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更新時間:2024-06-07 15:34:46
目前儲能系統基本都采用模塊化組件系統方案,為了兼顧分布式電源儲能和規模并網儲能的應用,儲能系統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(BMS)、雙向儲能逆變器、監控(主機)保護系統四個部分。這個儲能系統主要用于平抑光伏、風力等有間歇性分布式發電的波動,改善電網對新能源電力的吸納能力,同時具有對電網的削峰填谷作用。

為了實現儲能技術在光伏并網發電系統的廣泛應用,對儲能系統的技術要求主要有以下幾個方面。
(1)儲能電池
用于光伏并網發電的儲能裝置往往工作在比較惡劣的環境下,而且,受光伏發電輸出不穩定的影響儲能系統的充放電條件也比較差,有時甚至需要頻繁的小循環充放電。因此,儲能電池必須滿足以下要求:①容易實現多方式組合,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,使控制系統能在預知電池容量和性能的情況下實現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,即使發生故障,電池也應在受控范圍內,不應該發生爆炸、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,具有較好的環境適應性,較寬的工作溫度范圍;⑥符合環境保護的要求,在電池生產、使用、回收過程中不對環境產生破壞和污染。
目前,電化學儲能技術的發展進步很大,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(BMS)
為了使儲能裝置實現最長的使用壽命、最大的能量輸出以及最優的使用效率,需要針對儲能裝置的特點設置適用于分布式光伏發電系統的充放電和均衡保護管理策略。
以目前已經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、容量等參數的不一致,這種差異表現為電池組充滿電或放完電時串聯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象,使電池組整體容量急劇下降,整個電池組表現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穩定可靠運行。
(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、交錯并聯等大功率變流技術,以降低并網諧波,簡化并網接口。針對經DC/DC轉換后較高的電池組電壓(5~6kV),換極開關PCS系統采用多電平技術,功率器件采用IGCT或IGBT串聯,實現直流一交流和交流一直流的靈活切換。