專利名稱：一種基于清潔能源應(yīng)用的新型智能變電站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于清潔能源應(yīng)用的新型智能變電站。具體說是涉及風(fēng)電、光伏及儲(chǔ)能裝置，是一種基于三繞組變壓器的新型節(jié)能智能變電站。
背景技術(shù)：
隨著近年來全球資源危機(jī)和環(huán)境污染問題的日益突出，建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)可靠智能電網(wǎng)，積極接納可再生清潔能源，推進(jìn)節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展，已經(jīng)成為世界各國(guó)有效應(yīng)對(duì)環(huán)境和資源危機(jī)主要途徑。隨著風(fēng)電技術(shù)和光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，清潔能源的廣泛利用已經(jīng)成為可能。隨著我國(guó)智能電網(wǎng)的大力發(fā)展，智能化變電站的迅速建設(shè)，清潔能源的接入既符合低碳環(huán)保的號(hào)召又是智能電網(wǎng)發(fā)展的重要組成部分。清潔能源的接入是一項(xiàng)全面的系統(tǒng)工程，內(nèi)容覆蓋電力系統(tǒng)所有電壓等級(jí)，涵蓋發(fā)電、輸電、變電、配電、用電等各個(gè)環(huán)節(jié)。作為電網(wǎng)的重要組成部分，變電站是電網(wǎng)重要的支撐節(jié)點(diǎn)，是保障電力可靠傳輸?shù)年P(guān)鍵，同時(shí)因?yàn)樽冸娬緝?nèi)大量變壓器空冷裝置的使用以及站內(nèi)照明等因素，變電站本身也是不可忽視的重要用戶，提高變電站的供電可靠性，減少變電站的運(yùn)維成本有重要的意義。目前，國(guó)家電網(wǎng)公司所屬變電站18000余座，變壓器33000余臺(tái)，大部分的變電站通過電網(wǎng)取電供給變電站的正常運(yùn)行，供電方式單一，在系統(tǒng)故障的情況下變電站很難長(zhǎng)時(shí)間保證正常的通信和智能變電站的自愈能力，同時(shí)，變電站的用電也是運(yùn)維成本的重要部分，新能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展為這些問題的解決提供了一個(gè)方向，將清潔能源發(fā)電與變電站結(jié)合，既可以提高本地區(qū)的節(jié)能減排效果，增強(qiáng)供電可靠性，又可以減少變電站的運(yùn)維成本，帶來經(jīng)濟(jì)效益，因此有必要開發(fā)出一種基于清潔能源應(yīng)用的新型智能變電站方案以有效解決變電站供電可靠性不足，運(yùn)維成本高的問題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)上 述變電站存在的問題，提供了一種基于清潔能源應(yīng)用的新型智能變電站。目的是為了減少變電站站內(nèi)用電，提高站內(nèi)供電的可靠性，設(shè)計(jì)出一種既能滿足變電站用電節(jié)能需求，又提高站內(nèi)供電可靠性的新型智能變電站。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種基于清潔能源應(yīng)用的新型智能變電站，主要由變電系統(tǒng)、清潔能源發(fā)電系統(tǒng)和變電站內(nèi)用電系統(tǒng)構(gòu)成；其中變電系統(tǒng)與電網(wǎng)、清潔能源發(fā)電系統(tǒng)相連接，變電站內(nèi)用電系統(tǒng)與清潔能源發(fā)電系統(tǒng)相連接。所述的變電系統(tǒng)由三繞組電力變壓器、高壓開關(guān)設(shè)備、中壓開關(guān)設(shè)備和低壓開關(guān)設(shè)備構(gòu)成；高壓開關(guān)設(shè)備連接在高壓交流電網(wǎng)與三繞組電力變壓器高壓側(cè)之間，中壓開關(guān)設(shè)備連接在中壓配電線路與三繞組電力變壓器中壓側(cè)之間，三繞組電力變壓器低壓側(cè)通過低壓開關(guān)設(shè)備與清潔能源發(fā)電系統(tǒng)相連。所述變電系統(tǒng)采用66kV三繞組電力變壓器，變壓器高中低三側(cè)電壓等級(jí)分別采用66kV、10kV和0.4kV，繞組接線方式采用YDYn型。所述變電系統(tǒng)的低壓開關(guān)設(shè)備4常態(tài)處于斷開狀態(tài)，當(dāng)站內(nèi)清潔能源發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量不足時(shí)AC/DC控制裝置7發(fā)出信號(hào)控制低壓開關(guān)設(shè)備4閉合，從三繞組電力變壓器低壓側(cè)取電供給變電站內(nèi)用電。所述變電站內(nèi)用電系統(tǒng)由變電站內(nèi)交流用電系統(tǒng)和變電站內(nèi)直流用電系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。其中變電站內(nèi)交流用電系統(tǒng)與清潔能源發(fā)電系統(tǒng)的交流母線相連，變電站內(nèi)直流用電系統(tǒng)與清潔能源發(fā)電系統(tǒng)的直流母線相連。所述清潔能源發(fā)電系統(tǒng)由0.4kV交流母線、AC/DC控制裝置、直流母線、若干小型風(fēng)機(jī)、若干屋頂光伏、儲(chǔ)能控制器和儲(chǔ)能裝置構(gòu)成；其中，交流母線與直流母線通過AC/DC控制裝置相連；儲(chǔ)能控制器與儲(chǔ)能裝置串聯(lián)后接入直流母線上；若干小型風(fēng)機(jī)與屋頂光伏并聯(lián)后接入直流母線上。所述清潔能源發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝置采用磷酸鐵鋰電池，由儲(chǔ)能控制器依據(jù)小型風(fēng)機(jī)和屋頂光伏的輸出功率控制其充放電的過程。本實(shí)用新型集三繞組變壓器、小型風(fēng)機(jī)、屋頂光伏和儲(chǔ)能裝置于一體，其有益效果及優(yōu)點(diǎn)是:1.三繞組電力變壓器的采用，可以直接節(jié)省站用電配電變壓器配置，減少建設(shè)變電站的相應(yīng)投資成本。2.小型風(fēng)機(jī)、屋頂光伏及儲(chǔ)能裝置的應(yīng)用，充分利用了變電站內(nèi)資源，基本實(shí)現(xiàn)了站內(nèi)用電的自給自足，能夠有效節(jié)約變電站的運(yùn)維成本。3.清潔能源與系統(tǒng)電源互為備用的站用電供電模式，可以大幅提升變電站站用電的供電可靠性。4.變電站內(nèi)引進(jìn) 儲(chǔ)能裝置，能夠有效增加電網(wǎng)備用容量，大規(guī)模建設(shè)后，對(duì)于提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定性和供電質(zhì)量有積極的意義。本實(shí)用新型適用于風(fēng)力、光照適合地區(qū)或者智能化水平高的經(jīng)濟(jì)示范區(qū)，充分考慮到地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要，對(duì)于促進(jìn)清潔能源并網(wǎng)、節(jié)能減排都有積極的現(xiàn)實(shí)意義，具有良好的應(yīng)用前景。

圖1是本實(shí)用新型系統(tǒng)構(gòu)成示意圖。圖中:三繞組電力變壓器I，高壓開關(guān)設(shè)備2，中壓開關(guān)設(shè)備3，低壓開關(guān)設(shè)備，4，變電站內(nèi)交流用電系統(tǒng)5，變電站內(nèi)直流用電系統(tǒng)6，AC/DC控制裝置7，小型風(fēng)機(jī)8，屋頂光伏9，儲(chǔ)能控制器10，儲(chǔ)能裝置11。下面結(jié)合本實(shí)用新型的具體實(shí)施例和附圖，對(duì)本實(shí)用新型加以詳細(xì)描述。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型是一種基于清潔能源應(yīng)用的新型智能變電站。如圖1所示，圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)構(gòu)成示意圖。它主要由變電系統(tǒng)、清潔能源發(fā)電系統(tǒng)和變電站內(nèi)用電系統(tǒng)構(gòu)成；其中變電系統(tǒng)與電網(wǎng)、清潔能源發(fā)電系統(tǒng)相連接，變電站內(nèi)用電系統(tǒng)與清潔能源發(fā)電系統(tǒng)相連接。[0023]變電系統(tǒng)由三繞組電力變壓器1、高壓開關(guān)設(shè)備2、中壓開關(guān)設(shè)備3和低壓開關(guān)設(shè)備4構(gòu)成；高壓開關(guān)設(shè)備2連接在高壓交流電網(wǎng)與三繞組電力變壓器I高壓側(cè)之間，中壓開關(guān)設(shè)備3連接在中壓配電線路與三繞組電力變壓器I中壓側(cè)之間，三繞組電力變壓器I低壓側(cè)通過低壓開關(guān)設(shè)備4與清潔能源發(fā)電系統(tǒng)相連。變電系統(tǒng)中的核心設(shè)備是66kV三繞組電力變壓器1，考慮到變電站內(nèi)用電的需要，變壓器高中低三側(cè)電壓等級(jí)分別采用66kV、10kV和0.4kV，繞組接線方式采用YDYn型。變電系統(tǒng)的低壓開關(guān)設(shè)備4常態(tài)處于斷開狀態(tài)，當(dāng)站內(nèi)清潔能源發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量不足時(shí)低壓開關(guān)設(shè)備4由AC/DC控制裝置7發(fā)出控制信號(hào)自動(dòng)閉合，從三繞組電力變壓器低壓側(cè)取電供給變電站內(nèi)用電。實(shí)現(xiàn)清潔能源與系統(tǒng)電源互為備用的站用電供電模式，可以大幅提升變電站站用電的供電可靠性。變電站內(nèi)用電系統(tǒng)由變電站內(nèi)交流用電系統(tǒng)5和變電站內(nèi)直流用電系統(tǒng)6兩部分構(gòu)成。其中變電站內(nèi)交流用電系統(tǒng)5與清潔能源發(fā)電系統(tǒng)的交流母線相連，變電站內(nèi)直流用電系統(tǒng)6與清潔能源發(fā)電系統(tǒng)的直流母線相連。變電站內(nèi)交流用電系統(tǒng)5主要負(fù)責(zé)變電站內(nèi)的機(jī)械傳動(dòng)、照明、生活用電，變電站內(nèi)直流用電系統(tǒng)6主要包括變電站內(nèi)的測(cè)量、保護(hù)、通信、控制和保安電源。清潔能源發(fā)電系統(tǒng)由0.4KV交流母線、AC/DC控制裝置7、直流母線、若干小型風(fēng)機(jī)8、若干屋頂光伏9、儲(chǔ)能控制器10和儲(chǔ)能裝置11構(gòu)成。其中，交流母線與直流母線通過AC/DC控制裝置7相連；儲(chǔ)能控制器10與儲(chǔ)能裝置11串聯(lián)后接入直流母線上；若干小型風(fēng)機(jī)8與屋頂光伏9并聯(lián)后接入直流母線上。光能通過屋頂光伏9轉(zhuǎn)換成直流電送入直流母線；風(fēng)能通過小型風(fēng)機(jī)8轉(zhuǎn)換成直流電送入直流系統(tǒng)；該直流供電系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備小型風(fēng)機(jī)8和屋頂光伏9采用并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，通過風(fēng)機(jī)和光伏板內(nèi)置的控制器實(shí)現(xiàn)輸出電壓和功率的控制。清潔能源發(fā)電系統(tǒng)的若干小型風(fēng)機(jī)8和屋頂光伏9通過內(nèi)置的 控制器實(shí)現(xiàn)輸出電壓和功率的控制。當(dāng)變電站內(nèi)清潔能源發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量不足時(shí)，儲(chǔ)能控制器10控制儲(chǔ)能裝置11進(jìn)入放電模式，當(dāng)儲(chǔ)能裝置11電量低于30%時(shí)，儲(chǔ)能控制器10將電量信號(hào)和發(fā)電功率信號(hào)傳輸給AC/DC控制裝置7，低壓開關(guān)設(shè)備4由AC/DC控制裝置7發(fā)出信號(hào)自動(dòng)閉合，通過三繞組電力變壓器I的低壓側(cè)給變電站內(nèi)交流用電系統(tǒng)5供電，同時(shí)AC/DC控制裝置7將交流母線的電能轉(zhuǎn)換成直流電送入直流母線連接的變電站內(nèi)直流用電系統(tǒng)6和儲(chǔ)能裝置11，當(dāng)儲(chǔ)能裝置11的電量高于95%時(shí)，儲(chǔ)能控制器10將電量信號(hào)和發(fā)電功率信號(hào)傳輸給AC/DC控制裝置7，低壓開關(guān)設(shè)備4由AC/DC控制裝置7發(fā)出信號(hào)自動(dòng)斷開，儲(chǔ)能裝置進(jìn)入放電模式。儲(chǔ)能裝置11采用磷酸鐵鋰電池，由儲(chǔ)能控制器10依據(jù)小型風(fēng)機(jī)8和屋頂光伏9的輸出功率控制其充放電的過程，提高了供電質(zhì)量和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性。當(dāng)變電站內(nèi)清潔能源發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量充足時(shí)，儲(chǔ)能控制器10控制儲(chǔ)能裝置11進(jìn)入儲(chǔ)能模式，在滿足變電站用電的前提下，將電能送入儲(chǔ)能裝置11，在儲(chǔ)能裝置11電量達(dá)到95%時(shí)，儲(chǔ)能控制器10將電量信號(hào)和發(fā)電功率信號(hào)傳輸給AC/DC控制裝置7，低壓開關(guān)設(shè)備4由AC/DC控制裝置7發(fā)出信號(hào)自動(dòng)閉合，通過三繞組電力變壓器I的低壓側(cè)向系統(tǒng)送電，節(jié)能效果明顯，特點(diǎn)突出。
權(quán)利要求1.一種基于清潔能源應(yīng)用的新型智能變電站，其特征在于:它主要由變電系統(tǒng)、清潔能源發(fā)電系統(tǒng)和變電站內(nèi)用電系統(tǒng)構(gòu)成；其中變電系統(tǒng)與電網(wǎng)、清潔能源發(fā)電系統(tǒng)相連接，變電站內(nèi)用電系統(tǒng)與清潔能源發(fā)電系統(tǒng)相連接；所述的變電系統(tǒng)由三繞組電力變壓器(I)、高壓開關(guān)設(shè)備(2)、中壓開關(guān)設(shè)備(3)和低壓開關(guān)設(shè)備(4)構(gòu)成；高壓開關(guān)設(shè)備(2)連接在高壓交流電網(wǎng)與三繞組電力變壓器(I)高壓側(cè)之間，中壓開關(guān)設(shè)備(3)連接在中壓配電線路與三繞組電力變壓器(I)中壓側(cè)之間，三繞組電力變壓器(I)低壓側(cè)通過低壓開關(guān)設(shè)備(4)與清潔能源發(fā)電系統(tǒng)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于清潔能源應(yīng)用的新型智能變電站，其特征在于所述變電系統(tǒng)采用66kV三繞組電力變壓器(1)，變壓器高中低三側(cè)電壓等級(jí)分別采用66kV、IOkV和0.4kV，繞組接線方式采用YDYn型。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于清潔能源應(yīng)用的新型智能變電站，其特征在于所述變電系統(tǒng)的低壓開關(guān)設(shè)備(4)常態(tài)處于斷開狀態(tài)，當(dāng)站內(nèi)清潔能源發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量不足時(shí)AC/DC控制裝置(7)發(fā)出信號(hào)控制低壓開關(guān)設(shè)備(4)閉合，從三繞組電力變壓器低壓側(cè)取電供給變電站內(nèi)用電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于清潔能源應(yīng)用的新型智能變電站，其特征在于變電站內(nèi)用電系統(tǒng)由變電站內(nèi)交流用電系統(tǒng)(5)和變電站內(nèi)直流用電系統(tǒng)(6)兩部分構(gòu)成；其中變電站內(nèi)交流用電系統(tǒng)(5)與清潔能源發(fā)電系統(tǒng)的交流母線相連，變電站內(nèi)直流用電系統(tǒng)(6)與清潔能源發(fā)電系統(tǒng)的直流母線相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于清潔能源應(yīng)用的新型智能變電站，其特征在于所述清潔能源發(fā)電系統(tǒng)由0.4KV交流母線、AC/DC控制裝置(7)、直流母線、若干小型風(fēng)機(jī)(8)、若干屋頂光伏(9)、儲(chǔ)能控制器(10)和儲(chǔ)能裝置(11)構(gòu)成；其中，交流母線與直流母線通過AC/DC控制裝置(7)相連；儲(chǔ)能控制器(10)與儲(chǔ)能裝置(11)串聯(lián)后接入直流母線上；若干小型風(fēng)機(jī)(8)與屋頂光伏(9)并聯(lián)后接入直流母線上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于清潔能源應(yīng)用的新型智能變電站，其特征在于所述清潔能源發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝置(11)采用磷酸鐵鋰電池，由儲(chǔ)能控制器(10)依據(jù)小型風(fēng)機(jī)(8)和屋頂光伏(9)的輸出功率控制其充放電的過程。
專利摘要本實(shí)用新型屬于電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于清潔能源應(yīng)用的新型智能變電站。具體說是涉及風(fēng)電、光伏及儲(chǔ)能裝置，是一種基于三繞組變壓器的新型節(jié)能智能變電站。本實(shí)用新型主要由變電系統(tǒng)、清潔能源發(fā)電系統(tǒng)和變電站內(nèi)用電系統(tǒng)構(gòu)成；其中變電系統(tǒng)與電網(wǎng)、清潔能源發(fā)電系統(tǒng)相連接，變電站內(nèi)用電系統(tǒng)與清潔能源發(fā)電系統(tǒng)相連接。本實(shí)用新型可以直接節(jié)省站用電配電變壓器配置，充分利用了變電站內(nèi)資源，有效節(jié)約變電站的運(yùn)維成本，大幅提升變電站站用電的供電質(zhì)量和供電可靠性。在風(fēng)力、光照適合地區(qū)或者智能化水平高的經(jīng)濟(jì)示范區(qū)具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)H02J9/00GK203103815SQ201220613568
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者孫峰, 禹加, 黃旭, 朱鈺, 劉勁松, 王剛, 程緒可, 范維, 戈陽(yáng)陽(yáng), 張秀苒, 吳楓 申請(qǐng)人:遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院, 東北電力科學(xué)研究院有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司