本技術(shù)專利屬于重力儲能系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種具備構(gòu)網(wǎng)型能力的重力儲能系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著新能源裝機的容量越來越多，局部電網(wǎng)越來越弱(短路比下降)，導(dǎo)致基于電壓定向的跟網(wǎng)變流器出現(xiàn)一系列的寬頻帶振蕩問題，為提高穩(wěn)定性，探尋新的定向方式，采用功率同步可以很好的提升弱網(wǎng)穩(wěn)定性。

2、隨著新能源的不斷增加，都是基于電流源的運行模式導(dǎo)致電網(wǎng)的電壓控制能力薄弱，沒有機組來建立和支撐電壓，這對于目前來說還是以電壓源運行的電力系統(tǒng)而言是不可接受的，于是為構(gòu)建基于新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，這些新能源對電網(wǎng)也需要呈現(xiàn)電壓源特征。

3、目前電化學(xué)儲能在近些年也推出構(gòu)網(wǎng)技術(shù)，其根本源于對變流器逆變器的控制策略，電池自身不具備慣量支撐能力，利用變流器構(gòu)建虛擬同步機來為系統(tǒng)提供支撐，但在儲能源頭，需提供大量的備用電池及至少2倍過載能力的變流器，因為暫態(tài)構(gòu)網(wǎng)在電力系統(tǒng)中并不是經(jīng)常出現(xiàn)，所以，電化學(xué)儲能要實現(xiàn)構(gòu)網(wǎng)能力，需額外增大很多的成本，沒有經(jīng)濟性可言。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本專利提出一種具備構(gòu)網(wǎng)型能力的重力儲能系統(tǒng)及調(diào)節(jié)方法，在新型電力系統(tǒng)中利用其構(gòu)網(wǎng)控制技術(shù)，可以有效提升系統(tǒng)短路電流水平，提高系統(tǒng)強度；為系統(tǒng)提供阻尼和慣性，改善系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性；當(dāng)系統(tǒng)失步解列時快速響應(yīng)，提升系統(tǒng)的第一搖擺周期穩(wěn)定性，主動支撐系統(tǒng)恢復(fù)；削弱電力系統(tǒng)間諧波和不平衡電壓帶來的影響。

2、本實用新型所采用的技術(shù)手段如下所述：

3、一種具備構(gòu)網(wǎng)型能力的重力儲能系統(tǒng)，包括：

4、重物堆場，該重物堆場包括高勢能位的上堆棧區(qū)和低勢能位的下堆棧區(qū)兩個區(qū)域，上堆棧區(qū)和下堆棧區(qū)內(nèi)堆置有重物塊；

5、一個或數(shù)個重物塊通過重力輪機帶動于上堆棧區(qū)和下堆棧區(qū)之間，且該重物塊通過傳送裝置與同步電機相連，且每個同步電機均與雙向變流器連接；

6、該系統(tǒng)包括數(shù)個由重物塊、重力輪機、同步電機和雙向變流器組成的重力儲能單元，所有重力儲能單元的雙向變流器通過中壓變壓器與電網(wǎng)連接；

7、且所有雙向變流器均通過一儲能協(xié)調(diào)控制器控制連接。

8、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方案的優(yōu)點在于：

9、由于重力儲能系統(tǒng)利用的是重物的重量和高度差，這種自然的物理過程相比其他形式的儲能技術(shù)(如電池儲能或壓縮空氣儲能)更為穩(wěn)定。重物在高度差上的移動是一個緩慢且連續(xù)的過程，不易受到外界環(huán)境的影響，因此儲能系統(tǒng)能夠提供更為穩(wěn)定的能量輸出。系統(tǒng)在能量轉(zhuǎn)換過程中幾乎沒有能量損失，這是因為其核心原理是勢能和機械能的相互轉(zhuǎn)換。具備構(gòu)網(wǎng)能力的重力儲能系統(tǒng)能夠與電網(wǎng)實現(xiàn)無縫集成。這意味著這種系統(tǒng)不僅能夠在電網(wǎng)需求大時提供能量，而且在電網(wǎng)需求低或無需求時能夠儲存能量。該技術(shù)能夠平抑電壓變化。在新能源集中的區(qū)域，如果發(fā)生換相失敗等情況，交流系統(tǒng)會出現(xiàn)暫態(tài)過電壓。構(gòu)網(wǎng)型儲能可以通過及時響應(yīng)來平抑這種電壓快速變化，解決傳統(tǒng)跟網(wǎng)型動態(tài)無功補償裝置的響應(yīng)滯后和反調(diào)問題。系統(tǒng)可以提升新能源多場站短路比，等價于主網(wǎng)側(cè)并聯(lián)電壓源，間接改變系統(tǒng)側(cè)短路阻抗，增加短路電流，進而增大短路容量，支持更多新能源接入。隨著新能源的持續(xù)接入，跟網(wǎng)型的新能源機組呈現(xiàn)電流源特性，故障期間存在短路容量不足等問題。通過配置構(gòu)網(wǎng)型重力儲能系統(tǒng)，等效提升系統(tǒng)內(nèi)同步發(fā)電機這樣的電壓源設(shè)備占比，重力儲能系統(tǒng)將成為平衡電網(wǎng)負荷、提高電網(wǎng)穩(wěn)定性和可靠性的理想選擇。

技術(shù)特征：

1.一種具備構(gòu)網(wǎng)型能力的重力儲能系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具備構(gòu)網(wǎng)型能力的重力儲能系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括數(shù)個由重物塊(2)、重力輪機(3)、同步電機(4)和雙向變流器(5)組成的重力儲能單元，所有重力儲能單元的雙向變流器(5)通過中壓變壓器(8)與電網(wǎng)(9)連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具備構(gòu)網(wǎng)型能力的重力儲能系統(tǒng)，其特征在于，且所有雙向變流器(5)均通過一儲能協(xié)調(diào)控制器(7)控制連接。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)涉及一種具備構(gòu)網(wǎng)型能力的重力儲能系統(tǒng)，包括具備高勢能位的上堆棧區(qū)和低勢能位的下堆棧區(qū)兩個區(qū)域的重物堆場，內(nèi)堆置有重物塊；一個或數(shù)個重物塊通過重力輪機帶動于上堆棧區(qū)和下堆棧區(qū)之間，且該重物塊通過傳送裝置與同步電機相連，且每個同步電機均與雙向變流器連接；該系統(tǒng)包括數(shù)個由重物塊、重力輪機、同步電機和雙向變流器組成的重力儲能單元，所有重力儲能單元通過中壓變壓器與電網(wǎng)連接；且所有雙向變流器均通過一儲能協(xié)調(diào)控制器控制連接；通過該系統(tǒng)可進行的調(diào)節(jié)包括一次調(diào)頻、慣量響應(yīng)、暫態(tài)支撐，可有效提升系統(tǒng)短路電流水平，提高系統(tǒng)強度。

技術(shù)研發(fā)人員：史沁鵬,曾小超,姜健寧,孔若男,羅克宇,張超
受保護的技術(shù)使用者：中國電力工程顧問集團華北電力設(shè)計院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240416
技術(shù)公布日：2024/12/10