專利名稱：用于高壓電力系統(tǒng)的模塊化儲能設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括有至少一個封閉在容器中的直流電源單元的、用于高壓電力系統(tǒng) 的模塊化儲能設(shè)備?！案邏弘娏ο到y(tǒng)”應(yīng)當理解為在3kV及以上范圍內(nèi)、優(yōu)選地在IOkV及以 上范圍內(nèi)的電氣系統(tǒng)?！皟δ茉O(shè)備”應(yīng)當理解為應(yīng)在3kV及以上范圍內(nèi)的串聯(lián)連接的直流電 源構(gòu)件。一個或多個并聯(lián)連接的儲能設(shè)備可以例如經(jīng)由能夠控制無功功率和/或有功功率 的電源裝置連接到所述電力系統(tǒng)。電源裝置的示例有功率補償器和不間斷電源(UPS)。
背景技術(shù)：
在靈活的交流輸電系統(tǒng)(FACTS)中已知有多種控制裝置。一種這樣的FACTS裝置 為靜態(tài)補償器(STATC0M)。STATC0M包括電壓源轉(zhuǎn)換器(VSC)，所述電壓源轉(zhuǎn)換器具有連接 到高壓電力系統(tǒng)的交流側(cè)和連接到如電容器之類的臨時電力儲存裝置的直流側(cè)。STATC0M 可以向輸電線路供應(yīng)無功功率或者從其吸收無功功率。相對于僅對無功功率做出補償?shù)腟TATC0M，另一概念是將直流電源連接到緊湊型 STAC0M，并因此能夠執(zhí)行有功功率補償。所述構(gòu)造可以例如用作熱備用，并且用于對電力系 統(tǒng)中波動的能量水平做出補償。當今的直流電源為高壓電池。由于電源裝置與高壓電力系統(tǒng)的交流電壓相連，所 以需要串聯(lián)連接大量的電池單元來匹配電源裝置的直流電壓。另外，為了獲得儲能的所需 量的電能(有功功率的持續(xù)時間)，可以將若干個包括有多個電池單元的串并聯(lián)連接起來。 通常將第一導(dǎo)體和電池本身放置在距第二導(dǎo)體的一定距離處。由于導(dǎo)體常包括非隔離的金 屬母線，所以這一安全距離對于防止導(dǎo)體的意外的同時接觸是很重要的。此外，在出現(xiàn)諸如短路之類故障的情況時，電源裝置需要受到保護。因此，在每個 串中提供有兩個開關(guān)，用以在轉(zhuǎn)換器、串或者串的一部分出現(xiàn)短路的情況時將串斷開。一個 開關(guān)能夠?qū)⒋畯霓D(zhuǎn)換器的正直流導(dǎo)軌斷開，而另一開關(guān)能夠?qū)⒋畯霓D(zhuǎn)換器的負直流導(dǎo)軌斷 開。為了能夠保護電源裝置，每個開關(guān)的額定值都需要適合于整個轉(zhuǎn)換器電壓。到目前為止，已經(jīng)使用了機械式直流斷路器作為用于串的連接和斷開的開關(guān)。然 而，直流斷路器的可用性是受限的，并且這些斷路器的額定值相當?shù)筒⑶倚∮谠诟邏弘娏?系統(tǒng)中所需的電壓額定值。為了克服這個問題，已經(jīng)使用了具有一些附加電路(如與交流 斷路器并聯(lián)連接的諧振電路)的機械式交流斷路器。與機械式斷路器不同，固態(tài)開關(guān)是不包括移動部件的電子開關(guān)。在市場上存 在對能夠用如WCV2009/152849中所提出的固態(tài)開關(guān)替換機械式交流斷路器的期望；在 W0/2009/152849中固態(tài)開關(guān)分布在直流電源單元之間。然而，高壓電力應(yīng)用需要大型電氣 母線構(gòu)造，而這不可避免地導(dǎo)致高環(huán)路電感。環(huán)路電感在開關(guān)轉(zhuǎn)換期間對電流導(dǎo)數(shù)(di/dt) 的限制器。由于固態(tài)開關(guān)的關(guān)閉遠快于機械式斷路器的關(guān)閉，因此大環(huán)路電感意味著在電 氣母線構(gòu)造中的高能量存儲，而在快速間斷中這種能量將表現(xiàn)為跨開關(guān)的電壓尖峰(見公 式1和公式2)。這種電壓尖峰將具有致命的效應(yīng)并毀壞開關(guān)。
權(quán)利要求
1.一種用于高壓電力系統(tǒng)的模塊化儲能設(shè)備(1、40)，其包括至少兩個串聯(lián)連接的模 塊(3a-3C、4a-4C)，每個模塊(3a-3c、4a-4c)包括至少一個封閉在容器(7)中的直流電源 單元(5)以及正端子(9a、10a)和負端子(9b、IOb)，并且所述設(shè)備還包括正電極(12)和 負電極(11)、布置用以在所述正電極(9a、10a)與負電極(9b、10b)之間形成電流路徑的第 一導(dǎo)體(14、30)和第二導(dǎo)體(17)，所述第一導(dǎo)體(14、30)包括多個導(dǎo)體部分(23)，連接到 所述模塊的端子(9a-9b、10a-10b)用以提供所述模塊(3a-3c、4a-4c)的串聯(lián)連接，所述模 塊的串聯(lián)連接的第一模塊(3a、3C、4a、4C)連接到所述電極(11_12)中之一，并且所述第二 導(dǎo)體(17)連接在所述模塊的串聯(lián)連接中的最后一個模塊(3C、3a、4C、4a)與另一所述電極 (11-12)之間，其特征在于，所述第一導(dǎo)體(14、30)和第二導(dǎo)體(17)被布置成平行地穿過所 述容器(7)，從而使電流在第一方向上流經(jīng)所述第一導(dǎo)體(14、30)并且在與所述第一方向 相反的第二方向上流經(jīng)所述第二導(dǎo)體(17)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的儲能設(shè)備，其特征在于所述第二導(dǎo)體(17)包括絕緣電纜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者權(quán)利要求2的儲能設(shè)備，其特征在于所述第一導(dǎo)體(14、30)包 括絕緣電纜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或者權(quán)利要求2的儲能設(shè)備，其特征在于所述第一導(dǎo)體(30)包括 圍繞所述第二導(dǎo)體的金屬管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的儲能設(shè)備，其特征在于所述第二導(dǎo)體(17)包括第二金屬管，其 被布置成具有距所述第一導(dǎo)體(30)的金屬管有一段距離的包絡(luò)面，從而在所述管之間實 現(xiàn)電氣絕緣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或者權(quán)利要求2的儲能設(shè)備，其特征在于所述第一導(dǎo)體(14、30)與 第二導(dǎo)體(17)的所述包絡(luò)面之間的距離不超過20cm。
全文摘要
提供一種用于高壓電力系統(tǒng)的模塊化儲能設(shè)備，其包括至少兩個串聯(lián)連接的模塊，每個模塊包括至少一個封閉在容器中的直流電源單元以及正端子和負端子，并且所述設(shè)備還包括正電極和負電極、布置用以在所述正電極與負電極之間形成電流路徑的第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體，所述第一導(dǎo)體包括多個導(dǎo)體部分，連接到所述模塊的端子，用以提供所述模塊的串聯(lián)連接，所述模塊的串聯(lián)連接的第一模塊連接到所述電極中的一個電極，并且所述第二導(dǎo)體連接在模塊的所述串聯(lián)連接中的最后一個模塊與另一所述電極之間，其中所述第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體被布置成平行地穿過所述容器，從而使電流在第一方向上流經(jīng)所述第一導(dǎo)體并且在與所述第一方向相反的第二方向上流經(jīng)所述第二導(dǎo)體。
文檔編號H02J15/00GK102118065SQ20101057997
公開日2011年7月6日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者F·汀洛, G·德梅特萊德斯, K·帕帕斯特吉歐, T·拉森, W·赫曼森 申請人:Abb研究有限公司