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更新時間:2024-06-07 15:34:46
目前儲能系統(tǒng)基本都采用模塊化組件系統(tǒng)方案,為了兼顧分布式電源儲能和規(guī)模并網(wǎng)儲能的應用,儲能系統(tǒng)最適宜采用的方式就是模塊化組合搭建方式,主要包括電池組(模塊)、電池管理系統(tǒng)(BMS)、雙向儲能逆變器、監(jiān)控(主機)保護系統(tǒng)四個部分。這個儲能系統(tǒng)主要用于平抑光伏、風力等有間歇性分布式發(fā)電的波動,改善電網(wǎng)對新能源電力的吸納能力,同時具有對電網(wǎng)的削峰填谷作用。
為了實現(xiàn)儲能技術在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的廣泛應用,對儲能系統(tǒng)的技術要求主要有以下幾個方面。
(1)儲能電池
用于光伏并網(wǎng)發(fā)電的儲能裝置往往工作在比較惡劣的環(huán)境下,而且,受光伏發(fā)電輸出不穩(wěn)定的影響儲能系統(tǒng)的充放電條件也比較差,有時甚至需要頻繁的小循環(huán)充放電。因此,儲能電池必須滿足以下要求:①容易實現(xiàn)多方式組合,滿足較高的工作電壓和較大的工作電流;②電池容量和性能可檢測和可診斷,使控制系統(tǒng)能在預知電池容量和性能的情況下實現(xiàn)對電站負荷的調度控制;③具備高安全性、高可靠性,在正常情況下,電池使用壽命不低于15年。在極限情況下,即使發(fā)生故障,電池也應在受控范圍內,不應該發(fā)生爆炸、燃燒等危及電站安全運行的事故;④具有良好的快速響應和大倍率充放電能力,一般要求達到5~10倍的充放電能力;⑤要具有較高的充放電轉換效率,易于安裝和維護,具有較好的環(huán)境適應性,較寬的工作溫度范圍;⑥符合環(huán)境保護的要求,在電池生產、使用、回收過程中不對環(huán)境產生破壞和污染。
目前,電化學儲能技術的發(fā)展進步很大,以鋰離子電池、鉛炭電池、液硫電池為主導的電化學儲能技術在安全性、能量轉換效率和經(jīng)濟性等方面均取得了重大突破,并逐步得到推廣應用
(2)電池管理系統(tǒng)(BMS)
為了使儲能裝置實現(xiàn)最長的使用壽命、最大的能量輸出以及最優(yōu)的使用效率,需要針對儲能裝置的特點設置適用于分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的充放電和均衡保護管理策略。
以目前已經(jīng)得到推廣應用的鋰電池儲能裝置為例,儲能電池模塊往往由幾十串甚至幾百串以上的電池組構成。電池在生產和使用過程中,會造成電池內阻、電壓、容量等參數(shù)的不一致,這種差異表現(xiàn)為電池組充滿電或放完電時串聯(lián)電芯之間的電壓不相同,或能量不相同。這種情況使得部分電芯在充電的過程中會被過充,而在放電過程中電壓過低的電芯有可能被過放,從而使電池組的離散性明顯增加。局部電芯過充或過放的現(xiàn)象,使電池組整體容量急劇下降,整個電池組表現(xiàn)出來的容量為電池組中性能最差的電池芯的容量,最終導致電池組提前失效。因此,對于磷酸鐵鋰電池組而言,均衡保護電路是必須的。當然,鋰電池的電池管理系統(tǒng)不僅僅是電池的均衡保護,還需滿足更多的要求以保證鋰電池儲能系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行。
(3)采用大功率PCS拓撲技術的雙向逆變器
大功率PCS拓撲(Pole Changing Switch--換極開關)技術符合大容量電池組的電壓等級和功率等級要求,結構簡單,穩(wěn)定可靠,功率損耗小,能夠靈活進行整流、逆變的雙向切換。隨著新型電池技術的應用以及功率器件和拓撲技術的發(fā)展,雙向逆變器采用DC/DC+DC/AC兩極變換結構,首先通過DC/DC直流轉換電路將電池組輸出電壓進行升壓,再通過DC/AC逆變電路輸出交流電。逆變部分采用多重化、多電平、交錯并聯(lián)等大功率變流技術,以降低并網(wǎng)諧波,簡化并網(wǎng)接口。針對經(jīng)DC/DC轉換后較高的電池組電壓(5~6kV),換極開關PCS系統(tǒng)采用多電平技術,功率器件采用IGCT或IGBT串聯(lián),實現(xiàn)直流一交流和交流一直流的靈活切換。