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智光儲能付金建:高安全可控性的大容量級聯型儲能系統

作者:中國儲能網新聞中心 來源:中國儲能網 發布時間:2019-07-01 瀏覽:
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中國儲能網訊:6月19—20日,由中國化學與物理電源行業協會儲能應用分會聯合江蘇省電機工程學會、全國微電網與分布式電源并網標準化技術委員會、中國能源建設集團江蘇省電力設計院有限公司等單位聯合召開的“第三屆全國電網側暨用戶側儲能技術應用高層研討會”在蘇州市太湖假日酒店舉行。來自電網公司、設計院、系統集成商、電池生產企業、投融資機構等單位的280余位嘉賓出席了本次研討會。

會議期間,廣州智光儲能科技有限公司副總經理付金建分享了主題報告《高安全可控性的大容量級聯型儲能系統》,以下是演講全文:

付金建:大家下午好!非常感謝組委會給我們這個機會向大家匯報高壓級聯型儲能技術的研究進展。

級聯型高壓儲能技術與傳統儲能技術是兩種不同的技術路線,今天我主要從產品的特性、工程的應用兩個方面對這一技術進行介紹。

級聯型型儲能系統可以無需變壓器升壓,直接輸出最高35kV電壓,目前已經投入運行的主要是6kV和10kV的產品。其交流側可以按照三相四線或者三相三線設計,特別是三相四線系統,對不平衡負荷的適應能力較強,適用于有較大的不平衡負載的現場。級聯型儲能PCS單機容量較大,6kV單機功率可達5MW,10kV單機單機容量可達10兆瓦。

級聯型儲能系統電池簇直流電壓540-1000V,與常規儲能系統的直流電壓設計在同一電壓區間。多個交流側電壓380-700V的功率單元交流側串聯,即可實現高電壓輸出。系統采用Y型接線方式,其中性點可以引出提供單相不平衡電流流通的路徑,適應單相負荷不平衡度較大的現場。

從以上級聯型儲能系統的技術原理可知:按照較低直流電壓設計電池系統即可實現很高交流電壓輸出,系統對電池本體的絕緣等級和電壓等級要求與常規低壓儲能技術基本一致。通過這一技術可把多個小容量的電池包組成一套大型的儲能系統。和傳統的方案相比,級聯型儲能系統單電池包的電量比較小,傳統方案單個電池包電量多在1000kWh以上,級聯型儲能系統一般在200kWh以下。因此采用級聯型儲能技術無需電池簇并聯即可組成大電量的儲能系統。在大部分應用場合,選擇容量稍大的電池單體,可在無單體并聯,也無電池簇并聯的情況下,組成單機容量10MWh以上的儲能系統。消除電池并聯后,電池直流系統出力將不再完全依賴電池內阻被動分配,可通過PCS功率單元對不同電池簇之間的功率分配進行主動控制。

隨著運行時間加長,電池內阻、容量離散化均會加劇,在電池或者電池簇直接并聯運行情況下,各電池運行電流不平衡加劇,不同電池充放電速度差異很大,“短板效應”將加劇,電池系統可使用容量將快速下降。級聯型儲能系統可以根據不同的電池簇的實際容量、電量,控制其充放電的功率,達到不同容量電池簇協同充放電速度,削弱短板效應,延緩電池系統容量衰減的目的。

下面以實際運行數據介紹一下以上控制功能的運行效果。這是在智光園區5MW/3MWh系統的運行數據。該項目儲能系統根據各電池簇SOC通過PCS均衡控制各電池簇運行功率,充放電過程中不同電池簇之間的SOC偏差保持在2%以內,將電站的充電電度保持在較高水平。PCS均衡控制功能投入前后,電池系統容量利用率提升16%以上。2018年的12月25號前后因電池簇SOC離散,電站充電電量維持在2400度左右;當PCS對電池簇進行均衡控制以后,各電池簇SOC的偏差縮小,充電電量快速提升到2800度左右,并長期維持在2800度以上運行。

級聯型儲能系統通過已有幾十年工程應用經驗的特殊的控制算法實現低諧波輸出,提高電能質量。系統無需設置濾波器,即可滿足相關國家標準對網側諧波指標的要求,避免濾波器運行中存在參數漂移、諧振等問題。

由于儲能系統電池數量龐大,BMS系統測點多,在相同故障概率下,電池系統發生故障的次數遠多于其他系統(眾多儲能系統實際運行情況也證明了這一點)。針對這一問題,級聯型儲能系統設計了功率單元自動旁路技術。在電池系統發生告警或者輕微故障的情況下,級聯型儲能系統自動快速切除異常電池,其余電池可繼續運行,減少因電池系統軟故障導致停機的次數,增加項目收益。  

級聯型儲能系統運行方式多樣,調度響應速度快。以4.5兆瓦的系統為例,各種工況間的切換時間都在5毫秒以內。對于大容量的儲能電站建設場合,采用級聯型儲能系統可以大幅度減少電站內的系統臺套數。以建設50MW/100MWh的電站為例,用10套5MW/10MWh的系統,通過一級變壓就可以接入110kV(220kV)電網。大型儲能電站的結構大大減化,調控設備數量也可以大大的減少,調控性能可以大幅提高。

高壓級聯型儲能技術源于智光電氣成熟的H橋級聯高壓變頻技術和SVG技術。以上技術通過特殊的系統設計方案,將直流電壓400-1000V的電容器,組成交流電壓高達35kV的電力電子系統,并廣泛、長期、安全、穩定運行于光伏、風電、火電、冶金、建材、市政等多行業萬余工業現場超過10年。

截至目前,智光高壓級聯型儲能系統已經通過了中國電科院、廣東電科院的嚴格測試,并取得了相關報告,相關技術和產品已經在國內多個項目應用,涉及電網、火力發電和用戶側等行業。

由于時間關系,今天我的匯報就到這里。歡迎大家與我們一起探討關于大容量級聯型儲能系統技術,推動其快速發展和應用。謝謝大家!

關鍵字:儲能系統

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