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安科瑞 鮑靜君
摘要：本文介紹了ANPCS儲能變流器的定義、方案、技術(shù)參數(shù)以及產(chǎn)品特點，結(jié)合在嘉興光伏科技展示館儲能系統(tǒng)中的應用案例，說明了儲能變流器在微電網(wǎng)系統(tǒng)中分布式能源的間歇性、波動性，提高電網(wǎng)的可靠性，以及對重要負載的應急保電起到了至關(guān)重要的作用。
關(guān)鍵詞：儲能變流器 微電網(wǎng) 儲能電站 光伏
引言
分布式能源具有間歇性、波動性、孤島保護等特點，分布式能源電能質(zhì)量差，分布式能源設(shè)備利用率沒有被充分發(fā)掘。微電網(wǎng)是為整合分布式發(fā)電的勢、削弱分布式發(fā)電對電網(wǎng)的沖擊和負面影響而提出的一種新的分布式能源組織方式和結(jié)構(gòu)，能有效分布式能源電能質(zhì)量差、分布式能源設(shè)備利用率不能被充分發(fā)掘等分布式能源的不足。
微電網(wǎng)通過整合分布式發(fā)電單元與配電網(wǎng)之間關(guān)系，在一個局部區(qū)域內(nèi)直接將分布式發(fā)電單元、電力網(wǎng)絡(luò)和終端用戶在一起，可以方便地進行結(jié)構(gòu)和配置以及電力調(diào)度的化，化和提高能源利用效率，減輕能源動力系統(tǒng)對環(huán)境的影響，推動分布式電源上網(wǎng)，降低大電網(wǎng)的負擔，可靠安全性，并社會向綠色、環(huán)保、節(jié)能方向發(fā)展。微電網(wǎng)是當前能源和電力專家普遍認可的解決方案。
本項目擬建設(shè)一套含分布式光伏、電池儲能的微電網(wǎng)系統(tǒng)，通過低壓配電柜給負載供電，可實現(xiàn)對各個設(shè)備接口采集相關(guān)信息，并通過智能配電柜對各個環(huán)節(jié)進行投切，在并網(wǎng)及孤島情況下實現(xiàn)發(fā)電、儲能及負荷的控制，保持微電網(wǎng)系統(tǒng)的平衡運行。
1.項目概述
嘉興秀洲高新區(qū)建設(shè)了一個2.9平方公里、建筑面積1.99平方公里的“光伏小鎮(zhèn)”，該小鎮(zhèn)圍繞“光伏概念”主題進行編制，專門規(guī)劃了文化休閑服務區(qū)，設(shè)置光伏科技展示館、小鎮(zhèn)旅游集散服務中心等設(shè)施。
其中光伏科技展示館總建筑面積8555平方米，這座建筑還將擁有靚麗多功能的外墻，墻面由碲化鎘光伏薄膜玻璃和多晶硅光伏板組成，不僅看上去非?，F(xiàn)代化，而且還能夠利用太陽能進行發(fā)電，太陽能發(fā)電總功率達到350千瓦，一部分用于建筑本身用電負荷及并網(wǎng)，一部分進行儲能，增加儲能系統(tǒng)能夠有效提高新能源參與調(diào)峰調(diào)頻能力，使新能源電站在無光情況下仍能夠參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)，提高電網(wǎng)運行可靠性，降低調(diào)頻調(diào)峰成本。同時儲能系統(tǒng)的增加能夠有效緩解能源消納問題，提高新能源利用率，提高新能源電站效益。同時大規(guī)模儲能應用技術(shù)可進一步在低壓配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中做進一步推廣應用，平抑新能源波動，并網(wǎng)點電能質(zhì)量，帶來良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
2.儲能變流器的定義
電池儲能作為大規(guī)模儲能系統(tǒng)的重要形式，具有調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、事故備用等多種用途。與常規(guī)電源相比，大規(guī)模儲能電站能夠適應負荷的快速變化，對提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行水平、電網(wǎng)供電質(zhì)量和可靠性起到了重要作用，同時還可以化電源結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)綠色環(huán)保，達到電力系統(tǒng)的總體節(jié)能降耗，提高總體的經(jīng)濟效益。
儲能變流器(Power Conversion System，簡稱PCS)電化學儲能系統(tǒng)中，連接于電池系統(tǒng)與電網(wǎng)(和/或負荷)之間的實現(xiàn)電能雙向轉(zhuǎn)換的裝置，可控制蓄電池的充電和放電過程，進行交直流的變換，在無電網(wǎng)情況下可以直接為交流負荷供電。
PCS 由 DC/AC 雙向變流器、控制單元等構(gòu)成。PCS 控制器通過通訊接收后臺控制指令，根據(jù)功率指令的符號及大小控制變流器對電池進行充電或放電，實現(xiàn)對電網(wǎng)有功功率及無功功率的調(diào)節(jié)。 同時PCS 可通過CAN接口與BMS通訊、干接點傳輸?shù)确绞?，獲取電池組狀態(tài)信息，可實現(xiàn)對電池的保護性充放電，確保電池運行安全。
3.方案設(shè)計
根據(jù)嘉興光伏科技展示館要求，配置了一臺50kW的儲能變流器。
4.產(chǎn)品基本控制功能及保護功能
4.1基本控制功能
l 并網(wǎng)恒功率充、放電控制
l 并網(wǎng)恒壓限流充電
l 離網(wǎng) V/F 控制
l 無功調(diào)節(jié)控制
l 并網(wǎng)-離網(wǎng)平滑切換控制
l 防孤島保護功能及孤島檢測進行模式切換功能
l 故障穿越控制功能
4.2基本保護功能
l 電池極性反接保護
l 直流過壓保護
l 直流過流保護
l 網(wǎng)側(cè)過/欠壓保護
l 網(wǎng)側(cè)過流保護
l 網(wǎng)側(cè)過/欠頻保護
l IGBT 模塊過流保護
l IGBT 模塊過溫保護
l 變壓器/電抗器過溫保護
l 防雷保護
l 非計劃性孤島保護
5.產(chǎn)品勢
模*的模式切換平滑控制技術(shù)，保證并網(wǎng)-離網(wǎng)兩種模式相互切換無沖擊，確保變流器可靠運行。保證變流器并網(wǎng)時按要求增減有功功率、無功功率;獨立運行時穩(wěn)定負荷電壓、頻率。
l 充電、放電一體化設(shè)計，實現(xiàn)交流系統(tǒng)和直流系統(tǒng)的能量雙向流動;
l 的矢量控制算法，實現(xiàn)有功、無功的解耦控制;
l 功率因數(shù)任意可調(diào)，在容量范圍內(nèi)可以全發(fā)無功，實現(xiàn)無功補償;
l 在MEMS(微網(wǎng)能量管理系統(tǒng))的調(diào)度下，主動參與電網(wǎng)的調(diào)峰，有效緩解大電網(wǎng)的壓力;
l 支持并網(wǎng)運行、離網(wǎng)運行;并可以實現(xiàn)并網(wǎng)與離網(wǎng)的平滑無縫切換;
l 支持微網(wǎng)運行，可為微網(wǎng)提供穩(wěn)定的電壓和頻率支撐;
l 主動式與被動式孤島檢測方法相結(jié)合，滿足 UL1741 標準;
l 完善的繼電保護功能，有效防止逆變器的異常損壞;
l 支持多種儲能電池，不同的型號僅控制器的軟件不同;
l 提供 CAN 、485，可與電池管理系統(tǒng)(BMS)、上層監(jiān)控系統(tǒng)進行通訊;
l 多臺PCS可實現(xiàn)多機并聯(lián)運行;
l 支持交流側(cè)短時短路運行模式;
l 支持自同期功能;
l 高可靠性機柜設(shè)計，滿足不同運行區(qū)域需要。
l 主功率回路采用高可靠性功率模塊。
6.應用案例
嘉興光伏科技展示館現(xiàn)場圖片如圖所示：
儲能變流器廣泛應用于電力系統(tǒng)、軌道交通、石油機械、新能源汽車、風力發(fā)電、太陽能光伏等領(lǐng)域，在電網(wǎng)削峰填谷、平滑新能源波動，能量回收利用等場合實現(xiàn)能量雙向流動，對電網(wǎng)電壓頻率主動支撐，提高供電電能質(zhì)量。
儲能平滑光伏波動
儲能削峰填谷(利用峰谷電價錯峰用電)
儲能參與電網(wǎng)調(diào)頻
l 可用于風能、太陽能等分布式發(fā)電系統(tǒng)中，保證分布式電源供電的均衡性和連續(xù)性，有效地其電能輸出質(zhì)量，提高接入電網(wǎng)的能力。
l 可用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定中，可以通過快速的電能存儲來響應負荷的波動，吸收多余的能量或補充缺額的能量，實現(xiàn)大功率的動態(tài)調(diào)節(jié)，很好地適應頻率調(diào)節(jié)和電壓功率因數(shù)的校正，從而提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。
l 可作為應急電源，在大電網(wǎng)或其他電源掉電期間向用戶提供電能，提高供電的可靠性。
l 可用于電網(wǎng)削峰填谷，可以緩解用戶側(cè)的供需矛盾，減少發(fā)電設(shè)備的投資，提高電力設(shè)備的使用率，減小線路損耗。
l 可用于微網(wǎng)中，作為主電源，提供微網(wǎng)的電壓和頻率支撐，使風電和光伏在微網(wǎng)中出力，給區(qū)域性負荷供電。
l 可用于各種類型的儲能元件，實現(xiàn)儲能與電網(wǎng)的柔性接口，能滿足獨立或并網(wǎng)運行的要求。
7.結(jié)束語
嘉興光伏科技展示館通過增加儲能系統(tǒng)能夠有效提高新能源參與調(diào)峰調(diào)頻能力，使新能源電站在無風/光情況下仍能夠參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)，提高電網(wǎng)運行可靠性，降低調(diào)頻調(diào)峰成本。同時儲能系統(tǒng)的增加能夠有效緩解能源消納問題，提高新能源利用率，提高新能源電站效益。同時大規(guī)模儲能應用技術(shù)可進一步在低壓配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中做進一步推廣應用，平抑新能源波動，并網(wǎng)點電能質(zhì)量，帶來良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
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