[发明专利]一种分布式山顶抽水蓄能电站的无刷双馈发电电动系统

说明书

本发明公开了一种分布式山顶抽水蓄能电站的无刷双馈发电电动系统，包括排水管、抽水管、上蓄水库、下蓄水库、无刷双馈发电电动系统，排水管设置于上蓄水库的排水口和下蓄水库的进水口之间，下蓄水库的排水口与上蓄水库的进水口连接，无刷双馈发电电动系统的发电驱动端连接在排水管内，无刷双馈发电电动系统的抽水端连接在抽水管上，排水管与抽水管之间设置多组无刷双馈发电电动系统。本发明实现变速恒压恒频和变频调速四象限控制运行，控制系统容量小，在矢量控制策略下实现有功和无功功率的灵活控制，电网干扰小，同时可起到有功和无功补偿，同时电机本身没有滑环和电刷，既降低了电机的成本，又提高了系统运行的安全可靠性，降低维护成本。

技术领域

本发明涉及发电设备领域，尤其涉及一种分布式山顶抽水蓄能电站的无刷双馈发电电动系统。

背景技术

随着可再生新能源发电机组并网容量的增加，风电、光伏发电的随机性导致的新能源消纳问题将会更加突出。风电、光伏等可再生能源发电并网也给电网的调峰和调频能力都提出了更高的要求。配置合适的大容量电力储能电源是电网引入可再生清洁能源后，提升电网调节能力的关键技术措施，而系统调节能力是接纳区外大容量电力输入和提升新能源消纳比例的必要条件。在众多储能技术中，抽水蓄能是目前技术最成熟、技术经济性指标最好的电力储能技术。但是，我国的抽水蓄能电站建设相对落后，抽水蓄能电站装机容量占总装机容量小于3％，需要大力从制度和技术上扶持加速其建设。同时从日本、美国等国的新建抽水蓄能电站的类型上看，其新型的抽水蓄能电站采用的是双馈电机和同步电机配合的方式，它与常规抽水蓄能电站中的同步电机相比，有更高的稳定性和运行效率，更快的调频调压能力。

我国中东部、东南部地区，山地丘陵地貌显著，湖汊河流众多，具有天然的、丰富的发展中小型水电的自然条件，同时又有大量经济条件发达、可再生能源需求旺盛的城市群落。立足于这一国情，因地制宜地在我国中东部、东南部推动发展分布式山顶抽水蓄能电站。这种电站利用现有的山谷水库作为下水库(如三峡水库、清江隔河岩水库、堵河水库等)，在山谷水库两侧高山地带选择若干上水库(可利用现有中小水库，也可根据地形特点建设一面坝址最多两面坝址形成新的水库)，发电机组可选采用无刷双馈电机技术的可逆式抽水蓄能机组。这样形成伴随河汊流域分布的、既能抽水又能发电的一系列中小型抽水蓄能电站，低负荷时段大量收购区外风光水电，高负荷时段向周边城市发电售电，实施区域电网调峰调谷与动态优化调度。经过技术完善，这将是一种十分经济的、可大规模消纳西北风电光电、西南水电等可再生能源的大电网系统储能调度解决方案。

所谓发电电动系统系指发电机可兼作水泵电动机和水力发电机这两种运行方式的发电电动机组。当电力系统用电低谷时，利用机组作为水泵运行方式，利用电力系统多余的电力，将下水库的储水提升到上水库，起到消费电力的填谷作用。当电力系统处于高峰负载时期，电力可能存在不足时，可将上水库中的水引入下水库机组中，机组作为发电方式运行，起到了电力系统调峰的作用。机组既可作为水力发电机，又可作为抽水水泵电动机，既可提供电力，又可作为电力负载。这是发电电动抽水蓄能系统与常规抽水蓄能系统显著不同之处。

目前可变速抽水蓄能机组主要有两种，一种是同步发电抽水蓄能机组，另一种是双馈抽水蓄能机组。然而，上述二者均有明显缺点。同步发电抽水蓄能机组需要配置全功率控制器，由于抽水蓄能电站单机机组容量大，导致整个系统成本高。双馈抽水蓄能机组有电刷和滑环装置，其转子部件维护成本高，安全可靠性差。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种分布式山顶抽水蓄能电站的无刷双馈发电电动系统。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明包括排水管、抽水管、上蓄水库、下蓄水库、无刷双馈发电电动系统，所述排水管设置于所述上蓄水库的排水口和所述下蓄水库的进水口之间，所述下蓄水库的排水口与所述上蓄水库的进水口连接，所述无刷双馈发电电动系统的发电驱动端连接在所述排水管内，所述无刷双馈发电电动系统的抽水端连接在所述抽水管上，所述排水管与所述抽水管之间设置多组所述无刷双馈发电电动系统。