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CN111244933A - 储能装置、电力系统及其控制方法 - Google Patents

储能装置、电力系统及其控制方法 Download PDF

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CN111244933A
CN111244933A CN202010157585.3A CN202010157585A CN111244933A CN 111244933 A CN111244933 A CN 111244933A CN 202010157585 A CN202010157585 A CN 202010157585A CN 111244933 A CN111244933 A CN 111244933A
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CN
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bidirectional
storage device
voltage
electrically connected
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陈丽
王长永
陆岩松
邱爱斌
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Delta Electronics Shanghai Co Ltd
Original Assignee
Delta Electronics Shanghai Co Ltd
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Publication date
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Priority to TW109108057A priority patent/TWI761784B/zh
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Priority to US17/190,288 priority patent/US11239663B2/en
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Abstract

本公开涉及一种储能装置、一种电力系统及其控制方法。该储能装置应用于电力系统而电连接于高压直流输电网，储能装置包含：至少一储能元件；至少一双向逆变模块，双向逆变模块的直流端与对应的储能元件电连接；至少一中频变压器，中频变压器的第一传输端与对应的双向逆变模块的交流端电连接；以及至少一双向交流/直流转换模块，双向交流/直流转换模块的交流端与对应的中频变压器的第二传输端电连接，双向交流/直流转换模块的直流端与高压直流输电网电连接。

Description

储能装置、电力系统及其控制方法
技术领域
本公开为一种储能装置，尤指一种可减少体积及成本的储能装置、电力系统及其控制方法。
背景技术
随着新能源发电的快速发展，各种发电系统逐步接入电网中。在接入交流电网前，需要进行长距离输电，故须使用长距离的交流电缆，导致传输效率低且成本较高。目前部分电力系统，比如一些海上风电场，由于风机距离海岸上的变电站的距离较远，故会先接入高压直流输电网而采用高压直流输电，由此减小传输损耗及降低成本。
为使这种高压直流输电网具有电能调度和调节的功能，需要额外接入储能装置，以利用储能装置达到电网调度和调节的功能。接入的储能装置将低电压转换为高压直流电，需要高升压比的变压器将储能逆变器的三相低压交流电升压为高压交流电；需要高压双向变换器将三相高压交流电变换为高压直流接入直流电网。故传统储能装置内部所使用的部份元件其体积较大而成本亦较高，导致储能装置体积较大和成本较高。
因此，如何发展一种可改善上述现有技术的储能装置、电力系统及其控制方法，实为目前迫切的需求。
发明内容
本公开的目的在于提供一种储能装置、电力系统及其控制方法，其中储能装置采用中频变压器，故可使变压器的体积与成本减少，同时使得与中频变压器电连接的储能装置的双向交流/直流转换模块可减少体积及成本，进而使得储能装置的体积与成本减少。
为达上述目的，本公开提供一种储能装置，应用于电力系统而电连接于高压直流输电网，储能装置包含：至少一储能元件；至少一双向逆变模块，双向逆变模块的直流端与对应的储能元件电连接；至少一中频变压器，中频变压器的第一传输端与对应的双向逆变模块的交流端电连接；以及至少一双向交流/直流转换模块，双向交流/直流转换模块的一交流端与对应的至少一中频变压器的第二传输端电连接，双向交流/直流转换模块的直流端与高压直流输电网电连接。
为达上述目的，本公开另提供一种电力系统，电连接于一高压直流输电网，该电力系统包含：一发电装置及前述的储能装置。
为达上述目的，本公开又提供一种电力系统的控制方法，应用于前述的电力系统，控制方法包含：(S1)确定电力系统的运行模式；(S2)于电力系统运行于并网模式时，储能装置调节高压直流输电网的电能；以及(S3)于电力系统运行于离网模式时，储能装置为发电装置提供辅助用电。
附图说明
图1为本公开第一优选实施例的储能装置及所应用的电力系统的电路结构示意图；
图2为图1所示的储能装置的细部电路结构示意图；
图3A为本公开第二优选实施例的储能装置及所应用的电力系统的电路结构示意图；
图3B为本公开第三优选实施例的储能装置及所应用的电力系统的电路结构示意图；
图3C为本公开第四优选实施例的储能装置及所应用的电力系统的电路结构示意图；
图4为本公开第五优选实施例的储能装置及所应用的电力系统的电路结构示意图；
图5A为本公开第六优选实施例的储能装置及所应用的电力系统的电路结构示意图；
图5B为本公开第七优选实施例的储能装置及所应用的电力系统的电路结构示意图；
图5C为本公开第八优选实施例的储能装置及所应用的电力系统的电路结构示意图；
图6为图2所示的储能装置在并网模式下时，第一控制器及第二控制器的控制结构示意图；
图7为图6所示的第一控制器在并网模式下所执行的控制步骤流程图；
图8为图6所示的第二控制器在并网模式下所执行的控制步骤流程图；
图9为图2所示的储能装置在离网模式下时，第一控制器及第二控制器的控制结构示意图；
图10为图9所示的第一控制器在离网模式下所执行的控制步骤流程图；
图11为图9所示的第二控制器在离网模式下所执行的控制步骤流程图；
图12为本公开第九优选实施例的储能装置的电路结构示意图；
图13为图12所示的储能装置在并网模式下时，第一控制器及第二控制器的控制结构示意图；
图14为图13所示的第一控制器在并网模式下所执行的控制步骤流程图；
图15为图13所示的第二控制器在并网模式或离网模式下所执行的控制步骤流程图；
图16为图12所示的储能装置在离网模式下时，第一控制器及第二控制器的控制结构示意图；
图17为图16所示的第一控制器在离网模式下所执行的控制步骤流程图；
图18为本公开优选实施例的电力系统的控制方法的步骤流程图；
图19为图18所示的控制方法的步骤S11的子步骤的步骤流程图；
图20为图18所示的控制方法的步骤S12的子步骤的步骤流程图。
其中，附图标记说明如下：
1：储能装置
2：电力系统
20：发电装置
21：高压直流输电网
220：高压直流变电站
221：电力设备
10：储能元件
11：双向逆变模块
12：中频变压器
13：双向交流/直流转换模块
23：主控制器
130：模块化多电平转换器
131：第一控制器
SM：开关模块
SW：开关元件
C：电容
110：逆变器
111：第二控制器
14：滤波器
15：储能单元
132、212、312：计算器
133、113、233、213、2340、333：坐标变换器
134、234、214、334：电压调节器
135、115、235、215、2360、335：电流调节器
136、116、236、216、2370、336：PWM调制器
ω：工作角频率
θ：角度信号
I_MMC、I_PCS、I_Con：三相电流量
Ug_MMC、Ug_PCS：三相电压量
UgdFed_MMC、UgdFed_PCS：d轴电压回馈值
UgqFed_MMC、UgqFed_PCS：q轴电压回馈值
IdFed_MMC、IdFed_PCS、IdFed_Con：d轴电流回馈值
IqFed_MMC、IqFed_PCS、IqFed_Con：q轴电流回馈值
IdRef_MMC、IdRef_PCS、IdRef_Con：d轴电流指令
IqRef_MMC、IqRef_PCS、IqRef_Con：q轴电流指令
E_MMC、E_PCS、E_Con：三相控制电势
112、232、233、2330、332：锁相器
114、2350：功率调节器
U0、Ug_Con：电压
PRef_PCS、PRef_Con：有功功率指令
QRef_PCS、QRef_Con：无功功率指令
PFed_PCS、PFed_Con：有功功率回馈值
QFed_PCS、QFed_Con：无功功率回馈值
U0Ref：高压直流侧电压指令
U0Fed：高压直流侧电压回馈值
UgdRef_PCS：d轴电压指令值
UgqRef_PCS：q轴电压指令
330：转换器
3300：开关电路
3301：第一控制器
U01Ref：直流侧电压指令
U01Fed：直流侧电压回馈值
具体实施方式
体现本公开特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本公开能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本公开的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非架构于限制本公开。
图1为本公开第一优选实施例的储能装置及所应用的电力系统的电路结构示意图。如图1所示，本实施例的储能装置1可应用于电力系统2中，其中电力系统2包含发电装置20、高压直流输电网21、储能装置1。进一步地，高压直流输电网21接入高压直流变电站220，高压直流变电站220将接收的高压直流升压后传输至后方的电力设备221。发电装置20可为但不限于光伏发电装置或风力发电装置等，且发电装置20与高压直流输电网21电连接，储能装置1电连接于高压直流输电网21，实现电网的调度及调节。
在一些实施例中，电力系统2应用于海上风力发电项目，发电装置20为风力发电厂或风力发电厂中的发电单元，风力发电装置输出高压直流电(例如30KV或60KV)，经过高压直流输电网传输至海上高压直流变电站。
储能装置1电连接于高压直流输电网21，且可于发电装置20发电时，运行于并网模式，以在并网模式下实现高压直流输电网21的调节和调度功能，而在发电装置20不发电时，储能装置1运行于离网模式，以在离网模式下为发电装置20提供所需的辅助用电。在容量运行的情况，离网模式时，储能装置1可同时为后方的电力设备221供电。以海上风电应用为例，当环境中无风时，发电装置(即风力发电机)处于待机模式，然风力发电机中的部分系统需要根据风速准备随时启动，故此时储能装置可为风力发电机提供辅助用电，以便风力发电机可根据风速而随时启动。
储能装置1包含至少一储能元件10、至少一双向逆变模块11、至少一中频变压器12及至少一双向交流/直流转换模块13。储能元件10可为但不限于电池或电容等。双向逆变模块11具有直流端及交流端，其中双向逆变模块11的直流端与对应储能元件10电连接。中频变压器12具有第一传输端及第二传输端，其中中频变压器12的第一传输端与对应双向逆变模块11的交流端电连接，且中频变压器12的工作频率可为400Hz，但不局限于此。双向交流/直流转换模块13具有交流端及直流端，其中双向交流/直流转换模块13的交流端与对应中频变压器12的第二传输端电连接，双向交流/直流转换模块13的直流端与高压直流输电网21电连接。
由上可知，由于本公开的储能装置1使用中频变压器12，又中频变压器12与一般工频变压器相比其工作频率较高，故可降低变压器的体积和成本，同时因储能装置1选用中频变压器12，则双向交流/直流转换模块13对应为中频变换器，亦可以减小与中频变压器12电连接的双向交流/直流转换模块13的内部元件的体积和成本，例如减小电感和电容等元件的体积和成本，如此一来，储能装置1便可达到减少体积和成本的功效。
于上述实施例中，当储能装置1运行于并网模式，且发电装置20提供的电能大于电力设备221所需的电能时，储能装置1可使用高压直流输电网21上的电能而对储能元件10进行充电，即双向交流/直流转换模块13先将高压直流输电网21上的电压(如30KV或60KV)转换成具第一电压凖位(电压准位)的交流电压(如18KV或36KV)，而中频变压器12则将双向交流/直流转换模块13所输出的具第一电压凖位的交流电压降压为具第二电压凖位的交流电压(如480V)，双向逆变模块11则转换由中频变压器12所传来的具第二电压凖位的交流电压为直流充电电压，以对储能元件10进行充电。当储能装置1运行于并网模式，且发电装置20提供的电能小于电力设备221所需的电能时，双向逆变模块11先转换储能元件10所提供的储能电压为具第二电压凖位的交流电压，中频变压器12则将双向逆变模块11所输出的具第二电压凖位的交流电压升压成具第一电压凖位的交流电压，双向交流/直流转换模块13再将具第一电压凖位的交流电压转换成高压直流电压，以馈入高压直流输电网21。当储能装置1运行于离网模式时，其内部电路的运行方式相似于储能装置1运行于并网模式而发电装置20提供的电能小于电力设备221所需电能，于此不再赘述，唯在储能装置1运行于离网模式时，储能装置1需要为发电装置20提供所需的辅助用电。
于一些实施例中，电力系统2更包含主控制器23，主控制器23可检测发电装置20的输出功率，并根据电网调度命令计算储能装置1的功率指令，以控制储能装置1的充放电运行，使发电装置20实现固定功率输出；或者主控制器23根据上级控制命令计算储能装置1的功率指令，以控制储能装置1的充放电运行，实现削峰填谷，平滑新能源等目标。通过控制储能装置1灵活调整电力系统2中的功率分配。
在一些实施例中，主控制器23检测发电装置20的发电功率，并对发电功率进行滤波平滑处理后得到目标功率，进而将目标功率减去发电功率，并依据其差值调整储能装置1中各储能单元(例如涵盖储能元件10与对应双向逆变模块11及对应中频变压器12等)的功率指令以控制储能单元的充放电运行，平滑功率波动，借此使高压直流输电网21中的实际功率与目标功率一致。
在一些实施例中，主控制器23可依据负荷需求及发电装置20的发电情况进行能量调度，控制储能装置1实现能量时移。例如在发电装置20的发电量较多且负荷需求较小时，可将多余的能量存储于储能装置1的储能元件10中，而在发电装置20的发电量较少且负荷需求较大时，则可将储能元件10所存储的能量释出并供给至高压直流输电网21。
在一些实施例中，当高压直流输电网21要求输出固定功率时，主控制器23检测发电装置20的输出功率，固定功率输出的目标功率减去发电装置20的输出功率，得到储能装置1的功率指令，根据储能元件10的荷电状态将储能装置10的功率指令分配给每一储能单元，通过控制储能装置1的充放电运行实现固定功率输出。
在一些实施例中，当储能装置1处于离网模式，则可将储能元件10所存储的能量释出并供给至高压直流输电网21，为发电装置20提供辅助电。具体地，双向逆变模块11将储能元件10释出的直流电转换为具有第二电压凖位的交流电(例如660/480Vac)，中频变压器12将具有第二电压凖位的交流电升压成具有第一电压凖位的交流电压输入至双向交流/直流转换模块13，双向交流/直流转换模块13再将具第一电压凖位的交流电压转换成高压直流电压，以馈入高压直流输电网21，为发电装置20提供辅助用电。同时，在储能装置1容量允许的情况下，储能装置1释出的电能一部分经过高压直流输电网21传输至高压直流变电站220，为后方的电力设备221供电。
图2为图1所示的储能装置的细部电路结构示意图。请参阅图2并配合图1，于本实施例中，双向交流/直流转换模块13包含模块化多电平转换器130及第一控制器131，其中模块化多电平转换器130包含多个桥臂，每一桥臂上包含多个串联连接的开关模块SM，每一开关模块SM包含两个串联电连接的开关元件SW及与两个开关元件SW电连接的电容C。第一控制器131与模块化多电平转换器130电连接，用以控制模块化多电平转换器130的开关操作。中频变压器12第一传输端及第二传输端分别具有单一的绕组，其中中频变压器12第二传输端上的绕组电连接于模块化多电平转换器130。双向逆变模块11包含逆变器110以及第二控制器111，其中逆变器110与储能元件10及中频变压器12第一传输端上的绕组电连接，第二控制器111与逆变器110电连接，用以控制逆变器110的开关操作。当然，图2所示模块化多电平转换器130及逆变器110的电路结构仅为例示，并非局限于此，可依不同需求而有不同实施态样。于一些实施例中，模块化多电平转换器130可为中频模块化多电平转换器。当然，双向交流/直流转换模块13亦可改为包含多重化变换器，以取代模块化多电平转换器130。
于一些实施例中，储能装置1还包含滤波器14，滤波器14电连接于双向逆变模块11与中频变压器12之间，滤波器14架构于对双向逆变模块11的输出电流或中频变压器12的第一传输端上的电流进行滤波。
图3A为本公开第二优选实施例的储能装置及所应用的电力系统的电路结构示意图。如图3A所示，在本实施例中，储能装置1包含多个储能元件10、多个双向逆变模块11、多个中频变压器12及一个双向交流/直流转换模块13，其中每一个储能元件10与对应双向逆变模块11及对应中频变压器12构成储能单元15，多个储能单元15的中频变压器12的第二传输端并联电连接于双向交流/直流转换模块13的交流端。由于储能装置1具有多个储能单元15，故提升了储能装置1的储能能力及供电能力。在一些实施例中，主控制器23更可根据不同储能单元15中储能元件10的荷电状态(State-Of-Charge；SOC)来分配各储能单元15的功率指令。
图3B为本公开第三优选实施例的储能装置及所应用的电力系统的电路结构示意图。如图3B所示，在本实施例中，储能装置1包含多个储能元件10、多个双向逆变模块11、一个中频变压器12及一个双向交流/直流转换模块13中。图3B中所示储能装置1与图3A类似，区别在于图3B中多个双向逆变模块11的交流端并联电连接后与中频变压器12的第一传输端电连接，中频变压器12的第二传输端电连接于双向交流/直流转换模块13的交流端。进一步地，图3B中的双向交流/直流转换模块13包含一多电平转换器例如模块化多电平转换器(MMC)。
图3C为本公开第四优选实施例的储能装置及所应用的电力系统的电路结构示意图。如图3C所示，在本实施例中，储能装置1包含多个储能元件10、多个双向逆变模块11、一个中频变压器12及一个双向交流/直流转换模块13。图3C中所示储能装置1与图3A类似，区别在于图3C中中频变压器12的第一传输端包含多个绕组，每一个绕组电连接于对应的双向逆变模块11的交流端，中频变压器12的第二传输端电连接于双向交流/直流转换模块13的交流端。进一步地，图3C中的双向交流/直流转换模块13包含一多电平转换器例如模块化多电平转换器(MMC)。
图4为本公开第五优选实施例的储能装置及所应用的电力系统的电路结构示意图。如图4所示，在本实施例中，储能装置1包含多个储能元件10、多个双向逆变模块11、多个中频变压器12及多个双向交流/直流转换模块13，其中每一个储能元件10与对应的双向逆变模块11、对应的中频变压器12及对应的双向交流/直流转换模块13构成储能单元15，多个储能单元15的双向交流/直流转换模块13的直流端并联电连接于高压直流输电网21。在本实施例中，由于各个储能单元15相互独立，故可以单独地接入或退出储能装置1。
图5A为本公开第六优选实施例的储能装置及所应用的电力系统的电路结构示意图。如图5A所示，在本实施例中，储能装置1改为包含多个储能元件10、多个双向逆变模块11、多个中频变压器12及多个双向交流/直流转换模块13，其中每一个储能元件10与对应的双向逆变模块11及对应的中频变压器12构成储能单元15，多个储能单元15的中频变压器12的第二传输端并联电连接形成第一交流端口，多个双向交流/直流转换模块13的交流端并联电连接形成第二交流端口，第一交流端口电连接于第二交流端口，多个双向交流/直流转换模块13的直流端并联电连接于高压直流输电网21。于本实施例中，由于储能装置1包含多个独立的双向交流/直流转换模块13，因此当任一个双向交流/直流转换模块13发生故障，其它双向交流/直流转换模块13仍可正常运行，故可增加储能装置1的冗余效果。
于一些实施例中，图5A所示的多个双向交流/直流转换模块13包含一个主双向交流/直流转换模块13及多个从双向交流/直流转换模块13，其中主双向交流/直流转换模块13向从双向交流/直流转换模块13提供控制指令。例如，储能装置1并网运行时，主双向交流/直流转换模块13控制第二交流端口的交流电压以产生电流指令，并将电流指令均分给从双向交流/直流转换模块13；储能装置1离网运行时，主双向交流/直流转换模块13控制高压直流输电网21的电压以产生电流指令，并将电流指令均分给从双向交流/直流转换模块13。
图5B为本公开第七优选实施例的储能装置及所应用的电力系统的电路结构示意图。如图5B所示，在本实施例中，储能装置1包含多个储能元件10、多个双向逆变模块11、一个中频变压器12及多个双向交流/直流转换模块13。图5B中所示储能装置1与图5A类似，区别在于图5B中多个双向逆变模块11的交流端并联电连接后与中频变压器12的第一传输端电连接，中频变压器12的第二传输端电连接于第二交流端口。进一步地，图5B中双向交流/直流转换模块13包含一多电平转换器例如模块化多电平转换器(MMC)。
图5C为本公开第八优选实施例的储能装置及所应用的电力系统的电路结构示意图。如图5C所示，在本实施例中，储能装置1包含多个储能元件10、多个双向逆变模块11、一个中频变压器12及多个双向交流/直流转换模块13，其中双向交流/直流转换模块13包含一多电平转换器例如模块化多电平转换器(MMC)。图5C中所示储能装置1与图5A类似，区别在于图5C中中频变压器12的第一传输端包含多个绕组，每一个绕组电连接于对应的双向逆变模块11的交流端，中频变压器12的第二传输端电连接于第二交流端口。进一步地，图5C中双向交流/直流转换模块13包含一多电平转换器例如模块化多电平转换器(MMC)。
以下将再说明第一控制器131及第二控制器111分别在并网模式下及离网模式下的控制方法及对应的控制架构。图6为图2所示的储能装置在并网模式下时，第一控制器及第二控制器的控制结构示意图，图7为图6所示的第一控制器在并网模式下所执行的控制步骤流程图，图8为图6所示的第二控制器在并网模式下所执行的控制步骤流程图。如图6、图7及图8所示并配合图2，当储能装置1运行于并网模式时，第一控制器131控制模块化多电平转换器130的开关操作而调整中频变压器12第二传输端上的电压为中频高压交流电，其中中频高压交流电的频率等于中频变压器12的工作频率(例如400Hz)。
因此当储能装置1运行于并网模式时，第一控制器131执行图7所示的控制方法，即首先，执行步骤S1A，根据中频变压器12的第二传输端上的电压设定值，调节中频变压器12第二传输端上的电压，产生电流指令。接着，执行步骤S2A，根据电流指令，调节中频变压器12的第二传输端上的电流，产生控制信号。最后，执行步骤S3A，依据控制信号产生脉冲宽度调制信号，以控制模块化多电平转换器130的开关操作。
而对应上述第一控制器131在储能装置1运行于并网模式时的控制方法，第一控制器131的控制架构对应包含计算器132、坐标变换器133、电压调节器134、电流调节器135及PWM(Pulse Width Modulation)调制器136。计算器132依据中频变压器12的工作角频率ω产生角度信号θ，即对工作角频率ω积分产生角度信号θ。坐标变换器133依据模块化多电平转换器130的交流端的三相电流量I_MMC、三相电压量Ug_MMC及角度信号θ产生d轴电压回馈值UgdFed_MMC、q轴电压回馈值UgqFed_MMC、d轴电流回馈值IdFed_MMC及q轴电流回馈值IqFed_MMC。电压调节器134依据d轴电压回馈值UgdFed_MMC、q轴电压回馈值UgqFed_MMC、d轴电压指令值UgdRef_MMC及q轴电压指令UgqRef_MMC产生d轴电流指令IdRef_MMC及q轴电流指令IqRef_MMC，其中d轴电压指令值UgdRef_MMC为固定值，例如18kV或36kV，q轴电压指令UgqRef_MMC为0。电流调节器135依据d轴电流指令IdRef_MMC、q轴电流指令IqRef_MMC、d轴电流回馈值IdFed_MMC、q轴电流回馈值IqFed_MMC及角度信号θ产生三相控制电势E_MMC。PWM调制器136依据三相控制电势E_MMC产生脉冲宽度调制信号，以控制模块化多电平转换器130的开关操作。PWM调制器136可为例如但不限于通过SPWM(Sinusoidal PWM)或SVPWM(Space Vector PWM)技术产生脉冲宽度调制信号。
当储能装置1运行于并网模式时，第二控制器111控制逆变器110的开关操作而调整双向逆变模块11的转换功率。
因此当储能装置1运行于并网模式时，第二控制器111执行图8所示的控制方法，即首先，执行步骤S1B，根据双向逆变模块11的功率目标，调整双向逆变模块11的转换功率，产生电流指令。接着，执行步骤S2B，根据电流指令，调节双向逆变模块11的交流端电流，产生控制信号。最后，执行步骤S3B，依据控制信号产生脉冲宽度调制信号，以控制逆变器110的开关操作。
而对应上述第二控制器111在储能装置1运行于并网模式时的控制方法，第二控制器111的控制架构对应包含锁相器112、坐标变换器113、功率调节器114、电流调节器115及PWM调制器116。锁相器112依据中频变压器12第一传输端上的电压Ug_PCS产生角度信号θ，即对第二传输端上的电压Ug_PCS进行锁相产生角度信号θ。坐标变换器113依据逆变器110的交流端的三相电流量I_PCS及角度信号θ产生d轴电流回馈值IdFed_PCS及q轴电流回馈值IqFed_PCS。功率调节器114依据有功功率指令PRef_PCS、无功功率指令QRef_PCS、有功功率回馈值PFed_PCS及无功功率回馈值QFed_PCS产生d轴电流指令IdRef_PCS及q轴电流指令IqRef_PCS，其中有功功率指令PRef_PCS由主控制器23所提供，无功功率指令QRef_PCS为零，有功功率回馈值PFed_PCS及无功功率回馈值QFed_PCS则由双向逆变模块12交流端的电压Ug_PCS和三相电流量I_PCS计算得到。电流调节器115依据d轴电流指令IdRef_PCS、q轴电流指令IqRef_PCS、d轴电流回馈值IdFed_PCS、q轴电流回馈值IqFed_PCS及角度信号θ产生三相控制电势E_PCS。PWM调制器116依据三相控制电势E_PCS产生脉冲宽度调制信号，以控制逆变器110的开关操作。PWM调制器116可为例如但不限于通过SPWM或SVPWM技术产生脉冲宽度调制信号。
于一些实施例中，主控制器23接收多个储能元件10的荷电状态，基于上级控制命令及荷电状态产生双向逆变模块12的功率指令，借此可根据实际需求调整双向逆变模块11的转换功率。
图9为图2所示的储能装置在离网模式下时，第一控制器及第二控制器的控制结构示意图，图10为图9所示的第一控制器在离网模式下所执行的控制步骤流程图，图11为图9所示的第二控制器在离网模式下所执行的控制步骤流程图。如图9、图10及图11所示并配合图2，当储能装置1运行于离网模式时，第一控制器131会控制模块化多电平转换器130的开关操作，以调整模块化多电平转换器130直流端上的电压等于高压直流输电网21的额定电压。
因此当储能装置1运行于离网模式时，第一控制器131执行图10所示的控制方法，即首先，执行步骤S1C，根据高压直流输电网21的额定电压，调节模块化多电平转换模块13直流端上的电压，产生电流指令。接着，执行步骤S2C，根据电流指令，调节模块化多电平转换模块13交流端上的电流，产生控制信号。最后，执行步骤S3C，依据控制信号产生脉冲宽度调制信号，以控制模块化多电平转换器130的开关操作。
而对应上述第一控制器131在储能装置1运行于离网模式时的控制方法，第一控制器131的控制架构对应包含锁相器232、坐标变换器233、电压调节器234、电流调节器235及PWM(Pulse Width Modulation)调制器236。锁相器232依据中频变压器12的第二传输端上的电压Ug_MMC产生角度信号θ，即对中频变压器12的第二传输端上的电压Ug_MMC进行锁相产生角度信号θ。坐标变换器233依据模块化多电平转换器130的交流端口的三相电流量I_MMC及角度信号θ产生d轴电流回馈值IdFed_MMC及q轴电流回馈值IqFed_MMC。电压调节器234依据高压直流侧电压指令U0Ref及高压直流侧电压回馈值U0Fed产生d轴电流指令IdRef_MMC，q轴电流指令IqRef_MMC为零，其中高压直流侧电压指令U0Ref为高压直流输电网21的额定电压幅值，高压直流侧电压回馈值U0Fed为采样高压直流输电网21上的电压U0得到。电流调节器235依据d轴电流指令IdRef_MMC、q轴电流指令IqRef_MMC、d轴电流回馈值IdFed_MMC、q轴电流回馈值IqFed_MMC及角度信号θ产生三相控制电势E_MMC。PWM调制器236依据三相控制电势E_MMC产生脉冲宽度调制信号，以控制模块化多电平转换器130的开关操作。PWM调制器236可为例如但不限于通过SPWM或SVPWM技术产生脉冲宽度调制信号。
当储能装置1运行于离网模式时，第二控制器111控制逆变器110的开关操作而调整双向逆变模块11交流端的电压，其中双向逆变模块11交流端的电压的频率等于中频变压器12的工作频率。
因此第二控制器111在储能装置1运行于离网模式时，执行如图11所示的控制方法，即首先，执行步骤S1D，根据双向逆变模块11交流端上的电压设定值，调节双向逆变模块11交流端的电压，产生电流指令。接着，执行步骤S2D，根据电流指令，调节双向逆变模块11交流端的电流，产生控制信号。最后，执行步骤S3D，依据控制信号产生脉冲宽度调制信号，以控制逆变器110的开关操作。
而对应上述第二控制器111在储能装置1运行于离网模式时的控制方法，第二控制器111的控制架构对应包含计算器212、坐标变换器213、电压调节器214、电流调节器215及PWM调制器216。计算器212依据中频变压器12的工作角频率ω产生角度信号θ，即对工作角频率ω积分产生角度信号θ。坐标变换器213依据逆变器110的交流端的三相电流量I_PCS、三相电压量Ug_PCS及角度信号θ产生d轴电压回馈值UgdFed_PCS、q轴电压回馈值UgqFed_PCS、d轴电流回馈值IdFed_PCS及q轴电流回馈值IqFed_PCS。电压调节器214依据d轴电压回馈值UgdFed_PCS、q轴电压回馈值UgqFed_PCS、d轴电压指令值UgdRef_PCS及q轴电压指令UgqRef_PCS产生d轴电流指令IdRef_PCS及q轴电流指令IqRef_PCS，其中UgdRef_PCS为中频变压器12第一传输端上的额定电压的幅值，UgqRef_PCS为0。电流调节器215依据d轴电流指令IdRef_PCS、q轴电流指令IqRef_PCS、d轴电流回馈值IdFed_PCS、q轴电流回馈值IqFed_PCS及角度信号θ产生三相控制电势E_PCS。PWM调制器216依据三相控制电势E_PCS产生脉冲宽度调制信号，以控制逆变器110的开关操作。PWM调制器216可为例如但不限于通过SPWM或SVPWM技术产生脉冲宽度调制信号。
进一步地，图1、图3A、图4及图5A中的双向交流/直流转换模块13可包含多电平转换器，如模块化多电平转换器MMC；或者可包含多重化转换器。双向交流/直流转换模块13包含多重化转换器的架构如图12所示。图12为本公开第九优选实施例的储能装置的电路结构示意图。如图12所示，本实施例的储能装置1的电路结构相似于图2所示储能装置1的电路结构，故以相同符号标示来表示电路结构相似，唯相较于图2所示的储能装置1，本实施例储能装置1的中频变压器12的第二传输端包含多个绕组，且双向交流/直流转换模块13包含串联连接的多个转换器330，每一绕组电连接于对应的转换器330，每一转换器330包含开关电路3300和第一控制器3301，第一控制器3301与对应的开关电路3300电连接。
以下将再说明图12所示的第一控制器3301及第二控制器111分别在并网模式下及离网模式下的控制方法及对应的控制架构。图13为图12所示储能装置在并网模式下时，第一控制器及第二控制器的控制结构示意图，图14为图13所示第一控制器在并网模式下所执行的控制步骤流程图，图15为图13所示第二控制器在并网模式或离网模式下所执行的控制步骤流程图。如图13、图14及图15所示，当储能装置1运行于并网模式时，每一第一控制器3301控制对应开关电路3300的开关操作而调整中频变压器12的第二传输端对应绕组上的功率。
因此当储能装置1运行于并网模式时，每一第一控制器3301执行图14所示的控制方法，即首先，执行步骤S1E，根据对应转换器330的功率目标，调节中频变压器12第二传输端的对应绕组上的功率，产生电流指令。接着，执行步骤S2E，根据电流指令，调节中频变压器12第二传输端的对应绕组上的电流，产生控制信号。最后，执行步骤S3E，依据控制信号产生脉冲宽度调制信号，以控制开关电路3300的开关操作。
而对应上述第一控制器3301在储能装置1运行于并网模式时的控制方法，第一控制器3301的控制架构对应包含锁相器2330、坐标变换器2340、功率调节器2350、电流调节器2360及PWM调制器2370。锁相器2330依据中频变压器12第二传输端上对应绕组上的电压Ug_Con产生角度信号θ，即对第二传输端上对应绕组上的电压Ug_Con进行锁相产生角度信号θ。坐标变换器234依据对应开关电路3300的交流端的三相电流量I_Con及角度信号θ产生d轴电流回馈值IdFed_Con及q轴电流回馈值IqFed_Con。功率调节器235依据有功功率指令PRef_Con、无功功率指令QRef_Con、有功功率回馈值PFed_Con及无功功率回馈值QFed_Con产生d轴电流指令IdRef_Con及q轴电流指令IqRef_Con，其中有功功率指令PRef_Con由主控制器23所提供，无功功率QRef_Con为0，有功功率回馈值PFed_Con及无功功率回馈值QFed_Con则由中频变压器12第二传输端对应绕组上的电压Ug_Con和对应开关电路3300的交流端口的三相电流量I_Con计算得到。电流调节器236依据d轴电流指令IdRef_Con、q轴电流指令IqRef_Con、d轴电流回馈值IdFed_Con、q轴电流回馈值IqFed_Con及角度信号θ产生三相控制电势E_Con。PWM调制器237依据三相控制电势E_Con产生脉冲宽度调制信号，以控制对应的开关电路3300的开关操作。PWM调制器237可为例如但不限于通过SPWM或SVPWM技术产生脉冲宽度调制信号。
当储能装置1运行于并网模式时，第二控制器111控制逆变器110的开关操作而调整双向逆变模块11交流端的电压，其中双向逆变模块11交流端的电压的频率等于中频变压器12的工作频率。
因此第二控制器111在储能装置1运行于并网模式时，执行如图15所示的控制方法，即首先，执行步骤S1F，根据双向逆变模块11交流端的电压设定值，调节双向逆变模块11交流端的电压，产生电流指令。接着，执行步骤S2F，根据电流指令，调节双向逆变模块11交流端的电流，产生控制信号。最后，执行步骤S3F，依据控制信号产生脉冲宽度调制信号，以控制逆变器110的开关操作。
而对应上述第二控制器111在储能装置1运行于并网模式时的控制方法，第二控制器111的控制架构对应包含计算器312、坐标变换器313、电压调节器314、电流调节器315及PWM调制器316。计算器312依据中频变压器12的工作角频率ω产生角度信号θ，即对工作角频率ω积分产生角度信号θ。坐标变换器313依据逆变器110的交流端的三相电流量I_PCS、三相电压量Ug_PCS及角度信号θ产生d轴电压回馈值UgdFed_PCS、q轴电压回馈值UgqFed_PCS、d轴电流回馈值IdFed_PCS及q轴电流回馈值IqFed_PCS。电压调节器314依据d轴电压回馈值UgdFed_PCS、q轴电压回馈值UgqFed_PCS、d轴电压指令值UgdRef_PCS及q轴电压指令UgqRef_PCS产生d轴电流指令IdRef_PCS及q轴电流指令IqRef_PCS，其中UgdRef_PCS为中频变压器12的第一传输端上的额定电压的幅值，UgqRef_PCS为0。电流调节器315依据d轴电流指令IdRef_PCS、q轴电流指令IqRef_PCS、d轴电流回馈值IdFed_PCS、q轴电流回馈值IqFed_PCS及角度信号θ产生三相控制电势E_PCS。PWM调制器316依据三相控制电势E_PCS产生脉冲宽度调制信号，以控制逆变器110的开关操作。PWM调制器316可为例如但不限于通过SPWM或SVPWM技术产生脉冲宽度调制信号。
图16为图12所示的储能装置在离网模式下时，第一控制器及第二控制器的控制结构示意图，图17为图16所示的第一控制器在离网模式下所执行的控制步骤流程图。如图16及图17所示，当储能装置1运行于离网模式时，每一第一控制器3301控制对应开关电路3300的开关操作而调整对应转换器330的一直流侧的电压U01。
因此当储能装置1运行于离网模式时，第一控制器3301执行图17所示的控制方法，即首先，执行步骤S1G，根据对应的转换器330直流侧的电压目标，调节转换器330直流侧的电压U01，产生电流指令。接着，执行步骤S2G，根据电流指令，调节中频变压器12第二传输端的对应绕组的电流，产生控制信号。最后，执行步骤S3G，依据控制信号产生脉冲宽度调制信号，以控制对应开关电路3300的开关操作。
而对应上述第一控制器3301在储能装置1运行于离网模式时的控制方法，第一控制器3301的控制架构对应包含锁相器332、坐标变换器333、电压调节器334、电流调节器335及PWM调制器336。锁相器332依据中频变压器12第二传输端对应绕组上的电压Ug_Con产生角度信号θ，即对第二传输端对应绕组上的电压Ug_Con进行锁相产生角度信号θ。坐标变换器333依据对应开关电路3300的交流端口的三相电流量I_Con及角度信号θ产生d轴电流回馈值IdFed_Con及q轴电流回馈值IqFed_Con。电压调节器334依据直流侧电压指令U01Ref及直流侧电压回馈值U01Fed产生d轴电流指令IdRef_Con及q轴电流指令IqRef_Con，其中直流侧电压指令U01Ref为高压直流输电网21的电压幅值除以变换器230的个数，直流侧电压回馈值U01Fed为采样转换器330直流侧的电压U01得到。电流调节器335依据d轴电流指令IdRef_Con、q轴电流指令IqRef_Con、d轴电流回馈值IdFed_Con、q轴电流回馈值IqFed_Con及角度信号θ产生三相控制电势E_Con。PWM调制器336依据三相控制电势E_Con产生脉冲宽度调制信号，以控制对应的开关电路3300的开关操作。PWM调制器336可为例如但不限于通过SPWM或SVPWM技术产生脉冲宽度调制信号。
当储能装置1运行于离网模式时，第二控制器111控制逆变器110的开关操作而调整中频变压器12第一传输端上的电压，其中中频变压器12第一传输端上的电压的频率等于中频变压器12的工作频率，且在储能装置1运行于离网模式时第二控制器111的控制方法及控制架构相同于储能装置1运行于并网模式时的控制方法及控制架构，即如前所述，故于此不再赘述。
图18为本公开优选实施例的电力系统的控制方法的步骤流程图。电力变换方法可适用于图1、图3、图4及图5所示的电力系统2中。如图18所示，电力系统的控制方法包含下列步骤S10、S11及S12。
于步骤S10中，确定电力系统2的运行模式。于步骤S11中，于电力系统2运行于并网模式时，储能装置1调节高压直流输电网21中的电能。于步骤S12中，于电力系统2运行于离网模式时，储能装置1为发电装置20提供辅助用电。
图19为图18所示的控制方法的步骤S11的子步骤的步骤流程图。在步骤S11中，更包含子步骤如下：首先执行子步骤S110，判断发电装置20提供的电能是否大于负载所需的电能，其中此处负载可指高压直流变电站220及电力设备221。当子步骤S110判断结果为发电装置20提供的电能小于负载所需的电能时，执行子步骤S111，利用双向逆变模块11将储能元件10所提供的储能电压转换为第一交流电压，其中第一交流电压具有第二电压凖位(如480V)，优选为三相交流电压。接着，执行子步骤S112，利用中频变压器12将第一交流电压升压为第二交流电压，其中第二交流电压具有第一电压凖位(如18Kva或36Kvac等)，优选为三相交流电压。然后，执行子步骤S113，利用双向交流/直流转换模块13将第二交流电压转换为直流电压并馈入高压直流输电网21中。当子步骤S110判断结果为发电装置20提供的电能大于负载所需的电能时，执行子步骤S114，利用双向交流/直流转换模块13将高压直流输电网21上的电压转换为将第二交流电压。然后，执行子步骤S115，利用中频变压器12将第二交流电压降压为第一交流电压。最后，执行子步骤S116，利用双向逆变模块11将第一交流电压转换为充电电压而对储能元件10进行充电。
图20为图18所示的控制方法的步骤S12的子步骤的步骤流程图。在步骤S12中，更包含子步骤如下：执行子步骤S120，利用双向逆变模块11将储能元件10所提供的储能电压转换为第一交流电压。接着，执行子步骤S121，利用中频变压器12将第一交流电压升压为第二交流电压。然后，执行子步骤S122，利用双向交流/直流转换模块13将第二交流电压转换为直流电压并馈入高压直流输电网21中，为发电装置20提供辅助用电。同时，在储能装置1容量足够大的情况，馈入高压直流输电网21的直流电传输至高压直流变电站220，为后方的电力设备221供电。
本公开提供一种储能装置、电力系统及其控制方法，其中储能装置采用中频变压器，故可使变压器的体积与成本减少，同时使得与中频变压器电连接的储能装置的双向交流/直流转换模块可减少体积及成本，进而使得储能装置的体积与成本减少。
此外，通过储能装置可灵活调节电网，实现削峰填谷、平滑新能源及固定功率输出等功能，且当发电装置不发电时，储能装置可提供发电装置所需的辅助用电，保证发电装置可以随时启动。
综上所述，本公开的电力系统及方法是采用高压直流输电，可降低成本并减小输电过程中的损耗。再者，通过设置储能装置，主控制器可通过控制储能装置灵活调整电力系统中的功率分配，实现控制目标。
须注意，上述仅是为说明本公开而提出的优选实施例，本公开不限于所述的实施例，本公开的范围由权利要求决定。且本公开得由熟习此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱权利要求所欲保护者。

Claims (33)

1.一种储能装置，应用于一电力系统而电连接于一高压直流输电网，其特征在于，该储能装置包含：
至少一储能元件；
至少一双向逆变模块，该双向逆变模块的一直流端与对应的该储能元件电连接；
至少一中频变压器，该中频变压器的一第一传输端与对应的该双向逆变模块的一交流端电连接；以及
至少一双向交流/直流转换模块，该双向交流/直流转换模块的一交流端与对应的该中频变压器的一第二传输端电连接，该双向交流/直流转换模块的一直流端与该高压直流输电网电连接。
2.如权利要求1所述的储能装置，其特征在于，该中频变压器的工作频率为400Hz。
3.如权利要求1或2所述的储能装置，其特征在于，该电力系统更包含一发电装置，与该高压直流输电网电连接，其中于该发电装置发电时，该储能装置运行于一并网模式，于该发电装置不发电时，该储能装置运行于一离网模式。
4.如权利要求3所述的储能装置，其特征在于，该双向交流/直流转换模块包含一模块化多电平转换器及一第一控制器，该第一控制器电连接于该模块化多电平转换器。
5.如权利要求4所述的储能装置，其特征在于，于该储能装置运行于该并网模式时，该第一控制器控制该模块化多电平转换器的开关操作而调整该中频变压器该第二传输端的电压为一中频高压交流电，该中频高压交流电的频率等于该中频变压器的工作频率。
6.如权利要求5所述的储能装置，其特征在于，该第一控制器执行下列步骤：
(a)根据该中频变压器该第二传输端的电压设定值，调节该中频变压器该第二传输端的电压，产生一电流指令；
(b)根据该电流指令，调节该中频变压器该第二传输端的电流，产生一控制信号；以及
(c)依据该控制信号产生一脉冲宽度调制信号，以控制该模块化多电平转换器的开关操作。
7.如权利要求4所述的储能装置，其特征在于，于该储能装置运行于该离网模式时，该第一控制器控制该模块化多电平转换器的开关操作，以调整该模块化多电平转换模块该直流端的电压。
8.如权利要求7所述的储能装置，其特征在于，该第一控制器执行下列步骤：
(a)根据该高压直流输电网的电压额定值，调节该模块化多电平转换模块该直流端的电压，产生一电流指令；
(b)根据该电流指令，调节该模块化多电平转换模块该交流端的电流，产生一控制信号；以及
(c)依据该控制信号产生一脉冲宽度调制信号，以控制该模块化多电平转换器的开关操作。
9.如权利要求3所述的储能装置，其特征在于，于该离网模式下，该储能装置为该发电装置提供所需的辅助用电。
10.如权利要求4所述的储能装置，其特征在于，该双向逆变模块包含一逆变器及一第二控制器，该第二控制器电连接于该逆变器，于该储能装置运行于该并网模式时，该第二控制器控制该逆变器的开关操作而调整该双向逆变模块的转换功率。
11.如权利要求10所述的储能装置，其特征在于，该第二控制器执行下列步骤：
(a)根据该双向逆变模块的功率目标，调整该双向逆变模块的转换功率，产生一电流指令；
(b)根据该电流指令，调节该双向逆变模块该交流端的电流，产生一控制信号；以及
(c)依据该控制信号产生一脉冲宽度调制信号，以控制该逆变器的开关操作。
12.如权利要求4所述的储能装置，其特征在于，该双向逆变模块包含一逆变器及一第二控制器，该第二控制器电连接于该逆变器，于该储能装置运行于该离网模式时，该第二控制器控制该逆变器的开关操作而调整该双向逆变模块该交流端的电压，其中该双向逆变模块该交流端的电压的频率等于该中频变压器的工作频率。
13.如权利要求12所述的储能装置，其特征在于，该第二控制器执行下列步骤：
(a)根据该双向逆变模块该交流端的电压设定值，调节该双向逆变模块该交流端的电压，产生一电流指令；
(b)根据该电流指令，调节该双向逆变模块该交流端的电流，产生一控制信号；以及
(c)依据该控制信号产生一脉冲宽度调制信号，以控制该逆变器的开关操作。
14.如权利要求3所述的储能装置，其特征在于，该中频变压器的该第二传输端包含多个绕组，且该双向交流/直流转换模块包含串联连接的多个转换器，每一该绕组电连接于对应的该转换器，每一该转换器包含一开关电路和一第一控制器，该第一控制器与对应的该开关电路电连接。
15.如权利要求14所述的储能装置，其特征在于，于该储能装置运行于该并网模式时，每一该第一控制器控制对应的该开关电路的开关操作而调整该中频变压器该第二传输端对应的该绕组上的功率。
16.如权利要求15所述的储能装置，其特征在于，每一该第一控制器执行下列步骤：
(a)根据对应的该转换器的功率目标，调节该中频变压器该第二传输端对应的该绕组上的功率，产生一电流指令；
(b)根据该电流指令，调节该中频变压器该第二传输端对应的该绕组的电流，产生一控制信号；以及
(c)依据该控制信号产生一脉冲宽度调制信号，以控制该开关电路的开关操作。
17.如权利要求14所述的储能装置，其特征在于，于该储能装置运行于该离网模式时，每一该第一控制器控制对应的该开关电路的开关操作而调整对应的该转换器一直流侧的电压。
18.如权利要求17所述的储能装置，其特征在于，该第一控制器执行下列步骤：
(a)根据对应的该转换器该直流侧的电压目标，调节该转换器该直流侧的电压，产生一电流指令；
(b)根据该电流指令，调节该中频变压器该第二传输端对应的该绕组的电流，产生一控制信号；以及
(c)依据该控制信号产生一脉冲宽度调制信号，以控制对应的该开关电路的开关操作。
19.如权利要求14所述的储能装置，其特征在于，该双向逆变模块包含一逆变器及一第二控制器，该第二控制器电连接于该逆变器，该第二控制器控制该逆变器的开关操作而调整该双向逆变模块该交流端的电压，其中该双向逆变模块该交流端的电压的频率等于该中频变压器的工作频率。
20.如权利要求19所述的储能装置，其特征在于，该第二控制器执行下列步骤：
(a)根据该双向逆变模块该交流端的电压设定值，调节该双向逆变模块该交流端的电压，产生一电流指令；
(b)根据该电流指令，调节该双向逆变模块该交流端的电流，产生一控制信号；以及
(c)依据该控制信号产生一脉冲宽度调制信号，以控制该逆变器的开关操作。
21.如权利要求1所述的储能装置，其特征在于，该储能装置包含多个储能元件、多个双向逆变模块、多个中频变压器，其中每一该储能元件与对应的该双向逆变模块及对应的该中频变压器构成一储能单元，多个该储能单元的该中频变压器的该第二传输端并联电连接于该双向交流/直流转换模块的该交流端。
22.如权利要求1所述的储能装置，其特征在于，该储能装置包含多个储能元件、多个双向逆变模块，其中每一个该储能元件电连接于对应的该双向逆变模块该直流端，多个该双向逆变模块的该交流端并联电连接后与该中频变压器的该第一传输端电连接，该中频变压器的该第二传输端电连接于该双向交流/直流转换模块的该交流端。
23.如权利要求1所述的储能装置，其特征在于，该储能装置包含多个储能元件、多个双向逆变模块，其中每一个该储能元件电连接于对应的该双向逆变模块的该直流端，该中频变压器的该第一传输端包含多个绕组，每一该绕组电连接于对应的该双向逆变模块的该交流端，该中频变压器的该第二传输端电连接于该双向交流/直流转换模块的该交流端。
24.如权利要求1所述的储能装置，其特征在于，该储能装置包含多个储能元件、多个双向逆变模块、多个中频变压器及多个双向交流/直流转换模块，其中每一个该储能元件与对应该双向逆变模块、对应该中频变压器及对应该双向交流/直流转换模块构成一储能单元，多个该储能单元该双向交流/直流转换模块该直流端并联电连接于该高压直流输电网。
25.如权利要求1所述的储能装置，其特征在于，该储能装置包含多个储能元件、多个双向逆变模块、多个中频变压器及多个双向交流/直流转换模块，其中每一个该储能元件与对应的该双向逆变模块及对应的该中频变压器构成一储能单元，多个该储能单元的该中频变压器的该第二传输端并联电连接形成一第一交流端口，多个该双向交流/直流转换模块的该交流端并联电连接形成一第二交流端口，该第一交流端口电连接于该第二交流端口，多个该双向交流/直流转换模块的该直流端并联电连接于该高压直流输电网。
26.如权利要求1所述的储能装置，其特征在于，该储能装置包含多个储能元件、多个双向逆变模块及多个双向交流/直流转换模块，其中每一个该储能元件电连接于对应的该双向逆变模块的该直流端，多个该双向逆变模块的该交流端并联电连接后与该中频变压器的该第一传输端电连接，多个该双向交流/直流转换模块的该交流端并联电连接形成一交流端口，该中频变压器的该第二传输端电连接于该交流端口。
27.如权利要求1所述的储能装置，其特征在于，该储能装置包含多个储能元件、多个双向逆变模块及多个双向交流/直流转换模块，其中每一个该储能元件电连接于对应的该双向逆变模块的该直流端，该中频变压器的该第一传输端包含多个绕组，每一该绕组电连接于对应的该双向逆变模块的该交流端，多个该双向交流/直流转换模块的该交流端并联电连接形成一交流端口，该中频变压器的该第二传输端电连接于该交流端口。
28.如权利要求25-27中任一项所述的储能装置，其特征在于，多个该双向交流/直流转换模块包含一主双向交流/直流转换模块及至少一个从双向交流/直流转换模块，其中该主双向交流/直流转换模块向该从双向交流/直流转换模块提供控制指令。
29.如权利要求1所述的储能装置，其特征在于，该双向交流/直流转换模块包含一中频模块化多电平转换器；或者该双向交流/直流转换模块包含一中频多重化变换器。
30.一种电力系统，电连接于一高压直流输电网，该电力系统包含：一发电装置及权利要求1-29中任一项所述的储能装置。
31.一种电力系统的控制方法，应用于权利要求30所述的电力系统，其特征在于，该控制方法包含：
(S1)确定该电力系统的运行模式；
(S2)于该电力系统运行于一并网模式时，该储能装置调节该高压直流输电网的电能；以及
(S3)于该电力系统运行于一离网模式时，该储能装置为该发电装置提供辅助用电。
32.如权利要求31所述的电力系统的控制方法，其特征在于，步骤(S2)更包含子步骤：
(a)判断该发电装置提供的电能是否大于一负载所需的电能；
(b)当步骤(a)的判断结果为该发电装置提供的电能小于该负载所需的电能时，利用该双向逆变模块将该储能元件提供的一储能电压转换为一第一交流电压；
(c)利用该中频变压器将该第一交流电压升压为一第二交流电压；
(d)利用该双向交流/直流转换模块将该第二交流电压转换为一直流电压并馈入该高压直流输电网中；
(e)当步骤(a)的判断结果为该发电装置提供的电能大于该负载所需的电能时，利用该双向交流/直流转换模块将该高压直流输电网上的电压转换为该第二交流电压；
(f)利用该中频变压器将该第二交流电压降压为该第一交流电压；以及
(g)利用该双向逆变模块将该第一交流电压转换为一充电电压而对该储能元件进行充电。
33.如权利要求31所述的电力系统的控制方法，其特征在于，步骤(S3)更包含子步骤：
(a)利用该双向逆变模块将该储能元件提供的一储能电压转换为一第一交流电压；
(b)利用该中频变压器将该第一交流电压升压为一第二交流电压；以及
(c)利用该双向交流/直流转换模块将该第二交流电压转换为一直流电压并馈入该高压直流输电网中。
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