专利名称：用于高压电力系统的模块化储能设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括有至少一个封闭在容器中的直流电源单元的、用于高压电力系统 的模块化储能设备。“高压电力系统”应当理解为在3kV及以上范围内、优选地在IOkV及以 上范围内的电气系统。“储能设备”应当理解为应在3kV及以上范围内的串联连接的直流电 源构件。一个或多个并联连接的储能设备可以例如经由能够控制无功功率和/或有功功率 的电源装置连接到所述电力系统。电源装置的示例有功率补偿器和不间断电源(UPS)。
背景技术：
在灵活的交流输电系统(FACTS)中已知有多种控制装置。一种这样的FACTS装置 为静态补偿器(STATC0M)。STATC0M包括电压源转换器(VSC)，所述电压源转换器具有连接 到高压电力系统的交流侧和连接到如电容器之类的临时电力储存装置的直流侧。STATC0M 可以向输电线路供应无功功率或者从其吸收无功功率。相对于仅对无功功率做出补偿的STATC0M，另一概念是将直流电源连接到紧凑型 STAC0M，并因此能够执行有功功率补偿。所述构造可以例如用作热备用，并且用于对电力系 统中波动的能量水平做出补偿。当今的直流电源为高压电池。由于电源装置与高压电力系统的交流电压相连，所 以需要串联连接大量的电池单元来匹配电源装置的直流电压。另外，为了获得储能的所需 量的电能(有功功率的持续时间)，可以将若干个包括有多个电池单元的串并联连接起来。 通常将第一导体和电池本身放置在距第二导体的一定距离处。由于导体常包括非隔离的金 属母线，所以这一安全距离对于防止导体的意外的同时接触是很重要的。此外，在出现诸如短路之类故障的情况时，电源装置需要受到保护。因此，在每个 串中提供有两个开关，用以在转换器、串或者串的一部分出现短路的情况时将串断开。一个 开关能够将串从转换器的正直流导轨断开，而另一开关能够将串从转换器的负直流导轨断 开。为了能够保护电源装置，每个开关的额定值都需要适合于整个转换器电压。到目前为止，已经使用了机械式直流断路器作为用于串的连接和断开的开关。然 而，直流断路器的可用性是受限的，并且这些断路器的额定值相当低并且小于在高压电力 系统中所需的电压额定值。为了克服这个问题，已经使用了具有一些附加电路(如与交流 断路器并联连接的谐振电路)的机械式交流断路器。与机械式断路器不同，固态开关是不包括移动部件的电子开关。在市场上存 在对能够用如WCV2009/152849中所提出的固态开关替换机械式交流断路器的期望；在 W0/2009/152849中固态开关分布在直流电源单元之间。然而，高压电力应用需要大型电气 母线构造，而这不可避免地导致高环路电感。环路电感在开关转换期间对电流导数(di/dt) 的限制器。由于固态开关的关闭远快于机械式断路器的关闭，因此大环路电感意味着在电 气母线构造中的高能量存储，而在快速间断中这种能量将表现为跨开关的电压尖峰(见公 式1和公式2)。这种电压尖峰将具有致命的效应并毁坏开关。
权利要求
1.一种用于高压电力系统的模块化储能设备(1、40)，其包括至少两个串联连接的模 块(3a-3C、4a-4C)，每个模块(3a-3c、4a-4c)包括至少一个封闭在容器(7)中的直流电源 单元(5)以及正端子(9a、10a)和负端子(9b、IOb)，并且所述设备还包括正电极(12)和 负电极(11)、布置用以在所述正电极(9a、10a)与负电极(9b、10b)之间形成电流路径的第 一导体(14、30)和第二导体(17)，所述第一导体(14、30)包括多个导体部分(23)，连接到 所述模块的端子(9a-9b、10a-10b)用以提供所述模块(3a-3c、4a-4c)的串联连接，所述模 块的串联连接的第一模块(3a、3C、4a、4C)连接到所述电极(11_12)中之一，并且所述第二 导体(17)连接在所述模块的串联连接中的最后一个模块(3C、3a、4C、4a)与另一所述电极 (11-12)之间，其特征在于，所述第一导体(14、30)和第二导体(17)被布置成平行地穿过所 述容器(7)，从而使电流在第一方向上流经所述第一导体(14、30)并且在与所述第一方向 相反的第二方向上流经所述第二导体(17)。
2.根据权利要求1的储能设备，其特征在于所述第二导体(17)包括绝缘电缆。
3.根据权利要求1或者权利要求2的储能设备，其特征在于所述第一导体(14、30)包 括绝缘电缆。
4.根据权利要求1或者权利要求2的储能设备，其特征在于所述第一导体(30)包括 围绕所述第二导体的金属管。
5.根据权利要求4的储能设备，其特征在于所述第二导体(17)包括第二金属管，其 被布置成具有距所述第一导体(30)的金属管有一段距离的包络面，从而在所述管之间实 现电气绝缘。
6.根据权利要求1或者权利要求2的储能设备，其特征在于所述第一导体(14、30)与 第二导体(17)的所述包络面之间的距离不超过20cm。
全文摘要
提供一种用于高压电力系统的模块化储能设备，其包括至少两个串联连接的模块，每个模块包括至少一个封闭在容器中的直流电源单元以及正端子和负端子，并且所述设备还包括正电极和负电极、布置用以在所述正电极与负电极之间形成电流路径的第一导体和第二导体，所述第一导体包括多个导体部分，连接到所述模块的端子，用以提供所述模块的串联连接，所述模块的串联连接的第一模块连接到所述电极中的一个电极，并且所述第二导体连接在模块的所述串联连接中的最后一个模块与另一所述电极之间，其中所述第一导体和第二导体被布置成平行地穿过所述容器，从而使电流在第一方向上流经所述第一导体并且在与所述第一方向相反的第二方向上流经所述第二导体。
文档编号H02J15/00GK102118065SQ20101057997
公开日2011年7月6日 申请日期2010年12月2日 优先权日2009年12月30日
发明者F·汀洛, G·德梅特莱德斯, K·帕帕斯特吉欧, T·拉森, W·赫曼森 申请人:Abb研究有限公司