煤矿关键设备应急储能供电系统

作者：设备医生官方号时间：2023-07-17浏览：54

1、成果简介为保障矿井主通风机、主排水泵和副井提升机等关键用电负荷的供电稳定性和可靠性，提高供电系统的应急响应能力，根据《煤矿安全规程》和各级相关要求，除应由双重电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。目前，静态储能和柴油发电机组是我国煤矿备用电源比较常用的实现方法。传统的应急电源多采用柴油发电机组，存在投用复杂、维护困难、输出负荷不稳定，响应时间长、冲击负荷的匹配能力差等缺点。结合矿井实际需求，提出一种高压（6kV）大功率（MW级别）大容量（2MWh及以上）应急储能供电系统。项目完全采用山东能源集团内部的自主知识产权，建成后具有很强的示范作用，具有在全国煤矿系统广泛推广应用的价值。本项目来源于高压链式动态无功补偿数字化控制和磷酸铁锂离子电池储能技术的交叉结合技术，借助变流器装置电路拓扑结构，结合充放电特性曲线，调整变流器的控制特性，实现并网动态充放电和离网电源供电功能。首次采用高压级联H桥拓扑为主电路，以磷酸铁锂电池为储能载体，利用BMS与EMS进行电池和电能管理，解决矿井紧急情况下供电问题，保证关键用电负荷供电，极大的保障了煤矿供电安全可靠。 2、主要创新点（1）研制了基于DSP28335和FPGA双核芯片为控制器的主控制箱，满足了6kV高压级联储能系统的要求。控制箱整体具备强大的运算能力和控制性能。（2）设计了多输入、互相备份、高可靠性的供电系统，使得储能型应急供电系统具备并网功能同时也具备离网黑启动功能，可以满足所有工况的要求。五个供电来源包括A-现场220VDC，B-现场220VAC，C-10kV变220VAC，D-UPS内部电池变流输出220VAC，E-电池组直流输出600V~876VDC。（3）研制装箱式高压级联储能型应急供电系统舱体，舱体本身具备保温、散热、消防、监控、IP56等级以上的防护能力，具备电池簇内部隔离防火技术。整体外形美观，强度高。（4）设计了隔离6kV耐压要求的电池架以及PCS一体机。电气间隙与爬电距离满足6kV隔离要求。（5）针对矿区内主扇风机和副井提升机变压器直接启动造成的6~10倍冲击电流的问题，采用自适应虚拟阻抗算法，根据冲击电流的幅值和变化率在不影响供电的前提下动态调整电压输出，限制冲击电流在系统允许范围内。 3、取得成效应急电源功能在离网供电运行时可以使煤矿在电网失电的情况下继续保持安全运行，保证了煤矿职工的人身安全，也保证了煤矿由于失电而引起的经济损失。（1）经济效益应急电源功能在离网供电运行时可以使煤矿在电网失电的情况下继续保持安全运行，保证了煤矿职工的人身安全，也保证了煤矿由于失电而引起的经济损失，所产生的经济效益远远大于节省电费引起的直接价值，因此效益巨大，不可估量。在电网有电的情况下，可以利用应急电源约50%的容量进行峰谷套利，获取一定的经济利益，按照配置的容量及电价，每年可节省电费八十余万元。（2）社会效益通过高压应急储能供电系统的实施，提高了矿区供电安全，缩短了系统非计划停电时间，保证井下员工生命财产安全，也保证了煤矿由于失电而引起的经济损失。在非应急供电需求时，充分合理利用装置容量进行削峰填谷、峰谷套利，可起到平滑矿区用电负荷曲线且节省电费的作用。通过储能供电系统的应用能快速、稳定、持续、有效的保证关键用电负荷供电，极大的保障煤矿供电安全可靠，避免因供电电网瘫痪而造成的人身安全，具有很大的推广应用价值。

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