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(yīng)負(fù)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(zhì)量和可靠性起到了重要作用,，同時還可以優(yōu)化電源結(jié)構(gòu),，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(xué)儲能系統(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)确绞剑@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(biāo)準(zhǔn)

　　***《儲能變流器檢測技術(shù)規(guī)程》

　　***《電池儲能系統(tǒng)儲能變流器技術(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(cè)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(zhuǎn)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(cè)負(fù)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(cè)電壓的控制等,。

圖2：儲能變流器系統(tǒng)拓?fù)?/p>

　　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(fēng)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(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(cè)過/欠壓保護

　　網(wǎng)側(cè)過流保護

　　網(wǎng)側(cè)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(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(fù)荷電壓,、頻率,。

　　充電、放電一體化設(shè)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(jié)合,，滿足 UL1741 標(biāo)準(zhǔn);

　　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(cè)短時短路運行模式;

　　支持自同期功能;

　　高可靠性機柜設(shè)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(shù)參數(shù)表

　　表2.1 技術(shù)參數(shù)

　　1.5 應(yīng)用場合

　　儲能變流器廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng),、軌道交通,、軍工、石油機械,、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，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(zhì)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(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來響應(yīng)負(fù)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(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(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(fù)荷容量的1.2倍配置，如重要性負(fù)荷達200kW,，則建議配置250kW的儲能變流器,。其它負(fù)荷如需離網(wǎng)運行，則相應(yīng)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(guān)可以遠程控制的前提下,，儲能變流器由并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)運行時發(fā)出指令使并網(wǎng)開關(guān)分閘,，由離網(wǎng)轉(zhuǎn)并網(wǎng)運行時發(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,。