1.1 儲(chǔ)能變流器的定義

　　電池儲(chǔ)能作為大規(guī)模儲(chǔ)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(chǔ)能電站能夠適應(yīng)負(fù)荷的快速變化，對(duì)提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)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)還可以優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保，達(dá)到電力系統(tǒng)的總體節(jié)能降耗，提高總體的經(jīng)濟(jì)效益。

　　儲(chǔ)能變流器(Power Conversion System，簡(jiǎn)稱PCS)電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)中，連接于電池系統(tǒng)與電網(wǎng)(和/或負(fù)荷)之間的實(shí)現(xiàn)電能雙向轉(zhuǎn)換的裝置，可控制蓄電池的充電和放電過程，進(jìn)行交直流的變換，在無電網(wǎng)情況下可以直接為交流負(fù)荷供電。

　　PCS 由 DC/AC 雙向變流器、控制單元等構(gòu)成。PCS 控制器通過通訊接收后臺(tái)控制指令，根據(jù)功率指令的符號(hào)及大小控制變流器對(duì)電池進(jìn)行充電或放電，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)有功功率及無功功率的調(diào)節(jié)。 同時(shí)PCS 可通過CAN接口與BMS通訊、干接點(diǎn)傳輸?shù)确绞?，獲取電池組狀態(tài)信息，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的保護(hù)性充放電，確保電池運(yùn)行安全。

　　1.2 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

　　***《儲(chǔ)能變流器檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》

　　***《電池儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能變流器技術(shù)規(guī)范》

　　GB/T 14549 電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波

　　GB/T 15543 電能質(zhì)量 三相電壓不平衡

　　GB/T 15945 電能質(zhì)量 電力系統(tǒng)頻率偏差

　　GB/T 12325 電能質(zhì)量 供電電壓偏差

　　1.3 產(chǎn)品介紹

　　儲(chǔ)能變流器產(chǎn)品型號(hào)及說明：

　　儲(chǔ)能變流器產(chǎn)品分為光儲(chǔ)一體機(jī)和非光儲(chǔ)一體機(jī)兩大類，詳見圖1所示。

圖1：儲(chǔ)能變流器產(chǎn)品型號(hào)說明

　　1.3.1 工作原理

　　儲(chǔ)能雙向變流器(PCS)是交/直流側(cè)可控的四象限運(yùn)行的變流裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的交直流雙向轉(zhuǎn)換。PCS可以實(shí)現(xiàn)電池儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)對(duì)電池系統(tǒng)的充放電管理、對(duì)網(wǎng)側(cè)負(fù)荷功率的跟蹤、對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率的控制、對(duì)離網(wǎng)運(yùn)行方式下網(wǎng)側(cè)電壓的控制等。

圖2：儲(chǔ)能變流器系統(tǒng)拓?fù)?/p>

　　1.3.2 功能特點(diǎn)

　　儲(chǔ)能變流器的主要功能是并網(wǎng)條件下，儲(chǔ)能系統(tǒng)根據(jù)微網(wǎng)監(jiān)控指令進(jìn)行恒功率或恒流控制，給電池充電或放電，同時(shí)平滑風(fēng)電、太陽能等波動(dòng)性電源的輸出;微網(wǎng)條件下，儲(chǔ)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(fù)荷以此電壓和頻率為基準(zhǔn)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(chǔ)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(hù)功能及孤島檢測(cè)進(jìn)行模式切換功能

　　故障穿越控制功能

　　1.3.4 基本保護(hù)功能：

　　電池極性反接保護(hù)

　　直流過壓保護(hù)

　　直流過流保護(hù)

　　網(wǎng)側(cè)過/欠壓保護(hù)

　　網(wǎng)側(cè)過流保護(hù)

　　網(wǎng)側(cè)過/欠頻保護(hù)

　　IGBT 模塊過流保護(hù)

　　IGBT 模塊過溫保護(hù)

　　變壓器/電抗器過溫保護(hù)

　　防雷保護(hù)

　　非計(jì)劃性孤島保護(hù)

　　1.3.5 產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

　　獨(dú)特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沖擊，確保變流器可靠運(yùn)行。保證變流器并網(wǎng)時(shí)按要求增減有功功率、無功功率;獨(dú)立運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定負(fù)荷電壓、頻率。

　　充電、放電一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)交流系統(tǒng)和直流系統(tǒng)的能量雙向流動(dòng);

　　高效的矢量控制算法，實(shí)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(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償;

　　在MEMS(微網(wǎng)能量管理系統(tǒng))的調(diào)度下，主動(dòng)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(yùn)行、離網(wǎng)運(yùn)行;并可以實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)與離網(wǎng)的平滑無縫切換;

　　支持微網(wǎng)運(yùn)行，可為微網(wǎng)提供穩(wěn)定的電壓和頻率支撐;

　　主動(dòng)式與被動(dòng)式孤島檢測(cè)方法相結(jié)合，滿足 UL1741 標(biāo)準(zhǔn);

　　完善的繼電保護(hù)功能，有效防止逆變器的異常損壞;

　　支持多種儲(chǔ)能電池，不同的型號(hào)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(jìn)行通訊;

　　多臺(tái)PCS可實(shí)現(xiàn)多機(jī)并聯(lián)運(yùn)行;

　　支持交流側(cè)短時(shí)短路運(yùn)行模式;

　　支持自同期功能;

　　高可靠性機(jī)柜設(shè)計(jì)，滿足不同運(yùn)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(shù)參數(shù)表

　　表2.1 技術(shù)參數(shù)

　　1.5 應(yīng)用場(chǎng)合

　　儲(chǔ)能變流器廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、軌道交通、軍工、石油機(jī)械、新能源汽車、風(fēng)力發(fā)電、太陽能光伏等領(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(xiàn)能量雙向流動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)電壓頻率主動(dòng)支撐，提高供電電能質(zhì)量。

圖2.4 儲(chǔ)能平滑光伏波動(dòng)

圖2.5 儲(chǔ)能削峰填谷(利用峰谷電價(jià)錯(cuò)峰用電)

?圖2.6 儲(chǔ)能參與電網(wǎng)調(diào)頻

　　可用于風(fēng)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(zhì)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(chǔ)來響應(yīng)負(fù)荷的波動(dòng)，吸收多余的能量或補(bǔ)充缺額的能量，實(shí)現(xiàn)大功率的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，很好地適應(yīng)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(yùn)行的穩(wěn)定性。

　　可作為應(yīng)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(cè)的供需矛盾，減少發(fā)電設(shè)備的投資，提高電力設(shè)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(fēng)電和光伏在微網(wǎng)中出力，給區(qū)域性負(fù)荷供電。

　　可用于各種類型的儲(chǔ)能元件，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能與電網(wǎng)的柔性接口，能滿足獨(dú)立或并網(wǎng)運(yùn)行的要求。

　　1.6 快速選型計(jì)算方法

　　儲(chǔ)能變流器配置一般根據(jù)微網(wǎng)內(nèi)實(shí)際負(fù)荷及分布式發(fā)電能源容量來定。負(fù)荷分為重要性負(fù)荷(機(jī)房、辦公、監(jiān)控等負(fù)荷)、非重要性負(fù)荷(空調(diào)、照明、鍋爐、門崗等負(fù)荷)，負(fù)荷數(shù)據(jù)一般需要現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，一般測(cè)量工作日、節(jié)假日的分時(shí)數(shù)據(jù)，并節(jié)選四季典型時(shí)間的數(shù)據(jù)綜合分析。

　　1.6.1 儲(chǔ)能變流器容量匹配

　　儲(chǔ)能容量配置按負(fù)荷容量的1.2倍配置，如重要性負(fù)荷達(dá)200kW，則建議配置250kW的儲(chǔ)能變流器。其它負(fù)荷如需離網(wǎng)運(yùn)行，則相應(yīng)增加儲(chǔ)能功率配比。

　　1.6.2 儲(chǔ)能變流器變壓器變比

　　儲(chǔ)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(jì)算方法如下：變壓器變比=Ul(電池最低電壓)/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，則電池最低電壓需達(dá)到540V以上才可以接入400V電網(wǎng)。

　　1.6.3 儲(chǔ)能變流器附加功能配置

　　自同期功能(S)：儲(chǔ)能變流器無需其它裝置可實(shí)現(xiàn)無縫并離網(wǎng)切換，在并網(wǎng)開關(guān)可以遠(yuǎn)程控制的前提下，儲(chǔ)能變流器由并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)發(fā)出指令使并網(wǎng)開關(guān)分閘，由離網(wǎng)轉(zhuǎn)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)發(fā)出指令使并網(wǎng)開關(guān)合閘(合閘條件由變流器判斷，不可人為合閘);

　　超級(jí)電容“充電機(jī)”功能(C)：儲(chǔ)能變流器在接超級(jí)電容產(chǎn)品時(shí)，可以由0電壓開始為超級(jí)電容充電，并在超級(jí)電容電壓達(dá)到運(yùn)行電壓時(shí)進(jìn)行充放電，取代傳統(tǒng)充電機(jī)作用。