核電站提供應急動力電源的方法和移動式蓄電池蓄能系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種核電站提供應急動力電源的方法和移動式蓄電池蓄能系統，其中方法包括提供蓄電池蓄能系統，連接于應急母線中，并由在線監控系統對所述蓄電池蓄能系統進行監控；在核電站的用電設備失電時，由所述在線監控系統啟動所述蓄電池蓄能系統，并通過應急母線向核電站的用電設備供電，還包括提供移動式蓄電池蓄能系統，在蓄電池蓄能系統的總容量不足當前運行工況下的負荷容量時，接入至少一個移動式蓄電池蓄能系統。本發明公開的方法和系統在現有固定式蓄電池蓄能系統為核電站供電的基礎上增加移動式蓄電池蓄能系統為核電站提供電能，保證核電站在面臨地震疊加海嘯的嚴重自然災害中正常運行，進一步提高了核電站的安全性。
【專利說明】核電站提供應急動力電源的方法和移動式蓄電池蓄能系統
【技術領域】
[0001]本發明屬于百萬千瓦級先進壓水堆核電站關鍵技術和電池管理技術，同時涉及到百萬千瓦級先進壓水堆核電站關鍵技術和電池管理技術結合的能量系統節能綜合優化技術。
【背景技術】
[0002]核電站(NuclearPower Plant)是利用核裂變(Nuclear Fission)或核聚變(Nuclear Fusion)反應所釋放的能量產生電能的發電廠。
[0003]為了保護核電站工作人員和核電站周圍居民的健康，核電站的設計、建造和運行均采用縱深防御的原則，從設備、措施上提供多重保護，以確保核電站對反應堆的輸出功率進行有效的控制；且能夠在出現各種自然災害，如地震、海嘯、洪水等，或人為產生的火災、爆炸等，也能確保對反應堆燃料組件進行充分的冷卻，進而保證放射性物質不發生向環境的排放。縱深防御原則一般包括五層防線，第一層防線:精心設計、制造、施工，確保核電站有精良的硬件環境，建立完善的程序和嚴格的制度，對核電站工作人員有系統的教育和培訓，建立完備的核安全文化；第二層防線:加強運行管理和監督，及時正確處理異常情況，排除故障；第三層防線:在嚴重異常情況下，反應堆的控制和保護系統能及時并有效的動作，以防止設備故障和人為差錯進而發展為事故；第四層防線:在事故情況下，及時啟用核電站安全保護系統，包括各種專設安全設施，用以加強事故中的電站管理，防止事故擴大，以保證核電站三道安全屏障的完整性；第五層防線:萬一發生極不可能發生的事故，并伴有放射性外泄，應及時啟用廠內外一切應急系統，努力減輕事故對周圍居民和環境的影響。
[0004]安全保護系統均采用獨立設備和冗余布置，使得安全系統可以抗地震和在其他惡劣環境中運行。
[0005]電源作為核電站運行的動力源，無論是設置上還是運行上，都應體現縱深防御的理念。為實現核電站電源系統的高可靠性，對某些特別重要的用電設備或特殊要求的設備均應備有應急電源，同時進行多重性、獨立性地設置，以避免發生共模故障導致應急電源的不可用。
[0006]核電站的應急電源系統和正常電源系統一起，共同構成廠用電系統，為廠內所有的用電設備提供安全可靠的供電。應急電源必須保證在正常運行工況、事故工況期間或事故工況后為核電站的應急安全設備提供電源，以執行安全功能。由于核電站核安全的特殊性，故而其電源系統的設計要求應大大高于其他行業。
[0007]核電站設置有多道冗余電源，包括廠外主電源、廠外輔助電源和應急固定式柴油機等專用應急電源，各電源各司其職，同時又互有配合，不僅形式多樣，而且層層設置，多重冗余，最大限度地為電核電站提供可靠的供電。
[0008]目前，核電站的廠用電系統運行方式如下:
[0009]I)在正常運行條件下，整個廠用設備的配電系統由機組的26KV母線經過高壓廠用變壓器供電；[0010]2)當機組運行時，26KV母線由主發電機供電；
[0011]3)發電機停機時，則由400/500KV電網經過主變壓器向26KV母線倒送電；
[0012]4)如果26KV母線失去電源或失去高壓廠用變壓器，即失去廠外主電源，則220KV電網經過輔助變壓器向必須運行的安全輔助設施供電，使反應堆維持在熱停堆狀態；
[0013]5 )如果廠外主電源和廠外輔助電源均失去供電，則由固定式柴油發電機組向應急附屬設備供電，使反應堆進入冷停堆狀態；
[0014]6)當核電機組的任何一臺應急柴油發電機組不可用時，則由附加應急柴油機組取代，執行應急柴油發電機組的功能，為專設安全設施、反應堆芯余熱排出和乏燃料水池冷卻供電。
[0015]然而，固定式柴油發電機組，具有一定的局限性。這是因為，在固定式柴油機驅動發電機運轉、將柴油的能量轉化為電能時，必須通過在固定式柴油機汽缸內、將過濾后的潔凈空氣與噴油嘴噴射出的高壓霧化柴油充分混合后，推動活塞下行，各汽缸按一定順序依次做功，從而帶動曲軸旋轉。再通過固定式柴油機的旋轉帶動發電機的轉子，利用“電磁感應”原理，發電機就會輸出感應電動勢，經閉合的負載回路就能產生電流，從而實現發電功能。上述發電過程中，必須通過空氣與高壓霧化柴油的充分混合才能實現。當在洪水、海嘯、泥石流等情形下時，固定式柴油機的電氣系統將有可能因為水淹而失效，供油管道、壓縮空氣管道將有可能因為外部沖擊力而斷裂，柴油機本體有可能因為沖擊力而結構發生變形，這些都會導致固定式柴油發電機組無法啟動，進而無法提供應急電源。
[0016]因此，在其他電源失去的情況下，作為核電站最終應急電源的固定式柴油發電機組，由于其自身特點決定了其不能抵抗水淹災害——如洪水、海嘯、臺風潮等，當出現超設計基準的極端自然災害時，固定式柴油發電機組很容易失去供電，無法為核電站提供反應堆芯余熱排出和乏燃料水池冷卻的動力，這將導致核電站產生災難性的后果。
[0017]目前，通過設置蓄電池蓄能系統，可抵抗核電站現有應急電源系統不能抵抗的超設計基準工況，如地震疊加海嘯的嚴重自然災害等。但是目前應急蓄電池蓄能系統多為固定式放置，不可根據實際工況需求任意移動，而且應急蓄電池蓄能系統的容量是有上限的，應急蓄電池蓄能系統不能一直滿足核電設備的運行需求。
【發明內容】
[0018]本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供了核電站提供應急動力電源的方法和移動式蓄電池蓄能系統，在現有固定式蓄電池蓄能系統為核電站供電的基礎上增加移動式蓄電池蓄能系統為核電站提供電能，保證核電站在面臨地震疊加海嘯的嚴重自然災害中正常運行，進一步提高了核電站的安全性。
[0019]本發明的技術方案是:核電站提供應急動力電源的方法，包括提供固定式蓄電池蓄能系統，連接于應急母線中，并由在線監控系統對所述固定式蓄電池蓄能系統進行監控；在核電站的用電設備失電時，由所述在線監控系統啟動所述固定式蓄電池蓄能系統，并通過應急母線向核電站的用電設備供電，還包括提供移動式蓄電池蓄能系統，在蓄電池蓄能系統的總容量不足當前運行工況下的負荷容量時，接入至少一個移動式蓄電池蓄能系統。
[0020]進一步的，所述的核電站提供應急動力電源的方法，包括:
[0021]采集固定式蓄電池蓄能系統中電池的性能參數，根據電池的性能參數計算固定式蓄電池蓄能系統的總容量；
[0022]監測核電站的運行工況，根據核電站的運行工況計算核電站當前運行工況下的負
荷容量；
[0023]判斷固定式蓄電池蓄能系統的總容量是否不足于當前運行工況下的負荷容量，如果固定式蓄電池蓄能系統的總容量不足于當前運行工況下的負荷容量，接入至少一個移動式蓄電池蓄能系統。
[0024]優選地，接入所述移動式蓄電池蓄能系統之前，還包括:
[0025]檢測所述移動式蓄電池蓄能系統電壓是否處于正常值范圍內，如果是，則接入所述移動式蓄電池蓄能系統。
[0026]優選地，接入所述移動式蓄電池蓄能系統之前，還包括:
[0027]檢測所述移動式蓄電池蓄能系統接口是否可用，如果可用，則接入所述移動式蓄電池蓄能系統。
[0028]優選地，接入所述移動式蓄電池蓄能系統之前，還包括:
[0029]檢測所述移動式蓄電池蓄能系統的換流設備是否可用，如果可用，則接入所述移動式蓄電池蓄能系統。
[0030]優選地，核電站提供應急動力電源的方法，還包括步驟:
[0031]采集固定式蓄電池蓄能系統中電池的電壓，如果固定式蓄電池蓄能系統中電池的電壓小于移動式蓄電池蓄能系統的電壓，則使用所述移動式蓄電池蓄能系統給固定式蓄電池蓄能系統充電。
[0032]具體地，接入所述移動式蓄電池蓄能系統后，檢測匯流母線的供電參數，判斷供電參數是否滿足當前運行工況下的負荷容量，如果不滿足，則繼續接入至少一個移動式蓄電池蓄能系統。
[0033]所述移動式蓄電池蓄能系統配置有可實時監測移動式蓄電池蓄能系統的電池模組監控器，移動式蓄電池蓄能系統接入應急母線后，電池模組監控器檢測所述移動式蓄電池蓄能系統的工作電壓，如果移動式蓄電池蓄能系統的工作電壓達到截止電壓，則產生將所述移動式蓄電池蓄能系統切換出去的信號。
[0034]本發明同時還公開了一種移動式蓄電池蓄能系統，所述移動式蓄電池蓄能系統在固定式蓄電池蓄能系統的總容量不足當前運行工況下的負荷容量時，連接到應急母線，通過應急母線向核電站的用電設備供電。
[0035]具體地，所述的移動式蓄電池蓄能系統，包括一個或多個車載式蓄能系統模塊，所述車載式蓄能系統模塊包括蓄能電池模塊和可移動車載式載體。
[0036]具體地,所述可移動車載式載體包括車載式外殼、固定在所述車載式外殼上的電池放置倉以及設置在車載式外殼底部的至少兩個滾輪或者滾軸。
[0037]具體地，所述車載式蓄能系統模塊包括換流設備和電池陣列，電池陣列通過換流設備連接于匯流母線上，所述電池陣列包括多個電池模組，所述多個電池模組并聯于所述換流設備上以增加電池陣列的容量，所述電池模組由多個單體電池串或/和并聯而成以增加電池模組的電壓/電流。
[0038]具體地,所述換流設備包括:
[0039]多路換流單元、多個內置控制器、多個交流濾波單元、多個直流濾波單元、交流側采樣單元、直流側采樣單元和中央控制器，其中每一路換流單元為雙向換流器，每一路雙向換流器的交流側通過一個交流濾波單元接匯流母線，直流側通過一個直流流濾波單元接直流母線；交流側采樣單元分別與每一路雙向換流器的交流側連接，直流側采樣單元分別與每一路雙向換流器的直流側連接；每一路雙向換流器連接一個內置控制器，多個內置控制器用于分別控制多路雙向換流器的IGBT開關的導通和關斷時間完全同步，使多路雙向換流器均流、穩壓同步工作；所述中央控制器分別與交流側采樣單元、直流側采樣單元以及多個內置控制器連接，用于根據交流側采樣單元采集的電信號和直流側采樣單元采集的電信號，對多個內置控制器的工作進行控制。
[0040]具體地，所述移動式蓄電池蓄能系統與匯流母線之間設置第一開關控制單元，所述第一開關控制單元與在線監控系統之間連接，由所述在線監控系統控制所述第一開關控制單元；
[0041]所述移動式蓄電池蓄能系統和換流設備之間設置第二開關控制單元，第二開關控制單元與所述在線監控系統之間連接，由在線監控系統控制所述第二開關控制單元。
[0042]具體地，所述移動式蓄電池蓄能系統包括可實時監測移動式蓄電池蓄能系統的電池模組監控器，所述電池模組監控器實時檢測所述移動式蓄電池蓄能系統的工作電壓，如果移動式蓄電池蓄能系統的工作電壓達到截止電壓，則產生將所述移動式蓄電池蓄能系統切換出去的信號。
[0043]本發明提供的核電站提供應急動力電源的方法和移動式蓄電池蓄能系統，在現有固定式蓄電池蓄能系統為核電站供電的基礎上增加移動式蓄電池蓄能系統為核電站提供電能，保證核電站在面臨地震疊加海嘯的嚴重自然災害中正常運行，進一步提高了核電站的安全性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0044]圖1是本發明實施例提供的帶有移動式蓄電池蓄能系統的核電站供電系統示意圖；
[0045]圖2是本發明實施例提供的核電站供電系統總體示意圖；
[0046]圖3是本發明實施例提供的一種核電站提供應急動力電源的方法流程圖；
[0047]圖4是本發明實施例提供的一種移動式蓄電池蓄能系統接入過程圖；
[0048]圖5是本發明實施例提供的一種管理移動式蓄電池蓄能系統的方法流程圖；
[0049]圖6是本發明實施例提供的核電站提供應急動力電源的系統的移動式蓄電池蓄能系統接線示意圖；
[0050]圖7是本發明實施例提供的核電站提供應急動力電源的系統的移動式蓄電池蓄能系統接線示意圖；
[0051]圖8是本發明實施例提供的核電站提供應急動力電源的系統的移動式蓄電池蓄能系統模塊示意圖；
[0052]圖9是本發明一實施例提供的換流設備的結構圖；
[0053]圖10是本發明一實施例提供的換流設備的內置控制器的結構圖。
【具體實施方式】[0054]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0055]如圖1所示，核電站提供應急動力電源的方法，包括提供蓄電池蓄能系統，連接于應急母線中，并由在線監控系統對所述蓄電池蓄能系統進行監控；在核電站的用電設備失電時，由所述在線監控系統啟動所述蓄電池蓄能系統，并通過應急母線向核電站的用電設備供電，本實施例中還包括提供移動式蓄電池蓄能系統，在蓄電池蓄能系統的總容量不足當前運行工況下的負荷容量時，接入至少一個移動式蓄電池蓄能系統。
[0056]這樣，核電站供電系統就如圖2所示，除了傳統的柴油機、汽輪機以及固定式蓄電池蓄能系統提供電能外，還具有移動式蓄電池蓄能系統，有力保證核電站在面臨地震疊加海嘯的嚴重自然災害中正常運行，進一步提高了核電站的安全性。
[0057]蓄電池蓄能系統的總容量不足包括失電、故障導致的容量不足以及部分單元試驗、檢修等臨時切換出去導致的總容量不足。
[0058]具體的，如圖3所示，一種核電站提供應急動力電源的方法，包括以下步驟:
[0059]S301:采集蓄電池蓄能系統中電池的性能參數，根據電池的性能參數計算蓄電池蓄能系統的總容量。
[0060]S302:監測核電站的運行工況，根據核電站的運行工況計算核電站當前運行工況下的負荷容量；
[0061]S303:判斷蓄電池蓄能系統的總容量是否不足于當前運行工況下的負荷容量，
[0062]S304:如果蓄電池蓄能系統的總容量不足于當前運行工況下的負荷容量，接入至少一個移動式蓄電池蓄能系統。
[0063]如圖4所示，本實施例中，在接入一個移動式蓄電池蓄能系統之間，還需要檢測所述移動式蓄電池蓄能系統電壓是否處于正常值范圍內，如果是，則進一步檢測所述移動式蓄電池蓄能系統接口是否可用，如果可用，則進一步檢測所述移動式蓄電池蓄能系統的換流設備是否可用，如果可用，則接入所述移動式蓄電池蓄能系統。
[0064]接入一個移動式蓄電池蓄能系統后，檢測匯流母線的供電參數，判斷供電參數是否滿足當前運行工況下的負荷容量，如果不滿足，則繼續接入至少一個移動式蓄電池蓄能系統。
[0065]移動式蓄電池蓄能系統配置有可實時監測移動式蓄電池蓄能系統的電池模組監控器，移動式蓄電池蓄能系統接入應急母線后，電池模組監控器檢測所述移動式蓄電池蓄能系統的工作電壓，如果移動式蓄電池蓄能系統的工作電壓達到截止電壓，則產生將所述移動式蓄電池蓄能系統切換出去的信號，如圖5所示。
[0066]本發明實施例還公開了一種移動式蓄電池蓄能系統，移動式蓄電池蓄能系統在固定式蓄電池蓄能系統的總容量不足當前運行工況下的負荷容量時，連接到應急母線，通過應急母線向核電站的用電設備供電。
[0067]具體的，移動式蓄電池蓄能系統包括一個或多個車載式蓄能系統模塊，所述車載式蓄能系統模塊包括蓄能電池模塊和可移動車載式載體。可移動車載式載體包括車載式外殼、固定在所述車載式外殼上的電池放置倉以及設置在車載式外殼底部的至少兩個滾輪或者滾軸。[0068]如圖6所示，移動式蓄電池蓄能系統2100包括多個并聯的蓄能系統模塊2110，蓄能系統模塊2110通過匯流母線2920連接至應急母線2910上。本實施例中，蓄能系統模塊2110均并聯于匯流母線2920上。具體應用中，可根據蓄電池蓄能系統2100設計的續航時間等實際情況，以選擇相應數量的蓄能系統模塊2110，蓄電池蓄能系統2100設計的容量大于實際所需容量，即使部分蓄能系統模塊2110出現故障或損毀，可通過在線監控系統將其從匯流母線2920上斷開，剩余的蓄能系統模塊2110也可以可靠地運行并滿足實際需求，保證了蓄電池蓄能系統2100的可靠性，保證了緊急情況下的供電的可靠性，從而達到提高核電站安全性的設計目的。
[0069]而且由于蓄能系統模塊2110形成了模塊化的設計，可以很方便地在匯流母線2920上增加蓄能系統模塊2110的數量，從而提高了系統的容量并延長了系統的工作時間。具體應用中，可在匯流母線2920預留相應的接口和布線，以便于將蓄能系統模塊2110增加至蓄電池蓄能系統2100中。通過這種模塊化的設計，可將合適數量的蓄能系統模塊2110連接于匯流母線2920上，一方面可以根據負載的不同等實際情況，以靈活地將蓄電池蓄能系統2100設計為適應于不同功率和容量的要求，另一方面可以方便地按照核電站的冗余設計要求進行設計，可以十分方便地根據實際情況增加蓄能系統模塊2110的數量，只需將蓄能系統模塊2110連接于匯流母線2920上即可，對蓄電池蓄能系統2100進行擴容升級、使用、維護、都十分方便。
[0070]如圖6、圖7和圖8所示，蓄能系統模塊2110包括換流設備2111和電池陣列，將電池陣列通過換流設備2111連接于匯流母線2920上，電池陣列包括多個電池模組2101，多個電池模組2101并聯于換流設備2111上以增加電池陣列的容量，所述電池模組2101由多個單體電池串或/和并聯而成以增加電池模組的電壓/電流。電池陣列可形成模塊化的設計，通過這種模塊化的設計，可將合適數量的電池模組2101連接于直流母線2930上，一方面可以根據負載的不同等實際情況，以靈活地將電池陣列、蓄電池蓄能系統2100設計為適應于不同功率和容量的要求，另一方面可以方便地按照核電站的冗余設計要求進行設計，可以十分方便地根據實際情況增加電池模組2101的數量，只需將電池模組2101連接于直流母線上即可，對蓄電池蓄能系統2100進行擴容升級、使用、維護、都十分方便。
[0071]如圖6和圖7所示，蓄能系統模塊2110與匯流母線2920之間設置第一開關控制單元2160，所述第一開關控制單元2160與在線監控系統之間連接，由所述在線監控系統控制所述第一開關控制單元2160 ;于所述電池模組和換流設備之間設置第二開關控制單元2150，第二開關控制單元2150與所述在線監控系統之間連接，由在線監控系統控制所述第二開關控制單元2150。通過這樣的設計，每一電池模組與換流設備之間均設置有開關，開關可由在線監控系統控制，一旦在線監控系統檢測到某一電池模組的電壓、電流、容量或溫度處于設定的范圍以外時，便可及時控制第二開關控制單元2150使該電池模組從換流設備上斷開，并將另一處于備用狀態下的電池模組并至直流母線上，系統可靠性高。
[0072]電池陣列2112包括直流母線2930和電池模組2101，電池模組2101設置有多組，其可通過一直流匯流柜和直流母線2930連接于換流設備2111上，所述電池模組2101并聯于所述直流母線2930上，所述直流母線2930連接于所述換流設備2111上。每一條直流母線2930中，設計至少一備用的電池模組2101，即使其中某一電池模組2101產生故障時，由于設置了額外備用的電池模組2101，也不會影響電池陣列2112的正常供電，進一步提高了核電站運行安全性。這樣電池模組2101形成也形成了模塊化的設置，通過這種模塊化的布置，即使電池模組2101出現故障，也可以很方便地將其從直流母線2930上切除并進行將其余處于正常狀態的電池模組2101并至直流母線2930上，不影響電池陣列2112的正常工作。
[0073]移動式蓄電池蓄能系統包括可實時監測移動式蓄電池蓄能系統的電池模組監控器，電池模組監控器實時檢測所述移動式蓄電池蓄能系統的工作電壓，如果移動式蓄電池蓄能系統的工作電壓達到截止電壓，則產生將移動式蓄電池蓄能系統切換出去的信號，并送至開關柜切除該模塊，并重新接入可用的備用車載式移動蓄能系統模塊。已切除的車載式移動蓄能系統模塊到達就近的充電站進行充電操作，充電結束后再返回到固定式蓄能系統繼續作為其他已投運的車載式移動蓄能系統模塊的備用模塊。
[0074]如圖9所示，本實施例中移動式蓄電池蓄能系統的換流設備包括多路換流單元、多個內置控制器5400、多個交流濾波單元5600、多個直流濾波單元5700、交流側采樣單元5200、直流側采樣單元5300和中央控制器5500。其中每一路換流單元為雙向換流器5100，每一路雙向換流器5100的交流側通過一個交流濾波單元5600接匯流母線，直流側通過一個直流流濾波單元5700接直流母線。交流側采樣單元5200分別與每一路雙向換流器5100的交流側連接，直流側采樣單元5300分別與每一路雙向換流器5100的直流側連接。每一路雙向換流器5100連接一個內置控制器5400，多個內置控制器5400用于分別控制多路雙向換流器5100的IGBT開關的導通和關斷時間完全同步，使多路雙向換流器5100均流、穩壓同步工作。中央控制器5500分別與交流側采樣單元5200、直流側采樣單元5300以及多個內置控制器5400連接，用于根據交流側采樣單元5200采集的電信號，例如交流電壓、交流電流或相角，和直流側采樣單元5300采集的電信號，例如直流電壓或直流電流，對多個內置控制器5400的工作進行控制。中央控制器可采用DSP或可編程先進控制器。在一種實施方式中，中央控制器分別通過雙線串行通信的CAN-BUS總線與多個內置控制器連接。
[0075]如圖10所示，在一種實施方式中，內置控制器5400包括:與一路雙向換流器的交流側連接的交流側采樣模塊54001，與該雙向換流器的直流側連接的直流側采樣模塊54002，以及分別與交流側采樣模塊54001、直流側采樣模塊54002、中央控制器5500和該雙向換流器連接的控制模塊54003，控制模塊54003用于根據交流側采樣模塊54001和直流側米樣模塊54002米集的電信號以及中央控制器5500的控制信號,使該雙向換流器輸出的電信號值與預設電信號值相同。
[0076]在一種實施方式中，換流設備的同步工作控制方法流程如下:多個內置控制器分別采集多路換流單元輸出的電信號值；中央控制器根據多個內置控制器采集的電信號值，計算出電信號平均值；采樣單元采集多路換流單元輸出的電信號數值的實時并列電信號平均值；中央控制器根據計算出的電信號平均值和采樣單元采集的實時并列電信號平均值，計算電信號平均差值，并對電信號平均差值進行分解，得到補償值；多個內置控制器得到補償值，并控制與相對應的換流單元輸出的電信號，使多路換流單元輸出的電信號同步。
[0077]在一種實施方式中，換流設備的工作模式分為兩種:一種是將交流電變為直流電；另一種是將直流電變為交流電。工作模式的選擇由工作模式選擇器來控制，工作模式選擇器可通過自動檢測，或接受來自在線監控系統的信號，或根據手動信號來決定雙向換流設備的工作模式。[0078]需要說明的是，電池的性能參數為單體電池的性能參數、電池模組的性能參數和電池陣列的性能參數中的至少一個。單體電池的性能參數包括但不限于單體電池的容量、電壓、電流、溫度、內阻等。電池模組的性能參數包括但不限于電池模組的容量、電壓、電流、溫度、內阻等。電池陣列的性能參數包括但不限于電池陣列的容量、電壓、電流、溫度、內阻
坐寸ο
[0079]當超設計基準的極端自然災害發生時，核反應堆很可能將全部停止運行而失去廠用電，而連接于外部電網的輸電線也很可能由于地震、臺風等災害而使電線桿倒塌、輸電線路中斷，外部輸入的應急電源也無法工作；而作為目前最終應急電源的固定式柴油發電機組，由于內燃機工作時需要空氣，其無法與外部完全隔絕。如超設計基準災害中地震疊加海嘯同時發生的自然災害，柴油發電機房被海水淹沒而使柴油發電機失效，相關用電設備得不到及時供電，冷卻系統無法正常工作，核電站中反應堆的余熱不能排出，導致了嚴重的災難性后果。本發明實施例所提供的核電站提供應急動力電源的系統便可解決上述的技術問題。
[0080]移動式蓄電池蓄能系統2100與柴油機等相比，其具有柴油機無法比擬的優勢:首先，柴油機工作時需要消耗空氣，其根本無法與外部進行密封隔絕，一旦產生海嘯、洪水等超設計基準的災害，水流將直接沖擊并淹沒柴油機，柴油機組將無法工作，作為目前核電站的最后一道應急電源，其可靠性低；而本發明實施例所提供的核電站提供應急動力電源的系統，其內的蓄電池工作時可處于完全隔絕的空間內，考慮到蓄電池充放電時將產生一定的熱量，可通過空調設備或熱管散熱器或熱板散熱器將熱量排出。具體地，可將熱管或熱板的蒸發端貼緊于蓄電池或合適的位置，再將冷凝端放置于隔絕空間外側，熱管或熱板穿設于隔絕空間的墻體并設置成密封。蓄電池產生的熱量通過蒸發端將熱管或熱板內液體蒸發，然后在冷凝端液化，將蓄電池充放電時產生的熱量帶出，達到散熱的目的，冷凝端的液體再沿熱管內的毛細管回流至蒸發端，形成散熱循環。以使蓄電池的工作溫度維持在合理的范圍內，從而使本發明實施提供的核電站提供應急動力電源的系統可以正常可靠地運行，且有利于延長蓄電池的使用壽命。另外，也可用空調、水冷裝置對蓄電池蓄能系統2100進行冷卻。另外，柴油機組作為一種復雜的機械設備，其由數千個以上的零件構成，故障點多且不易排除，一旦柴油機組產生機械故障，其將無法可靠地運行，而本發明實施例提供的核電站提供應急動力電源的系統，其通過模塊化的設計方式，可以很方便地將蓄能系統模塊2110增加至蓄電池蓄能系統2100內或直接取代有故障的蓄能系統模塊2110，具體應用中，可設置多個備用蓄能系統模塊2110，平時這些蓄能系統模塊2110處于備用狀態，一旦系統中有蓄能系統模塊2110損壞，可將損壞的蓄能系統模塊2110從系統中斷開，并將備用的蓄能系統模塊2110并至系統中，保證系統在最惡劣的情況下仍然可以可靠的運行。另夕卜，柴油機組的工作需要柴油，柴油作為一種易燃物，其存放要求高，不僅要防火防燃，而且需防范一些其余的意外事件，危險系數高，而本發明實施例所提供的核電站提供應急動力電源的系統，其不存在這些問題，可靠性高。最后，柴油機組啟動和建立功率所需的時間較長，而本發明實施例所提供的核電站提供應急動力電源的系統，其蓄電池提供電源幾乎是瞬時的，不存在時間差，對于有不間斷要求的廠用應急設備來說有著重要的意義。
[0081]移動式蓄電池蓄能系統2100優先選用鋰電池作為儲能的最小單元，目前，國內先進的成熟鋰電池儲能密度已達到140KWH/T，預計不久可以生產出超過1200KWH/T的超高儲能密度的電池；已初步滿足大容量儲能系統的儲能需求。先進的成熟鋰電池的使用壽命長，可以循環充放電6000?10000次，可以滿足核電站使用壽期內的使用需求。與鉛酸電能池相比，具有體積小，重量輕，維護周期長、可靠性高、使用壽命長等優點。鋰電池與燃料電池相比，具有安全性佳，結構簡單等優點，無需設置氫氣、氧氣等供氣裝置，而且燃料電池啟動和建立功率所需的時間長，無法及時提供應急供電，另外，燃料電池工作時溫度高，其可靠性差，故本發明實施例所提供的移動式蓄電池蓄能系統，不選用鉛酸蓄電池和燃料電池，而是選用結構、原理均不同于鉛酸蓄電池和燃料電池的鋰電池等合適類型的蓄電池，其可靠性高。
[0082]通過采用上述鋰電池等安全性能佳的電池，該電池在擠壓、針刺、過充、高溫試驗條件可做到不起火、不冒煙、不爆炸。
[0083]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換或改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.核電站提供應急動力電源的方法，包括提供固定式蓄電池蓄能系統，連接于應急母線中，并由在線監控系統對所述固定式蓄電池蓄能系統進行監控；在核電站的用電設備失電時，由所述在線監控系統啟動所述固定式蓄電池蓄能系統，并通過應急母線向核電站的用電設備供電，其特征在于，還包括提供移動式蓄電池蓄能系統，在蓄電池蓄能系統的總容量不足當前運行工況下的負荷容量時，接入至少一個移動式蓄電池蓄能系統。
2.如權利要求1所述的核電站提供應急動力電源的方法，其特征在于，包括: 采集固定式蓄電池蓄能系統中電池的性能參數，根據電池的性能參數計算固定式蓄電池蓄能系統的總容量； 監測核電站的運行工況，根據核電站的運行工況計算核電站當前運行工況下的負荷容量; 判斷固定式蓄電池蓄能系統的總容量是否不足于當前運行工況下的負荷容量，如果固定式蓄電池蓄能系統的總容量不足于當前運行工況下的負荷容量，接入至少一個移動式蓄電池蓄能系統。
3.如權利要求2所述的核電站提供應急動力電源的方法，其特征在于，接入所述移動式蓄電池蓄能系統之前，還包括: 檢測所述移動式蓄電池蓄能系統電壓是否處于正常值范圍內，如果是，則接入所述移動式蓄電池蓄能系統。
4.如權利要求3所述的核電站提供應急動力電源的方法，其特征在于，接入所述移動式蓄電池蓄能系統之前，還 包括: 檢測所述移動式蓄電池蓄能系統接口是否可用，如果可用，則接入所述移動式蓄電池畜能系統。
5.如權利要求4所述的核電站提供應急動力電源的方法，其特征在于， 檢測所述移動式蓄電池蓄能系統的換流設備是否可用，如果可用，則接入所述移動式蓄電池蓄能系統。
6.如權利要求2所述的核電站提供應急動力電源的方法，其特征在于，還包括步驟: 采集固定式蓄電池蓄能系統中電池的電壓，如果固定式蓄電池蓄能系統中電池的電壓小于移動式蓄電池蓄能系統的電壓，則使用所述移動式蓄電池蓄能系統給固定式蓄電池蓄能系統充電。
7.如權利要求2所述的核電站提供應急動力電源的方法，其特征在于，接入所述移動式蓄電池蓄能系統后，檢測匯流母線的供電參數，判斷供電參數是否滿足當前運行工況下的負荷容量，如果不滿足，則繼續接入至少一個移動式蓄電池蓄能系統。
8.如權利要求2所述的核電站提供應急動力電源的方法，其特征在于，所述移動式蓄電池蓄能系統配置有可實時監測移動式蓄電池蓄能系統的電池模組監控器，移動式蓄電池蓄能系統接入應急母線后，電池模組監控器檢測所述移動式蓄電池蓄能系統的工作電壓，如果移動式蓄電池蓄能系統的工作電壓達到截止電壓，則產生將所述移動式蓄電池蓄能系統切換出去的信號。
9.一種移動式蓄電池蓄能系統，其特征在于，所述移動式蓄電池蓄能系統在固定式蓄電池蓄能系統的總容量不足當前運行工況下的負荷容量時，連接到應急母線，通過應急母線向核電站的用電設備供電。
10.如權利要求9所述的移動式蓄電池蓄能系統，其特征在于，包括一個或多個車載式蓄能系統模塊，所述車載式蓄能系統模塊包括蓄能電池模塊和可移動車載式載體。
11.如權利要求10所述的移動式蓄電池蓄能系統，其特征在于，所述可移動車載式載體包括車載式外殼、固定在所述車載式外殼上的電池放置倉以及設置在車載式外殼底部的至少兩個滾輪或者滾軸。
12.如權利要求10所述的移動式蓄電池蓄能系統，其特征在于，所述車載式蓄能系統模塊包括換流設備和電池陣列，電池陣列通過換流設備連接于匯流母線上，所述電池陣列包括多個電池模組，所述多個電池模組并聯于所述換流設備上以增加電池陣列的容量，所述電池模組由多個單體電池串或/和并聯而成以增加電池模組的電壓/電流。
13.如權利要求12所述的移動式蓄電池蓄能系統，其特征在于，所述換流設備包括: 多路換流單元、多個內置控制器、多個交流濾波單元、多個直流濾波單元、交流側采樣單元、直流側采樣單元和中央控制器，其中每一路換流單元為雙向換流器，每一路雙向換流器的交流側通過一個交流濾波單元接匯流母線，直流側通過一個直流流濾波單元接直流母線；交流側采樣單元分別與每一路雙向換流器的交流側連接，直流側采樣單元分別與每一路雙向換流器的直流側連接；每一路雙向換流器連接一個內置控制器，多個內置控制器用于分別控制多路雙向換流器的IGBT開關的導通和關斷時間完全同步，使多路雙向換流器均流、穩壓同步工作；所述中央控制器分別與交流側采樣單元、直流側采樣單元以及多個內置控制器連接，用于根據交流側采樣單元采集的電信號和直流側采樣單元采集的電信號，對多個內置控制器的工作進行控制。
14.如權利要求13所述的移動式蓄電池蓄能系統，其特征在于，所述移動式蓄電池蓄能系統與匯流母線之間設置第一開關控制單元，所述第一開關控制單元與在線監控系統之間連接，由所述在線監控系統控制所述第一開關控制單元； 所述移動式蓄電池蓄能系 統和換流設備之間設置第二開關控制單元，第二開關控制單元與所述在線監控系統之間連接，由在線監控系統控制所述第二開關控制單元。
15.如權利要求9所述的移動式蓄電池蓄能系統，其特征在于，所述移動式蓄電池蓄能系統包括可實時監測移動式蓄電池蓄能系統的電池模組監控器，所述電池模組監控器實時檢測所述移動式蓄電池蓄能系統的工作電壓，如果移動式蓄電池蓄能系統的工作電壓達到截止電壓，則產生將所述移動式蓄電池蓄能系統切換出去的信號。
【文檔編號】H02J9/04GK103427470SQ201210152055
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年5月16日 優先權日:2012年5月16日
【發明者】李書周, 梅宗川, 王永年 申請人:中國廣東核電集團有限公司, 大亞灣核電運營管理有限責任公司