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更新時(shí)間:2024-06-07 15:34:46
目前儲(chǔ)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(chǔ)能和規(guī)模并網(wǎng)儲(chǔ)能的應(yīng)用,儲(chǔ)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(chǔ)能逆變器、監(jiān)控(主機(jī))保護(hù)系統(tǒng)四個(gè)部分。這個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)主要用于平抑光伏、風(fēng)力等有間歇性分布式發(fā)電的波動(dòng),改善電網(wǎng)對(duì)新能源電力的吸納能力,同時(shí)具有對(duì)電網(wǎng)的削峰填谷作用。

為了實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能技術(shù)在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用,對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的技術(shù)要求主要有以下幾個(gè)方面。
(1)儲(chǔ)能電池
用于光伏并網(wǎng)發(fā)電的儲(chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)的充放電條件也比較差,有時(shí)甚至需要頻繁的小循環(huán)充放電。因此,儲(chǔ)能電池必須滿足以下要求:①容易實(shí)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(cè)和可診斷,使控制系統(tǒng)能在預(yù)知電池容量和性能的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)電站負(fù)荷的調(diào)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(yīng)在受控范圍內(nèi),不應(yīng)該發(fā)生爆炸、燃燒等危及電站安全運(yùn)行的事故;④具有良好的快速響應(yīng)和大倍率充放電能力,一般要求達(dá)到5~10倍的充放電能力;⑤要具有較高的充放電轉(zhuǎn)換效率,易于安裝和維護(hù),具有較好的環(huán)境適應(yīng)性,較寬的工作溫度范圍;⑥符合環(huán)境保護(hù)的要求,在電池生產(chǎn)、使用、回收過(guò)程中不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生破壞和污染。
目前,電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步很大,以鋰離子電池、鉛炭電池、液硫電池為主導(dǎo)的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)在安全性、能量轉(zhuǎn)換效率和經(jīng)濟(jì)性等方面均取得了重大突破,并逐步得到推廣應(yīng)用
(2)電池管理系統(tǒng)(BMS)
為了使儲(chǔ)能裝置實(shí)現(xiàn)最長(zhǎng)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(duì)儲(chǔ)能裝置的特點(diǎn)設(shè)置適用于分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的充放電和均衡保護(hù)管理策略。
以目前已經(jīng)得到推廣應(yīng)用的鋰電池儲(chǔ)能裝置為例,儲(chǔ)能電池模塊往往由幾十串甚至幾百串以上的電池組構(gòu)成。電池在生產(chǎn)和使用過(guò)程中,會(huì)造成電池內(nèi)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(shí)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(guò)程中會(huì)被過(guò)充,而在放電過(guò)程中電壓過(guò)低的電芯有可能被過(guò)放,從而使電池組的離散性明顯增加。局部電芯過(guò)充或過(guò)放的現(xiàn)象,使電池組整體容量急劇下降,整個(gè)電池組表現(xiàn)出來(lái)的容量為電池組中性能最差的電池芯的容量,最終導(dǎo)致電池組提前失效。因此,對(duì)于磷酸鐵鋰電池組而言,均衡保護(hù)電路是必須的。當(dāng)然,鋰電池的電池管理系統(tǒng)不僅僅是電池的均衡保護(hù),還需滿足更多的要求以保證鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行。
(3)采用大功率PCS拓?fù)浼夹g(shù)的雙向逆變器
大功率PCS拓?fù)?Pole Changing Switch--換極開(kāi)關(guān))技術(shù)符合大容量電池組的電壓等級(jí)和功率等級(jí)要求,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,穩(wěn)定可靠,功率損耗小,能夠靈活進(jìn)行整流、逆變的雙向切換。隨著新型電池技術(shù)的應(yīng)用以及功率器件和拓?fù)浼夹g(shù)的發(fā)展,雙向逆變器采用DC/DC+DC/AC兩極變換結(jié)構(gòu),首先通過(guò)DC/DC直流轉(zhuǎn)換電路將電池組輸出電壓進(jìn)行升壓,再通過(guò)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(cuò)并聯(lián)等大功率變流技術(shù),以降低并網(wǎng)諧波,簡(jiǎn)化并網(wǎng)接口。針對(duì)經(jīng)DC/DC轉(zhuǎn)換后較高的電池組電壓(5~6kV),換極開(kāi)關(guān)PCS系統(tǒng)采用多電平技術(shù),功率器件采用IGCT或IGBT串聯(lián),實(shí)現(xiàn)直流一交流和交流一直流的靈活切換。