[发明专利]高压直挂式储能装置及功率控制方法

说明书

本公开提供了一种高压直挂式储能装置，包括：与A相、B相及C相线路分别相连的A相H桥功率模块、B相H桥功率模块及C相H桥功率模块，分别包括级联的两个以上的H桥功率模块，并且A相、B相及C相线路采用星型连接方式；直流侧电容，每个H桥功率模块的直流侧均并联一个直流侧电容；蓄电池及超级电容，分别作为能量型储能元件及功率型储能元件；以及隔离型三端口有源桥式变换器，一侧连接至电容的一侧，另一侧与蓄电池及超级电容同时连接。本公开还提供了一种高压直挂式储能装置的功率控制方法。

技术领域

本公开属于电力电子储能技术领域，更具体地涉及一种高压直挂式储能装置及功率控制方法。

背景技术

大力发展可再生能源，减少温室气体排放，建设环境友好型国家对我国的国家能源安全、环境改善、经济可持续发展等具有非常重要的意义。风力发电、光伏等可再生能源发电作为最具备大规模开发及应用前景的发电方式，技术日趋成熟，逐渐被广泛应用。然而可再生能源具有间歇性、波动性和随机性等特点，这导致其大规模并网会严重影响电网的稳定性、电能质量及经济性。

储能是智能电网、可再生能源高占比能源系统、能源互联网的重要组成部分和关键支撑技术。储能能够为电网运行提供调峰、调频、备用、黑启动、需求响应支撑等多种服务，是提升传统电力系统灵活性、经济性和安全性的重要手段；储能能够显著提高风、光等可再生能源的消纳水平，支撑分布式电力及微网，是推动主体能源由化石能源向可再生能源更替的关键技术；储能能够促进能源生产消费开放共享和灵活交易、实现多能协同，是构建能源互联网，推动电力体制改革和促进能源新业态发展的核心基础。

储能系统由于其能够灵活快速地调整有功/无功功率的吞吐、提高电能质量等一系列优点，得到了广泛关注和研究。现有储能元件主要分为能量型和功率型，仅使用一种储能元件难以同时满足功率、能量等应用需求，采用混合储能技术则可以有效节约工程成本，提升效率。短时充放电速率和输出功率的压力由功率型储能元件承担，能量型储能元件则可以保证系统容量。

当前储能装置的结构主要分为两种：一种是通过升压变压器接入电网；另一种是通过多电平拓扑接入电网；前者存在效率低、体积大、成本高等一系列问题。后者包含链式和MMC两种结构，可实现无变压器直接接入中高压电网，运行效率较高，其电池储能单元采用分布式配置，易于其实现能量管理，同时可以减少储能单元串联数，从而提高装置的安全和可靠性。相比于MMC结构，链式结构在复杂性、成本等方面具有一定优势。

当前链式结构储能装置多采用链式H桥直挂电池组，或者链式H桥经DC/DC变换器接电池组，其优点是结构简单，但受限于电池的功率密度，难以响应快速功率调节需求，如新能源场站快速调频场合；同时，由于电池充放电功率无法得到有效控制，导致电池寿命降低；采用复合储能，如电池+超级电容，可以同时获得装置的高功率/能量密度，目前常见于低压应用场合，需要通过升压变压器接入10kV及以上电压等级电网，目前还未见将其与链式拓扑相结合的设计。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种高压直挂式储能装置及功率控制方法。

根据本公开的一个方面，一种高压直挂式储能装置，包括：

与A相、B相及C相线路分别相连的A相H桥功率模块、B相H桥功率模块及C相H桥功率模块，其中，所述A相H桥功率模块、B相H桥功率模块及C相H桥功率模块分别包括级联的两个以上的H桥功率模块，并且A相、B相及C相线路采用星型连接方式；

直流侧电容，每个H桥功率模块的直流侧均并联一个所述直流侧电容；

蓄电池及超级电容，分别作为能量型储能元件及功率型储能元件；以及

隔离型三端口有源桥式变换器，所述隔离型三端口有源桥式变换器的一侧连接至所述电容的一侧，另一侧与蓄电池及超级电容同时连接。

根据本公开的至少一个实施方式，隔离型三端口有源桥式变换器包括：