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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)參數以及產(chǎn)品特點(diǎn)，結合在嘉興光伏科技展示館儲能系統中的應用案例，說(shuō)明了儲能變流器在微電網(wǎng)系統中分布式能源的間歇性、波動(dòng)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(dòng)性、孤島保護等特點(diǎn)，分布式能源電能質(zhì)量差，分布式能源設備利用率沒(méi)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構，能有效分布式能源電能質(zhì)量差、分布式能源設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(guò)整合分布式發(fā)電單元與配電網(wǎng)之間關(guān)系，在一個(gè)局部區域內直接將分布式發(fā)電單元、電力網(wǎng)絡(luò )和終端用戶(hù)在一起，可以方便地進(jìn)行結構和配置以及電力調度的化，化和提高能源利用效率，減輕能源動(dòng)力系統對環(huán)境的影響，推動(dòng)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(huì )向綠色、環(huán)保、節能方向發(fā)展。微電網(wǎng)是當前能源和電力專(zhuān)家普遍認可的解決方案。
本項目擬建設一套含分布式光伏、電池儲能的微電網(wǎng)系統，通過(guò)低壓配電柜給負載供電，可實(shí)現對各個(gè)設備接口采集相關(guān)信息，并通過(guò)智能配電柜對各個(gè)環(huán)節進(jìn)行投切，在并網(wǎng)及孤島情況下實(shí)現發(fā)電、儲能及負荷的控制，保持微電網(wǎng)系統的平衡運行。
1.項目概述
嘉興秀洲高新區建設了一個(gè)2.9平方公里、建筑面積1.99平方公里的“光伏小鎮”，該小鎮圍繞“光伏概念”主題進(jìn)行編制，專(zhuān)門(mén)規劃了文化休閑服務(wù)區，設置光伏科技展示館、小鎮旅游集散服務(wù)中心等設施。
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代化，而且還能夠利用太陽(yáng)能進(jìn)行發(fā)電，太陽(yáng)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(jìn)行儲能，增加儲能系統能夠有效提高新能源參與調峰調頻能力，使新能源電站在無(wú)光情況下仍能夠參與電網(wǎng)調節，提高電網(wǎng)運行可靠性，降低調頻調峰成本。同時(shí)儲能系統的增加能夠有效緩解能源消納問(wèn)題，提高新能源利用率，提高新能源電站效益。同時(shí)大規模儲能應用技術(shù)可進(jìn)一步在低壓配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )中做進(jìn)一步推廣應用，平抑新能源波動(dòng)，并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量，帶來(lái)良好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
2.儲能變流器的定義
電池儲能作為大規模儲能系統的重要形式，具有調峰、填谷、調頻、調相、事故備用等多種用途。與常規電源相比，大規模儲能電站能夠適應負荷的快速變化，對提高電力系統安全穩定運行水平、電網(wǎng)供電質(zhì)量和可靠性起到了重要作用，同時(shí)還可以化電源結構，實(shí)現綠色環(huán)保，達到電力系統的總體節能降耗，提高總體的經(jīng)濟效益。
儲能變流器(Power Conversion System，簡(jiǎn)稱(chēng)PCS)電化學(xué)儲能系統中，連接于電池系統與電網(wǎng)(和/或負荷)之間的實(shí)現電能雙向轉換的裝置，可控制蓄電池的充電和放電過(guò)程，進(jìn)行交直流的變換，在無(wú)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、控制單元等構成。PCS 控制器通過(guò)通訊接收后臺控制指令，根據功率指令的符號及大小控制變流器對電池進(jìn)行充電或放電，實(shí)現對電網(wǎng)有功功率及無(wú)功功率的調節。 同時(shí)PCS 可通過(guò)CAN接口與BMS通訊、干接點(diǎn)傳輸等方式，獲取電池組狀態(tài)信息，可實(shí)現對電池的保護性充放電，確保電池運行安全。
3.方案設計
根據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(wú)功調節控制
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(jìn)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(guò)壓保護
l 直流過(guò)流保護
l 網(wǎng)側過(guò)/欠壓保護
l 網(wǎng)側過(guò)流保護
l 網(wǎng)側過(guò)/欠頻保護
l IGBT 模塊過(guò)流保護
l IGBT 模塊過(guò)溫保護
l 變壓器/電抗器過(guò)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(wú)沖擊，確保變流器可靠運行。保證變流器并網(wǎng)時(shí)按要求增減有功功率、無(wú)功功率;獨立運行時(shí)穩定負荷電壓、頻率。
l 充電、放電一體化設計，實(shí)現交流系統和直流系統的能量雙向流動(dòng);
l 的矢量控制算法，實(shí)現有功、無(wú)功的解耦控制;
l 功率因數任意可調，在容量范圍內可以全發(fā)無(wú)功，實(shí)現無(wú)功補償;
l 在MEMS(微網(wǎng)能量管理系統)的調度下，主動(dòng)參與電網(wǎng)的調峰，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(shí)現并網(wǎng)與離網(wǎng)的平滑無(wú)縫切換;
l 支持微網(wǎng)運行，可為微網(wǎng)提供穩定的電壓和頻率支撐;
l 主動(dòng)式與被動(dòng)式孤島檢測方法相結合，滿(mǎn)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(BMS)、上層監控系統進(jìn)行通訊;
l 多臺PCS可實(shí)現多機并聯(lián)運行;
l 支持交流側短時(shí)短路運行模式;
l 支持自同期功能;
l 高可靠性機柜設計，滿(mǎn)足不同運行區域需要。
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場(chǎng)圖片如圖所示：
儲能變流器廣泛應用于電力系統、軌道交通、石油機械、新能源汽車(chē)、風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能光伏等領(lǐng)域，在電網(wǎng)削峰填谷、平滑新能源波動(dòng)，能量回收利用等場(chǎng)合實(shí)現能量雙向流動(dòng)，對電網(wǎng)電壓頻率主動(dòng)支撐，提高供電電能質(zhì)量。
儲能平滑光伏波動(dòng)
儲能削峰填谷(利用峰谷電價(jià)錯峰用電)
儲能參與電網(wǎng)調頻
l 可用于風(fēng)能、太陽(yáng)能等分布式發(fā)電系統中，保證分布式電源供電的均衡性和連續性，有效地其電能輸出質(zhì)量，提高接入電網(wǎng)的能力。
l 可用于電力系統穩定中，可以通過(guò)快速的電能存儲來(lái)響應負荷的波動(dòng)，吸收多余的能量或補充缺額的能量，實(shí)現大功率的動(dòng)態(tài)調節，很好地適應頻率調節和電壓功率因數的校正，從而提高系統運行的穩定性。
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(hù)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(hù)側的供需矛盾，減少發(fā)電設備的投資，提高電力設備的使用率，減小線(xiàn)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(fēng)電和光伏在微網(wǎng)中出力，給區域性負荷供電。
l 可用于各種類(lèi)型的儲能元件，實(shí)現儲能與電網(wǎng)的柔性接口，能滿(mǎn)足獨立或并網(wǎng)運行的要求。
7.結束語(yǔ)
嘉興光伏科技展示館通過(guò)增加儲能系統能夠有效提高新能源參與調峰調頻能力，使新能源電站在無(wú)風(fēng)/光情況下仍能夠參與電網(wǎng)調節，提高電網(wǎng)運行可靠性，降低調頻調峰成本。同時(shí)儲能系統的增加能夠有效緩解能源消納問(wèn)題，提高新能源利用率，提高新能源電站效益。同時(shí)大規模儲能應用技術(shù)可進(jìn)一步在低壓配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )中做進(jìn)一步推廣應用，平抑新能源波動(dòng)，并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量，帶來(lái)良好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
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