1.1 儲能變流器的定義

　　電池儲能作為大規(guī)模儲能系統(tǒng)的重要形式之一，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)供電質量和可靠性起到了重要作用，同時還可以優(yōu)化電源結構，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。

　　1.2 執(zhí)行標準

　　***《儲能變流器檢測技術規(guī)程》

　　***《電池儲能系統(tǒng)儲能變流器技術規(guī)范》

　　GB/T 14549 電能質量 公用電網(wǎng)諧波

　　GB/T 15543 電能質量 三相電壓不平衡

　　GB/T 15945 電能質量 電力系統(tǒng)頻率偏差

　　GB/T 12325 電能質量 供電電壓偏差

　　1.3 產(chǎn)品介紹

       儲能變流器產(chǎn)品型號及說明：

　   儲能變流器產(chǎn)品分為光儲一體機和非光儲一體機兩大類，詳見圖1所示。

圖1：儲能變流器產(chǎn)品型號說明

　　1.3.1 工作原理

　　儲能雙向變流器(PCS)是交/直流側可控的四象限運行的變流裝置，實現(xiàn)對電能的交直流雙向轉換。PCS可以實現(xiàn)電池儲能系統(tǒng)直流電池與交流電網(wǎng)之間的雙向能量傳遞，通過控制策略實現(xiàn)對電池系統(tǒng)的充放電管理、對網(wǎng)側負荷功率的跟蹤、對電池儲能系統(tǒng)充放電功率的控制、對離網(wǎng)運行方式下網(wǎng)側電壓的控制等。

圖2：儲能變流器系統(tǒng)拓撲

　　1.3.2 功能特點

　　儲能變流器的主要功能是并網(wǎng)條件下，儲能系統(tǒng)根據(jù)微網(wǎng)監(jiān)控指令進行恒功率或恒流控制，給電池充電或放電，同時平滑風電、太陽能等波動性電源的輸出;微網(wǎng)條件下，儲能系統(tǒng)作為主電源提供微網(wǎng)的電壓和頻率支撐(V/F控制),微網(wǎng)中負荷以此電壓和頻率為基準工作。PCS采用雙閉環(huán)控制和SPWM脈沖調(diào)制方法，能夠精確快速地調(diào)節(jié)輸出電壓、頻率、有功和無功功率。

圖3：儲能變流器外觀示意圖

　　1.3.3 基本控制功能

　　并網(wǎng)恒功率充、放電控制

　　并網(wǎng)恒壓限流充電

　　離網(wǎng) V/F 控制

　　無功調(diào)節(jié)控制

　　并網(wǎng)-離網(wǎng)平滑切換控制

　　防孤島保護功能及孤島檢測進行模式切換功能

　　故障穿越控制功能

　　1.3.4 基本保護功能：

　　電池極性反接保護

　　直流過壓保護

　　直流過流保護

　　網(wǎng)側過/欠壓保護

　　網(wǎng)側過流保護

　　網(wǎng)側過/欠頻保護

　　IGBT 模塊過流保護

　　IGBT 模塊過溫保護

　　變壓器/電抗器過溫保護

　　防雷保護

　　非計劃性孤島保護

　　1.3.5 產(chǎn)品優(yōu)勢

　　*的模式切換平滑控制技術，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。

　　充電、放電一體化設計，實現(xiàn)交流系統(tǒng)和直流系統(tǒng)的能量雙向流動;

　　高效的矢量控制算法，實現(xiàn)有功、無功的解耦控制;

　　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;

　　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;

　　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;

　　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;

　　主動式與被動式孤島檢測方法相結合，滿足 UL1741 標準;

　　完善的繼電保護功能，有效防止逆變器的異常損壞;

　　支持多種儲能電池，不同的型號僅控制器的軟件不同;

　　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;

　　多臺PCS可實現(xiàn)多機并聯(lián)運行;

　　支持交流側短時短路運行模式;

　　支持自同期功能;

　　高可靠性機柜設計，滿足不同運行區(qū)域需要。

　　主功率回路采用高可靠性功率模塊。

　　1.4 主要技術參數(shù)表

　　表2.1 技術參數(shù)

　　1.5 應用場合

　　儲能變流器廣泛應用于電力系統(tǒng)、軌道交通、軍工、石油機械、新能源汽車、風力發(fā)電、太陽能光伏等領域，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，提高供電電能質量。

圖2.4 儲能平滑光伏波動

圖2.5 儲能削峰填谷(利用峰谷電價錯峰用電)

圖2.6 儲能參與電網(wǎng)調(diào)頻

　　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，有效地改善其電能輸出質量，提高接入電網(wǎng)的能力。

　　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。

　　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。

　　可用于電網(wǎng)削峰填谷，可以緩解用戶側的供需矛盾，減少發(fā)電設備的投資，提高電力設備的使用率，減小線路損耗。

　　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。

　　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。

　　1.6 快速選型計算方法

　　儲能變流器配置一般根據(jù)微網(wǎng)內(nèi)實際負荷及分布式發(fā)電能源容量來定。負荷分為重要性負荷(機房、辦公、監(jiān)控等負荷)、非重要性負荷(空調(diào)、照明、鍋爐、門崗等負荷)，負荷數(shù)據(jù)一般需要現(xiàn)場測量，一般測量工作日、節(jié)假日的分時數(shù)據(jù)，并節(jié)選四季典型時間的數(shù)據(jù)綜合分析。

　　1.6.1 儲能變流器容量匹配

　　儲能容量配置按負荷容量的1.2倍配置，如重要性負荷達200kW，則建議配置250kW的儲能變流器。其它負荷如需離網(wǎng)運行，則相應增加儲能功率配比。

　　1.6.2 儲能變流器變壓器變比

　　儲能變流器變壓器變比由直流電壓輸入范圍而定(即電池電壓范圍)，計算方法如下：變壓器變比=Ul(電池zui低電壓)/1.414。如選用鐵鋰電池的電壓范圍為360~480VDC，360/1.414=254，變壓器變比即可確定為200。

　　如選用的不帶變壓器的配置，則電池zui低電壓需達到540V以上才可以接入400V電網(wǎng)。

　　1.6.3 儲能變流器附加功能配置

　　自同期功能(S)：儲能變流器無需其它裝置可實現(xiàn)無縫并離網(wǎng)切換，在并網(wǎng)開關可以遠程控制的前提下，儲能變流器由并網(wǎng)轉離網(wǎng)運行時發(fā)出指令使并網(wǎng)開關分閘，由離網(wǎng)轉并網(wǎng)運行時發(fā)出指令使并網(wǎng)開關合閘(合閘條件由變流器判斷，不可人為合閘);

　　超級電容“充電機”功能(C)：儲能變流器在接超級電容產(chǎn)品時，可以由0電壓開始為超級電容充電，并在超級電容電壓達到運行電壓時進行充放電，取代傳統(tǒng)充電機作用。