发明人许加凯王思城李明明张耀东张晓王鑫李梵张美玲郭玲刘西红刘振光蔡涵宇田力连春季杜新平周阳孙照辉曹怀龙董旭宗传帅陈永林姜思坤张以宁公政赵凯梁琨康健张桂林王明林王静梁晶沈继勇孙许金李孝鹏董义浩权利要求书2页说明书5页附图10页(54)发明名称一种分布式飞轮储能阵列和飞轮储能电厂(57)摘要本发明涉及一种分布式飞轮储能阵列，其包括直流母线、飞轮储能模块、功率变换模块、控制模块和母线侧变流变压模块，飞轮储能模块包括N个飞轮储能单元，功率变换模块包括串联在直流母线上的接触器、直流滤波电路以及N个多相三电平双向变流器；控制模块包括N个模块控制器和用于对各模块控制器进行集中控制以及对上述接触器线圈通断电进行控制的集控中心；母线侧变流变压模块包括与直流母线连接的DC/AC变流器和阵列变压器。本发明的储能阵列能够提高高能量转换效率和可靠性，增加系统容量，本发明的飞轮储能电厂由多个飞轮储能阵列通过高压交流母线相并联形成，解决了飞轮储能系统大规模、超大储能量、大功率应用的需要。CN105914768ACN105914768A权利要求书1/2页1.一种分布式飞轮储能阵列，其特征是包括直流母线（1）、飞轮储能模块（2）、功率变换模块（3）、控制模块和母线侧变流变压模块（4），其中：飞轮储能模块（2）包括N个飞轮储能单元（21），N为正整数；功率变换模块（3）包括串联在直流母线（1）上的接触器（31）、直流滤波电路（32）以及与飞轮储能单元（21）一一对应的N个多相三电平双向变流器（33），各飞轮储能单元（21）与多相三电平双向变流器（33）连接后并联在直流母线（1）的正负极上；控制模块包括与飞轮储能单元（21）一一对应连接的N个模块控制器（5）和用于对各模块控制器（5）进行集中控制以及对上述接触器（31）线圈通断电进行控制的集控中心（6）；母线侧变流变压模块（4）包括与直流母线（1）连接的DC/AC变流器（41）和阵列变压器（42）。2.如权利要求1所述的分布式飞轮储能阵列，其特征是所述飞轮储能单元（21）包括真空舱（211）、转动安装在真空舱（211）内的主轴（212）、安装在主轴（212）上的飞轮（213）以及与主轴（212）同轴安装的电动/发电一体机（214）。3.如权利要求2所述的分布式飞轮储能阵列，其特征是所述主轴（212）的两端分别通过磁轴承（215）与真空舱（211）连接。4.如权利要求3所述的分布式飞轮储能阵列，其特征是所述主轴（212）的两端与真空舱（211）之间还连接有保护轴承（216）。5.如权利要求2所述的分布式飞轮储能阵列，其特征是所述真空舱（211）上连接真空泵（7）且真空舱（211）外部配置制冷系统（8）。6.如权利要求2所述的分布式飞轮储能阵列，其特征是所述真空舱（211）设置在一密闭的罐体（9）内，罐体（9）的底部埋设在地下，罐体（9）内设置干燥剂罐（10），罐体（9）与制冷系统（8）连接。7.如权利要求6所述的分布式飞轮储能阵列，其特征是所述罐体（9）地下部分的外部包覆有保护层（11）。8.如权利要求1所述的分布式飞轮储能阵列，其特征是所述直流滤波电路（32）包括多个电解电容组，每个电解电容组均由多个电解电容（321）先串联形成电解电容支路、再由多个电解电容支路并联于直流母线（1）正负极之间组成，电解电容（321）的两端并联均压电阻（322）。9.如权利要求1所述的分布式飞轮储能阵列，其特征是所述多相三电平双向变流器（33）由多相三电平桥臂构成，每三相驱动一个飞轮储能单元（21），桥臂上端与直流母线（1）连接，下端与飞轮储能模块（2）连接；单个桥臂包括四个IGBT开关管（S1、S2、S3、S4）、两个滤波电容（C1、C2）和两个钳位二极管（D1、D2）；四个IGBT开关管（S1、S2、S3、S4）依次串联在直流母线（1）的正负极之间且第二个和第三个开关管的连线上引出交流输出端子（B）；两个滤波电容（C1、C2）串联后再并联在直流母线（1）的正负极上，两个滤波电容（C1、C2）之间的连线与中性点（A）连接；其中一个钳位二极管（D1）的负极端连接在第一个和第二个开关管的连线上、正极端与中性点（A）连接，另一个钳位二极管（D2）的负极端与中性点（A）连接、正极端连接在第三个