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储能技术系统解决方案

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储能技术系统解决方案

 

随着大量的风电、光伏等间歇性、不稳定电源并入发电侧,特别是大量的分布式小容量电源并入用电侧,将导致未来的电力系统不确定性增强,发电与用电的平衡协调矛盾加剧,急需研究针对这些问题的解决办法。能源互联网是解决未来发电与用电平衡协调矛盾的有效手段,其机理就是横向多能互补,纵向源、网、荷、储协调。现如今,储能技术已经成为所有微电网适用的关键技术,相关技术研究越来越受到重视。
建设大规模高效储能装置,可以解决“发电与用电的时差矛盾”和“间歇式可再生能源发电直接并网对电网冲击”等问题,起到调节电能品质的作用。例如,将“谷电”存储在储能电池中,在高峰期放出应用于生产、运营,不仅可以减轻电网负担,还可以降低运营成本;将储能系统用作政府、医院、军事指挥部等重要部门的备用电站,可在非常时期保证稳定、及时的应急电力供应;储能系统还可以为实现资源的优化配置(燃料、太阳能和风能)、资源整合(太阳能和风能)、电网稳定性(频率和电压)以及负载管理服务提供支持。无论对于微电网还是传统电网,这些应用模式都十分适用。具体解决方案可以分为以下三种:

 

2.1 微电网储能解决方案
微电网是储能重要的应用领域,作为微电网中必不可少的部分,储能在微电网中发挥了至关重要的作用。
微电网的一般结构如下图1所示,由电力线路构成的能源流和通讯线路构成的信息流相互融合而成,主要组成部分有:分布式发电单元、储能系统、本地用户负荷、监控保护系统和微电网能源管理系统组成,也可根据实际应用情况进行增减。

  
储能技术系统解决方案

图1 微电网储能解决方案结构图

 

微电网储能系统构成:
(1)微电网储能变流器(PCS)
变流器可以实现电池与电网间的交直流转换,完成两者间的双向能量流动,是微电网储能系统的主要执行机构。微电网储能PCS通过高级控制策略实现对电池系统的充放电管理、电池储能系统充放电功率控制、并网/离网两种运行模式和模式切换功能。
智光电气研制的微电网储能变流器ZG-PCS具有高转换效率、宽电压输入范围、并离网模式无缝切换、功率变化快速响应和抽屉式模块化设计方便维护等特点,同时具备完善的保护功能,如孤岛保护、直流过压保护和低电压穿越等,满足系统并、离网要求。

  

储能技术系统解决方案

 

(2)高功率密度和大容量储能电池
微电网储能系统电池一般选用锂离子电池和超级电容。他们具有循环寿命长、充放电倍率大、无记忆效应、耐高温、容量大、绿色环保等优点;储能蓄电池的额定容量、额定充放电功率、循环寿命、电池组串并联方式等技术参数可根据具体系统要求进行定制配置。
(3)高精度电池管理系统(BMS)
电池管理系统是对电池储能单元的电池进行监视、预测和保护的二次设备,电池管理系统检测电池的电压、电流、温度和SOC等信息,对电池的状态进行实时评估,并将信息上传至状态监控系统和能量管理系统,避免使用不当或者各类故障引起电池储能单元出现损坏甚至安全事故,是电池储能单元安全运行的主要保障措施。蓄电池管理系统主要由如下设备单元组成:电池管理模块(BMU)、电池组控制单元(GCU)和系统管理单元(SMU)以及充/放电保护单元。
智光储能系统可根据需要,提供全面的电池信息管理、在线SOC监测、系统保护功能、热管理功能、自我故障诊断与容错技术、灵活的模块化设计等功能。
(4)实时状态监控系统
状态监控系统是储能系统的神经,是负责信息处理、数据通讯和人机交互的二次设备。对微电网储能系统来说,通过数据总线与其他设备相连,负责收集内部各个设备的数据信息和运行状态,形成各类型的数据报表供运维人员查询,并可将控制指令下发到各个设备;对上级调度系统来说,可将储能系统的关键信息进行上传,并可接收调度下发的运行指令。
(5)智能化能量管理系统(EMS)
能量管理系统作为微电网储能系统的大脑,具备负荷预测、发电预测、电压频率稳定控制、能量调度、电池系统上层均衡控制、安全保护等作用。具体如下:
离并网工作模式切换:可以使得储能系统工作于并网状态,也可以运行于离网状态,并能实现安全可靠的离并网无缝切换;
发电预测:可以对系统内的光伏等分布式发电系统进行日前预测(24小时、15分钟/点)和实时预测(4小时、15分钟/点);
负荷预测:实现系统内用电负荷的日前预测(24小时、15分钟/点)和实时预测(4小时、15分钟/点);
能量调度:通过对系统内的负荷预测和分布式能源的发电预测,考虑专变容量和核准需求容量等限制条件,进行分钟级实时优化能量调度,保证储能系统能够满充满放,且不会增加额外的用电费用,提高用户的用电经济性;
孤岛检测:在电网掉电情况下,可以快速实现对电能质量没有影响的被动孤岛检测,完成非计划的并离网切换,保证负荷不断电。
电池上层均衡控制:可以实现高压直挂式储能拓扑结构的相内和相间均衡控制,提高储能电池的容量一致性;
安全保护机制:实现储能系统在并网或离网状态下故障的快速、可靠切除。
(6)配套电气设备
为满足储能系统的接入电网系统的要求,储能系统相关配套电气设备,包括开关、避雷器和互感器等,形成符合电网规范要求的电气成套装置。为了满足电池安全性要求,配有相应的消防设备和温度、湿度控制设备等。

 

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主要功能
微电网通常有两种运行模式:并网运行模式和孤岛运行模式。储能在这两种运行模式中都起到不可或缺的作用:
并网运行模式时,大量的分布式小容量电源并入用电侧,导致电力系统的不确定性增强,发电与用电的平衡协调矛盾加剧,储能是解决发电与用电平衡协调矛盾的有效手段,微电网中的分布式光伏或者风电等具有随机性、波动性和间歇性等特点,储能系统可以平滑这些分布式电源的功率输出,保持微电网的稳定,配合EMS的优化调度还可实现微电网的经济运行。
孤岛运行模式时,微电网失去了大电网的参考,储能系统可以承担起电压和频率基准的主电源作用。孤岛时微电网的能量来源于分布式电能和储能系统,分布式能源的出力波动性使其很难匹配负荷需求,因此在微电网系统中配备一定容量的储能系统来抑制波动性提高供电可靠性。    
用户侧分布式储能:提高分布式能源消纳、削峰填谷、平抑负荷、抑制需量、降低用电费用、提高供电可靠性和电能质量。
提高电能质量:可以根据系统负荷和电网对于频率和电压的要求,调节储能系统的有功无功,实现微电网频率和电压的稳定控制;

  

技术特点

模式灵活,可运行在给定有功无功电流模式、并网恒功率控制模式、并网恒流充电模式、离网恒压恒频控制模式等。
性能优异,具有优异高效的性能:低于5%的电流谐波含量,低于3%输出电压失真率,全局响应时间不超过10ms;具有很低的整机运行损耗,满载效率高达98%。
技术领先,具有多模式并离网启动、有功无功解耦控制、调压调频控制、高精度锁相、开关死区补偿技术从而保证设备的安全性、精确性。支持RS232、RS485和CAN口等通讯,可实现PCS装置与外部装置灵活通讯,实现现场监控。
设计专业,储能系统内部工艺、结构、散热到外形及安装都体现了智光电气多年积累的大功率电力电子设备结构的设计经验,内部器件多但不失结构的紧凑,体积小但能保证散热的高效。
一体化,便于设计、施工、调试及运维;
智能化监控,实时在线监测及预警,系统安全可靠,具备优异的通风散热、防逆风、隔热保温和内部温度控制能力;
模块化构建,即插即用,安装周期短,运行维护方便,扩展性强,可根据需求组合标准模块扩展不同容量产品。

具体参数如下:

项目

参数

并网运行技术参数

额定功率

5KW20KW50KW125KW250KW500KW

额定电压

220V380V10kV

额定频率

50Hz60Hz

电压范围

±10%

频率范围

47Hz51.5Hz

交流电压精度

±5%

总电流波形畸变率(THD

5%

功率因数

-1~1连续可调

孤岛运行技术参数

额定电压

220V380V10kV

额定输出频率

50Hz60Hz

电压精度

±3%以内

频率精度

±2%

输出电压失真度

5%

电压过渡变动范围

10%以内

频率过渡变动范围

2%以内

总体参数

蓄电池类型

锂离子电池、超级电容等

系统容量

0.5MWh1MWh2MWh...按需配置

直流电压范围

560V-800V

交流相数

单相、三相三线、三相四线

过载能力

110%

长期运行

120%

10分钟

功率响应时间

<5ms

充放电转换时间

<100ms

孤岛检测时间

<5ms

并离网切换时间

<20ms

能量转换效率

PCS

不低于98%

储能系统

与选用电池类型有关

安装方式

户内或户外

噪音

<65dB

 

 

  

2.2工商业储能解决方案
工商业储能系统的解决方法相对于微电网要简单,主要集中于储能系统本身的设计。储能系统的核心是PCS,智光电气基于多年来大功率电力电子变流技术的深厚积累,契合储能市场的需要,研制了电压等级为0.4kV~35kV的 ZG-PCS系列储能变流器,将储能变流器的技术水平及容量水平推向了新的高度,满足了绝大多数工商业储能的需求。

 

储能技术系统解决方案

 

工商业储能系统构成:
工商业储能解决方案主要可以分为:低压储能系统和中高压级联式储能系统。
低压储能系统
低压储能系统的拓扑如图2所示,由隔离升压变压器(选装)、LCL滤波器、四象限运行变流器、电池组和其他电气配套设备构成。

 

储能技术系统解决方案

 

图2 低压储能系统ZG-PCS拓扑结构

中高压级联式ZG-PCS储能系统
中高压级联式储能系统的拓扑如图3所示,由并网电抗器、级联式功率单元、电池模块、以及相应的控制和保护设备构成。相比于上述低压拓扑,该方案可以实现无变压器高压直挂10-35KV电网,目前是唯一一套实际运行中的高压直挂式大容量储能系统,获得过国际领先的科技鉴定成果。

 

储能技术系统解决方案

图3中压、高压储能系统直挂式ZG-PCS拓扑结构
  

储能电池
采用锂离子或者铅碳电池,具有超长的循环寿命和很高的运行可靠性,特别适用于工商业中平滑负荷曲线、减小报装核准容量、减小或延缓变压器扩容、减少电力公司罚款以及电力削峰填谷系统环境下的循环使用。

主要功能
发电侧储能:负荷调节、平滑间歇性能源、提高新能源消纳、提高电网备用容量、参与调频。
输配电储能:提高电能质量、降低线路损耗、提高电网的备用容量、提高输配电设备利用效率、延缓增容需求.
用户侧储能:平滑负荷曲线、负荷转移、削峰填谷。
紧急电源系统:电网正常时其处于备用状态,电网故障时其即可启动,保障负荷的连续供电。
消防供电、应急照明、能量回馈等。

 

储能技术系统解决方案

 

技术特点
级联式拓扑结构等效开关频率很高,输出电压电流谐波含量较小,电能质量高,并网状态下,输出电流的畸变率低于3%,近似于完美无谐波状态;离网状态下,输出电压的畸变率低于0.6%,电压偏差低于1%,可与低压UPS相媲美。
单机容量大,风冷型10kV装置容量可达15M,风冷型35kV装置容量可达50M,可支持10台以内的系统并联,满足超大容量的应用需求。
适用电压范围广,220V、380V、10KV乃至35KV均适用。
通过电子开关进行切换控制,确保切换过程快速,供电无中断;配置冲击阻尼和吸收装置,将切换影响降至最低,防止切换冲击损坏设备。
系统效率高,额定功率下不低于97%,最佳效率可达98%以上。
实现四级均衡和链节冗余控制,提高电池利用率和使用寿命,保证储能系统整体的稳定性。
保护功能完善,具有电池状态、PCS状态和电网状态的采样和分析功能,准确的识别各类电量和非电量故障,快速实现故障定位和切除,并发出故障报警和记录故障事件,全面保障设备和人员的安全。
具有强大的电网实时状态检测能力和完善的切换控制策略,确保备用电源不会“误动”,也不会“拒动”。
功率链节发热量少,有利于散热设计和降低损耗。
在储能变流器的基础之上,结合具体的应用需求,可以形成多种具有强大功能的成套装置。
模块化设计,系统易于升级扩建,便于维护改造。

  

具体技术参数如下:

项目

参数

并网运行技术参数

额定功率

125KW250KW500KW1MW2MW5MW...

额定电压

220V380V10kV35KV

额定频率

50Hz60Hz

电压范围

±10%

频率范围

47Hz51.5Hz

交流电压精度

±5%

总电流波形畸变率(THD

5%

功率因数

-1~1连续可调

孤岛运行技术参数

额定电压

220V380V10kV35KV

额定输出频率

50Hz60Hz

电压精度

±3%以内

频率精度

±2%

输出电压失真度

5%

电压过渡变动范围

10%以内

频率过渡变动范围

2%以内

总体参数

蓄电池类型

锂离子电池、铅碳电池等

系统容量

0.5MWh1MWh2MWh……按需配置

直流电压范围

560V-800V

交流相数

单相、三相三线、三相四线

过载能力

110%

长期运行

120%

10分钟

功率响应时间

<5ms

充放电转换时间

<100ms

并离网切换时间

<20ms

能量转换效率

PCS

不低于98%

储能系统

与选用电池类型有关

安装方式

户内或户外

噪音

<65dB

 

 

2.3 移动式储能解决方案 

 

 储能技术系统解决方案

移动式储能系统解决方案采用锂电池替代柴油发电机作为电源,将锂电池、变流器(PCS)、配电装置等集成安装于底盘载体,提供多种电气接口(交流输出/直流输出/快充),实现电池系统与车辆的移动式有机结合,配备电池状态监测、PCS状态监控、火灾预警与自动灭火装置等安全措施,具有“可移动、大容量、大功率、远程调度、低噪音、节能减排、绿色环保”的特点。移动式储能系统具有广泛的应用前景,在电力抢险、通信维修、突发事件处理、抢险救灾、军事作战演习、后勤保障、电网扩容等需要临时使用电能的场所能提供快速、可靠、高质量的电能,满足交流用户用电需求,为设备的尽快恢复运行提供解决措施。
  

主要功能
保障供电。为政治工作会议、经济峰会、高考等需要电能不间断保障的场所提供快速、可靠、高质量的电能。
抢险救灾。除了能够在常规抢险救灾现场提供可靠稳定的应急电源,还能作为直流融冰装置等技术手段抵御覆冰灾害。
电动车应急服务。以移动充电站、应急充电救援车来缓解充电难,为电池耗尽而趴窝的车辆提供救援服务。当储存电量耗尽后,新的充电车开过来又可以继续为区域性的电动车提供充电服务。
轨道列车牵引救援。通过激活轨道交通列车司机室的应急牵引功能按钮/开关,使牵引系统由移动式储能系统供电,让列车运行一段距离,驶出无电区,避免对后续车辆运营产生影响,。
电网临时扩容。在用电陡增季节,灵活调配,将移动式储能系统连接至台区配变二次侧,补偿台区配变供电能力以外的负荷需求,延缓对供电设施以及网架结构进行全面升级改造。
  

技术特点
兼容性强,自动识别车型,按需分配功率。
电气接口类型丰富,输出电压范围宽,适用于各种使用场景和车型。
采用大功率快速直流放电技术,适用于电动汽车快速应急救援。
电压与频率稳定控制技术,保证供电电压支撑与系统稳定运行。
采用远程实时通信互联技术,智能化通讯监控,可与后台监控系统实时通信,远程操作。
  

具体技术参数如下:

技术参数

额度功率

50KW125KW250KW

电压

300-700V

充电插头配置

2*5

电流

0-100A

稳压精度

≤±1%

稳流精度

≤±1%

纹波系数

≤1.5%

电源调整度

≤±0.1%FS

效率

不低于98%

保护

过流/短路保护,过热保护,电池防反接

模块通讯接口

CAN\RS485

冷却方式

强迫风冷

运行环境

-25+55

存储温度

-40+60

噪音

≤65dB

 

  

2.4 核心技术
智光储能解决方案采用多项核心技术,具备完善的控制和保护功能,其中部分技术为智光中高压直挂式(无变压器)储能系统所特有的技术。
有功功率与无功功率实时四象限解耦与控制技术。此项技术可以有效解决储能系统并网运行过程中有功功率和无功功率的独立控制与快速调节问题,在削峰填谷、调峰调频等应用场合,可以快速有效平抑有功波动、改善电能质量。
电压与频率稳定控制技术。此项技术主要用于解决接入微电网的储能系统运行在离网模式下的黑启动、独立供电、微电网电压支撑与系统稳定运行等问题。
虚拟同步发电机及“下垂控制”技术。该技术可实现多台设备协调控制满足超大容量储能应用要求,可在并网和离网运行状态间双向无扰无缝切换,是储能系统作为后备电源、应急电源的必备技术。
孤岛检测与反孤岛保护技术。此技术实现了储能系统对于电网故障或者掉电等孤岛情况的自动快速检测,一旦检测到孤岛可以根据设定实现并网切离网运行,或者停止储能系统的电能输出进行反孤岛保护,从而提高了系统的供电可靠性和安全性。
高/低电压穿越技术。此项技术可以增强储能系统对接入电网电压波动的适应能力,降低电网电压短时波动引起储能系统解列退出运行的概率,增强微电网稳定性。
相内相间电池簇SOC均衡控制技术。此项技术为级联型拓扑结构储能系统专有技术,应用于中高压级联式ZG-PCS储能变流器,可最大程度上解决电池一致性问题,提高电池寿命、优化储能系统运行。
变流器链节冗余控制技术。此技术为级联型拓扑结构储能系统专有技术,应用于中高压级联式ZG-PCS储能变流器,可保证功率链节或与之连接的电池簇发生故障时,自动快速切除相关链接,实现储能系统连续运行,增强系统鲁棒性。
高低压隔离与高速通信在线监测技术。此技术不仅实现了高低压设备间的电气隔离,而且实现了大电压等级跨度(几伏至上万伏电压)众多设备(特别是电池数量众多)间的快速通信功能,是级联型拓扑专有技术,应用于中高压级联式ZG-PCS储能变流器,满足高级应用功能,实现最顶层系统与最底层单元的信息交互。
能量管理技术。EMS(能量管理系统)作为储能系统的上层调度控制系统,具备负荷预测、发电预测、系统稳定控制、能量调度、电池系统上层均衡控制、安全保护等功能。

2015 - 05 - 11
南方电网深圳宝清电站是国内首个兆瓦级电池储能站,位于深圳市龙岗区。本电池储能站工程是面向配电网的工业储能系统,电压等级为10kV,额定功率为2MVA,储能系统容量为2MWh。该电池储能站具有配网侧负荷削峰填谷的功能,以达到削减电网负荷峰谷差和提高输变电设备资产利用率的目的。此外,将系统备用、独立供电、无功补偿等应用模式作为储能站的辅助功能。智光作为该项目能量转换技术(PCS)的研制单位,首创三相H桥级联、无变压器直接接入高压电网的大容量储能系统能量转换技术,该PCS系统是世界功率最大、输出电压最高的快速高效能量转换装置,突破了大容量电池储能系统电池大规模多级联接成组的技术瓶颈,改善了电池多级串并联的一致性,提升储能系统并网效率2%以上。该项目攻克了大容量电池储能电站关键技术难题,研究成果是大规模电池储能领域的重大创新,可为大容量电池储能电站的设计、建设和运行提供技术支撑,对推动我国智能电网...
2016 - 05 - 11
岭南电缆厂光储微网项目位于广州市岭南电缆厂内,配置蓄电池容量2MWh,我司2台三相PCS(单台额定功率125kW,额定电压380V),在起到削峰填谷主要作用的同时,还可平滑光伏输出和增强供电可靠性。 岭南电缆厂是大工业用户,是用户侧微电网的一种典型应用场合,该光储系统的主要功能包括:通过分布式光伏发电、储能系统的优化配置,实现能源的优化互补; 通过分布式光伏发电自用为主与余电上网的运行方式,实现用户侧微电网的就地消纳; 具备离网运行、并网运行,以及在计划并网转离网切换、计划离网转并网切换、非计划并网转离网切换、离网转并网切换的功能; 结合逆变器类型分布式电源自带孤岛检测功能,实现用户侧微电网内部孤岛检测; 具备保护控制功能,实现对分布式电源接入回路的故障保护; 结合用户侧微电网对频率和电压的要求,通过对微电源及负荷有功功率和无功功率的调整,实现用户侧微电网在频率警戒区和紧急区的稳...
2016 - 05 - 11
深圳湾科技生态园863课题微网项目位于深圳市高新技术产业园区,应用于商业住宅型和办公楼宇型用户侧微电网场景,建设成商业住宅型和办公楼宇型用户侧微电网集成示范工程。工程涉及4个子光储微电网,总共配置了我司4台三相PCS(ZG-PCS-20/380,单台额定功率20kW,额定电压380V)和3台单相PCS(ZG-PCS-5/220,单台额定功率5kW,额定电压220V)。目前,该项目运行安全稳定,性能满足各项技术指标,为后续大规模推广和复制积累工程经验。通过该示范工程建设,收集光储和负荷实际运行数据,为后期微电网运行控制、用户用电特性分析、储能配置优化等研究提供数据支撑,为试验验证不同能量和能效管理策略,分布式光储系统设计优化和运行控制保护方法等提供平台支撑。
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2014 - 05 - 11
价格:
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2014 - 05 - 11
价格:
ZG_SPS岸电电源变频系统采用功率单元串联技术,直接输出6.6kV、6kV或经将要变压器输出0.45kV、0.4kV电压,属电压源型变频器。由于采用功率单元串联而非功率器件的直接串联,因此解决了器件耐压的问题。同时由于同相各级功率单元输出SPWM信号通过移相后进行叠加,提高了输出电压谐波性能、降低输出电压的dv/dt;通过有源逆变技术实现电容电压控制;主控制器采用最新电机控制专用双数字信号处理器(DSP)、超大规模集成电路可编程器件(CPLD和FPGA)为核心,配合数据采集、单元控制和光纤通信回路以及内置的可编程逻辑控制器(PLC)构成系统控制部分。  1 原理介绍  (1)系统原理 ZG_SPS系列高压岸电电源变频系统采用多个功率单元串联的形式。电压叠加原理类同于“电池组叠加”技术。以6.6kV每相六单元串联为例,每个功率单元输出交流有效值Vo为634V,相电压为3810V,线电压为6600V。 【电压叠加形成高压输出原理结构】  (2) 功率单元结构功率单元主要由三相桥式整流桥、滤波电容器、IGBT逆变桥构成,同时还包括由功率器件驱动、保护、信号采集、光纤通讯等功能组成的控制电路。通过控制IGBT的工作状态,输出PWM电压波形。每个功率单元在结构及电气性能上完全一致,可以互换。 【功率单元电路结构】  &#...