邱健蓄电池Trojan电瓶储能详情参数

电池储能 篇1

低碳经济在全球兴起, 环境维护引起国际各国的高度重视, 大功率动力电池应运而生。锂离子电池、镍氢电池、燃料电池繁荣展开, 电动轿车成为倍受社会重视的新兴工业。储能电池的运用很广泛, 包含日常日子中手机、相机的锂电池, 也包含存储风能、太阳能的大型储能电池, 对电网和交通影响巨大。现在用于规划储能的技能首要有抽水储能、压缩空气储能、液流电池、钠硫电池以及铅酸电池等, 相对而言, 储能电池的运用更为便利。得益于资料工业的迅猛展开, 储能电池远景光明。一方面是因为资源短少和环境问题。跟着国家科技和社会的展开、人民日子水平的进步, 动力和环境问题越来越遭到重视, 动力方面供需矛盾日益暴露, 化石动力的短少和形成的环境损坏使重视点转向了风能、太阳能、海洋能这些可再生资源, 然而风能、太阳能及海洋能等可再生动力受天气及时刻段的影响较大, 具有显着的不安稳、不接连和不可控特性, 需求开发和建造配套的电能贮存 (储能) 设备来确保发电、供电的接连性和安稳性, 且大规划的电能贮存技能在电力工业中用于电力的“削峰填谷”, 将会大幅度改进电力的供需矛盾, 进步发电设备的运用率。另一方面由所以未来展开趋势。未来三大新兴工业——新动力、智能电网和电动轿车的展开瓶颈都指向了同一项技能:储能资料 (储能电池) 技能。现在储能技能的展开相对落后。许多国家都将大规划储能技能定位为支撑新动力展开的战略性技能。

 

2 工业展开状况

 

新动力的展开日益加速, 而储能资料却成为制约各国新动力展开的技能瓶颈, 各国对其都恰当重视。2011年美国动力部发布的“美国2011~2015年储能规划”中明确对液流电池、钠基电池、锂离子电池、先进铅碳电池等储能技能的近期和远期展开目标。2月, 美国动力部宣告出资1.2亿美元建造先进电池储能创新中心, 加速用于交通和电网的电池储能技能的研讨开发。与此一起, 欧盟、韩国、日本等国家也都树立专项经费支撑储能技能的研讨与开发。国际电工委员会 (IEC) 在其2010~2030年白皮书《应对动力挑战》中指出, “电能存储技能 (涣散办法结合恰当会集, 或有动力体系接口的大规划存储) 将起到无足轻重的作用。它能够滑润风能或太阳能发电的间歇, 并运用户能够经过本地动力办理体系优化动力消耗和本地发电”。

 

我国政府关于新动力工业的重视始于2001年, 首要内容是针对可再生动力的发电采纳了税收优惠政策。2006年, 加速展开新动力政策被提到了一个战略高度。2006年先后出台了《国家中长期科学和技能展开规划纲要》和《可再生动力法》, 在中长期展开规划中提到, 2020年我国可再生动力在动力结构中份额争取到达16%。2007年, 国家出台了《动力展开“十一五”规划》。2009年1月, 财政部、科技部联合发文《节能与新动力轿车演示推行财政补助资金办理暂行办法》。2009年3月, 国务院办公厅发文《轿车工业调整和振兴规划》, 规划将电动轿车产销形成规划, 改造现有出产才能, 形成50万辆新动力轿车产能, 新动力轿车销量占乘用车销量总量的5%左右。2010年我国新动力轿车商场将全面发起, 现在推行城市现已扩展到13个。2012年6月28号, 国务院发布关于印发节能与新动力轿车工业展开规划 (2012-2020年) 的通知。依据科技部的规划, 我国大陆在2010年到2012年之间, 形成每年为10万辆电动轿车配套动力锂电池和驱动电机的出产才能, 至2015年, 我国大陆动力电池总产能要到达100亿瓦时, 轿车电池本钱要将下降至1.5元/Wh的水平, 一起电池组能量密度进步至120瓦时/千克, 运用温度规划-25~60℃, 电池组的循环寿数进步至2, 000次以上。工信部的目标是:2015年电动轿车需求的能量型动力电池模块150亿瓦时/年、功率型30亿瓦时/年 (都指累计量) 。在全体目标方面, 二者根本共同, 便是到2015年, 轿车动力电池不依托国家财政补贴也能保持盈亏平衡的水平。

 

现有的电池按品种可分为下面三种。

 

(1) 铅酸蓄电池

 

铅酸蓄电池是当时技能老练、产量最大、运用最广泛的电池, 据不彻底统计, 全球铅酸蓄电池销售额达350亿美元, 我国是全球铅酸蓄电池产销大国, 2005年销售额到达150亿人民币。近年来, 我国铅酸蓄电池职业呈现稳步添加之势。2005~2010年间, 我国铅酸蓄电池产量年复合添加16.8%;销售额年复合添加34.8%;出口额年复合添加16.7%。在蓄电池职业, 铅酸蓄电池是唯一的发证产品, 全国共有出产厂家1, 480家, 铅酸蓄电池全国发证查验单位有17家, 全项发证查验单位有13家。

 

(2) 锂离子电池

 

锂离子电池以其能量密度和功率密度较大, 无记忆效应、自放电较小以及循环寿数长等特色而渐渐成为动力电池的干流挑选之一。锂离子电池尚未列入国家工业产品出产许可证发证产品名录。我国的锂离子电池工业起步晚于日本, 但展开敏捷, 在动力锂离子电池的研制上投入许多的财力、物力, 国家“863”计划投入了电动轿车重大专项, 中科院物理所、北京有色金属研讨院、我国电子集团公司等单位参加了该项目, 别离开发了EV和HEV两类动力电池。在产能散布方面, 我国锂离子电池的出产厂家首要会集在广东、山东、江苏、浙江、天津等地, 其间广东约占有了总出产量的三分之一以上, 多会集在深圳、东莞、中山等地。锂离子电池首要出产厂商比亚迪股份有限公司、深圳比克科技有限公司、深圳邦凯科技有限公司等已在全球锂电池商场占有恰当的商场份额。

 

(3) 镍氢电池和燃料电池

 

镍氢电池因为其技能老练, 安全性较好, 是锂离子电池的有力挑战者。因为标准滞后, 我国企业之间竞赛激烈, 据不彻底统计, 2009年镍氢电池产能约有11亿只。燃料电池能量密度极高, 接近于汽油和柴油的能量密度, 几乎是零污染, 号称“终极电池”, 是氢的理想转化设备, 是氢运用的要害技能, 有助于处理动力安全和环境问题, 代表着电动车未来的展开方向, 得到了全球的高度重视, 也是各国要点研制的范畴之一。在我国燃料电池得到较快展开。现在国内一辆轿车所用燃料电池的本钱约在100万人民币左右, 北京市引进的3辆“零排放”燃料电池公交车, 每辆本钱更是高达千万元。因为本钱太高, 燃料电池现在离工业化还有较长的间隔要走。

 

据不彻底统计, 全国动力电池出产厂不少于2, 000家 (已获铅酸蓄电池出产许可证企业1, 486家, 据不彻底统计其他电池出产企业500余家) , 受国家政策引导和商场需求的驱动, 出产厂家和产能还会不断攀升。

 

3 检测认证状况

 

现在, 国内关于电池的认证尚未出台。首要的认证还是国外的, 首要包含UL、CB、CE、TUV、PSE等。国内首要的电池检测组织有以下几家:201所和我国电子科技集团公司第十八研讨地点电池检测实力最强, 但关于锂电池也只能做200安时以下产品, 对锌空气电池、燃料电池也仅处于研制阶段;沈阳蓄电池研讨所只能对铅酸蓄电池进行查验;国家电动自行车产品质量监督查验中心只能对电动自行车用小电池进行查验;国家客车质量监督查验中心和国家轿车质量监督查验中心 (襄樊) 尽管获得了相应的检测资质, 但对电池的查验才能都极为有限。国家轻型电动车及电池产品质量监督查验中心其相关电池业务首要为较小的电动自行车和轻型电动车用动力电池;国家新动力机动车产品质量监督查验中心是现在我国唯一展开新动力机动车及其零部件产品查验的专业检测技能组织, 能够展开新动力轿车、要害零部件、电池、电控体系和电机体系的各项检测。综上所述, 动力电池产品质量概括查验组织在全国尚无一家, 部分查验项目和参数散布在全国十多个查验组织, 大部分动力电池产品的质量、安全性查验、特别是高电压、大电流、防爆等试验在国内仍处于空白。

 

4 相关标准与要害检测项目

 

轿车动力电池体系一般由一个或多个电池箱或许电池包拼装而成, 而电池箱内一般由一些电芯经过串并联组成的模块 (model) 叠加而成, 所以电池检测分为单体电芯检测、电池模块检测和电池箱检测三部分来进行。

 

(1) 单体电芯的检测 (cell)

 

单体电芯的检测分为厂家标示、电功用检测, 机械功用检测和环境测验4个大部分, 共20个小项的检测。其间厂家标示首要包含了外观、极性、外形尺寸以及分量等4个项目;电功用检测首要包含放电功用 (高温, 常温, 低温) 、倍率放电功用、荷电存储及恢复才能 (常温, 高温) 、过放电试验、过充电试验、短路试验等6个试验项目;机械功用测验包含机械冲击测验、针刺试验、揉捏试验、下跌试验及轰动试验等5个项目;环境测验则包含了热滥用测验、荷电保持及恢复才能、温度循环测验、高温高湿测验和焚烧测验等5个项目。

 

(2) 电池模块的查验 (module)

 

电池模块的检测分为厂家标示、电功用测验、机械功用测验和环境测验四大项目, 共18个小项的检测。其间厂家标示首要包含外观、极性、外形尺寸、分量等4个试验项目;电功用测验包含放电功用、温度测验、过放电试验、过充电试验、短路测验、循环寿数、简略模仿工况等7个试验项目;机械功用测验包含轰动试验、揉捏试验、针刺试验、机械冲击测验等4个试验项目;环境测验则包含高温存储、高温高湿和冷热交变3个试验项目。

 

(3) 电池箱的查验 (pack)

 

电池箱的检测分为厂家标示、电功用测验、机械功用测验和环境测验4大项目, 共19个小项的检测。其间厂家标示首要包含外观、极性、外形尺寸、分量等4个试验项目;电功用测验包含包含放电功用、温度测验、过放电试验、过充电试验、部分短路测验、不正常充电、循环寿数、简略模仿工况、绝缘耐压测验以及绝缘阻抗测验等10个试验项目;机械功用测验包含轰动试验、下跌试验等2个试验项目;环境测验则包含浸润测验、盐喷雾测验以及冷热交变3个试验项目。

 

5 结语

 

本文首要剖析了储能电池工业的现状与未来展开趋势, 而且剖析了国内外检测认证组织现状, 剖析了相关要害检测项目, 汇总了相关的检测标准与标准, 为相关科技作业者供给参阅。在检测渠道的建造中, 各类储能电池的检测项目与要求根本相同, 因而, 一个检测认证渠道可供多种电池运用。因为锂离子电池化学特性比较生动, 所以相关试验室建造进程中, 试验室及其辅佐设备必定要满意防爆要求。现在锂离子电池的相关国家和企业标准尚未出台, 仅有一些企业标准, 可是从检测渠道建造的长远展开看, 考虑防爆条件是十分必要的。

 

参阅文献

 

GB/T 22473, 储能用铅酸蓄电池[S].2008.

 

GB/T 18332.1, 电动道路车辆用铅酸蓄电池[S].2009

 

GB/T 18388, 电动轿车定型试验规程[S].2005

 

GB/T 19750, 混合动力电动轿车定型试验规程[S].2005

 

GB/T 18385, 电动轿车动力功用试验办法[S].2005

 

IEC 61427, 太阳能光伏能量体系用蓄电池和蓄电池组一般要求和测验办法[S].2005

 

电池储能 篇2

我国储能网讯：储能工业的展开与新动力以及智能电网的运用密切相关。储能电池是新动力工业展开的要害环节，也是调控电能质量、优化动力功率的重要手法，在新动力并网运用以

 

及电网本身的发电、输电、配电和用电等环节具有无足轻重的作用。

 

赛迪经智近来在京发布《我国储能电池工业展开战略研讨(2013年)》。研讨报告在深入研讨国际储能电池工业展开趋势、我国储能电池工业政策和运用商场、各种储能电池技能工业展开状况的根底上，提出了未来几年我国储能电池工业展开趋势，为地方政府和企业布局

 

我国储能电池商场供给决策参阅和展开建议。

 

通讯基站、家庭和数据中心以及新动力运用：储能电池的三大商场运用发力点

 

从我国国内储能电池工业的展开趋势看，我国的储能电池规划商场范畴还会集在通讯基站和数据中心运用商场，新动力储能运用还处于演示阶段。考虑未来通讯基站、数据中心以及新动力储能商场的展开趋势，估计到2015年我国储能电池工业规划会从2012年的60亿

 

元添加到85亿元。

 

移动通讯网络的展开是通讯基站储能电池展开的根底。到2011年，3G网络覆盖全国一切地级以上城市及大部分县城、城镇、首要高速公路和风景区等，3G建造总出资4,000亿元，3G基站超越40万个，3G用户到达1.5亿户。手机发送信号和光纤入户需求基站支撑，而基站的运营需求储能电池供给安稳的电源。估计未来五年通讯储能范畴大约有1200亿元的规划，每年通讯储能商场的资金规划到达50亿-60亿元人民币。

 

家庭式储能和数据中心储能都是近年来兴起的储能电池范畴。家庭式储能电池商场在日本、欧洲现已得到繁荣的展开。以日本为例，由地震引发的动力危机，刺激日本政府针对储能体系提出补贴计划，2万美元以上的锂电池储能体系只需经过SII认证，即可获得30～50%不等的补助。而大型的云核算中心包含以SaaS、虚拟化等方法存在的云核算相关运用服务展开、云数据中心、灾备中心等超大型机房建造也为储能电池商场带来新的添加点。

 

风力与太阳能发电均属间歇性动力发电，并网需求运用储能体系“缓冲”，然后从头转变为沟通电再输到电网。此外，散布式新动力运用也需求储能体系进行能量的贮存完结高效运用。依照商场遍及预期，2020年我国电力装机到达1500GW，风电占比10%(150GW)，光伏发电占比接近3.5%(50GW)。配套储能设备的功率依照风电与光伏装机容量的15%核算(国网规划要求装备份额到达风电装机容量的20%以上)，需求装备1.2亿度电的储能电池，以单位千瓦时电池设备500美元的价格核算(初期电池设备价格将在1200美元/度以上)，十年内

 

电池储能 篇3

1 “油改电”轮胎吊过转道存在的首要问题

 

如图1所示：过道指轮胎吊从一个堆场经过无电区不转向进入另一个堆场；转道指轮胎吊从一个堆场经过无电区转向后进入另一个堆场。“油改电”轮胎吊在堆场内依托电力运转；当过转道时，轮胎吊从市电区进入无电区，需求从用电状况切换为用油状况，依托柴油发起机的动力完结过转道，进入堆场后再从用油状况切换为用电状况。这一进程存在以下问题：（1）耗油量较大，完结1次邻近堆场的过道耗油约4.5 L；（2）过转道时发起机频频启停，简略形成积碳、发起电压不足等问题，导致发起机毛病大幅添加；（3）因为需求等待发起机启停和可编程逻辑操控器体系重启，轮胎吊过道耗时一般超越，转道耗时则更长，导致作业功率下降；（4）因为柴油焚烧不充分，导致轮胎吊在过转道时排放许多废气和黑烟，而且噪声较大，不符合节能环保要求。

 

2 “油改电”轮胎吊电池储能过转道改造计划规划

 

2.1 电池类型

 

“油改电”轮胎吊电池储能过转道改造计划选用电池储能办法为轮胎吊过转道供给能量。在挑选电池类型时，需求概括考虑电池的储能容量、运用寿数、回收功用、环保功用、安全功用和价格等要素。北二集司的“油改电”轮胎吊已完结全控整流办法的能量回馈，能够将起升组织下降的势能转化为电能反应至电网；因而，在电池的储能容量方面，首要考虑满意大车行走组织的需求。经比较，终究挑选铅炭电池作为储能介质（见表1）。

 

表1 常见电池类型功用比较

 

2.2 规划目标

 

（1）电池体系在满充的状况下能够为轮胎吊供给至少或接连转场（其间包含6次过转道）的动力能量。

 

（2）电池体系向轮胎吊的主回路供给电压为的直流电源，并经过逆变设备向辅佐回路供给轮胎吊转场所需的频率为，电压为的三相沟通正弦波电源。

 

2.3 参数核算

 

依照规划目标，电池体系应当满意轮胎吊大车行走组织运转的峰值功率需求和稳态功率需求，即

 

式中：Q为电池储能容量；P为轮胎吊大车行走组织功率； 为功率；Q'为轮胎吊完结1次转向的能耗；t为转场时刻；s为相邻堆场的转场间隔；v为轮胎吊转场均匀速度；n为转场区间；I为电池放电电流；U为大车行走组织电压。

 

轮胎吊大车行走组织功率为，大车行走组织电压为，开启主动纠偏时的功率为0.9，转场均匀速度为/s，转场最远间隔为，包含6次转向（耗时，耗能 h）。经核算，电池储能容量应当大于 h，均匀放电容量为 h。

 

2.4 电池体系结构

 

如图2所示：（1）铅炭电池组（共96节电池，每节电池电压6 V，放电容量 h）作为储能设备为轮胎吊供给过转道所需的能量；（2）充电设备由高频开关电源和脉冲维护模块组成，用于电池组充电和维护；（3）电池巡检模块担任实时监测电池组中每节电池的电压，为电池组的运转状况供给诊断依据；（4）应急电源设备用于市电电源与逆变器电源之间的无缝切换；（5）监控设备担任监控各子体系的运转状况并存储历史数据，监控内容包含沟通输入电参数、直流输出电参数、电池组充电状况和电池组维护状况等；（6）长途监控单元依据互联网技能对整个体系的运转状况施行长途监控。

 

3 “油改电”轮胎吊电池储能过转道改造计划施行

 

3.1 施行进程

 

（1）将电池、应急电源设备、充电设备、电源巡检模块等集成在电池房中。

 

（2）撤除轮胎吊海侧发起机房，将电池房放置在原发起机房的方位，调整电池房的重心，以确保轮胎吊海偏重心不偏移及大车纠偏作用不受影响。

 

（3）在电池房与轮胎吊陆侧电气房之间敷设动力线、操控线等。

 

（4）在电池房可编程逻辑操控器与轮胎吊可编程逻辑操控器之间树立衔接，并设置相关维护，如电池低电压预警等。

 

（5）上电后，测验电池状况，并记载运用作用。

 

3.2 长途监控

 

本计划选用GPRS-DTU模块实时监控电池体系。如图3所示，经过232串口通讯树立可编程逻辑操控器模块与GPRS-DTU模块的通讯衔接，将电池组的电压、电流、环境温度、荷电状况等数据经过GPRS网络传至后台服务器，并使其他核算机以浏览器的办法访问服务器以获得数据。

 

3.3 施行作用

 

北二集司于2015年5月对2台“油改电”轮胎吊施行电池储能过转道改造。到现在，电池体系运转安稳，轮胎吊过转道操作简略、便利且无噪声，获得杰出的经济效益和社会效益。

 

（1）经济效益 轮胎吊每年过转道油费节省12.5万元左右；每次过道时刻缩短左右，过转道功率明显进步；发起机毛病削减，每台发起机每年资料维护本钱和人工本钱节省1.5万元左右。总的来看，该计划3年左右即可回收本钱。

 

（2）社会效益 因为轮胎吊过转道时的耗油量削减，估计每年可削减CO2排放量以上，削减SO2排放量以上。此外，发起机噪声彻底消除，极大地改进司机及其他作业人员的作业环境。

 

（编辑：张敏 收稿日期：2015-10-26）

 

全钒液流储能电池项目经过检验 篇4

日前, 由承德万利通实业集团有限公司承担的河北省重大技能创新项目“全钒液流储能电池体系开发和集成化运用”经过了省科技厅组织的检验。

 

经过该项意图施行, 万利通公司研制出了化学一步法高浓度钒电池负极电解液制备技能和钒电池专用质子沟通膜工业化制备技能, 开宣布了以导流等特征技能为中心的全钒液流电池电堆, 均匀能量功率到达75%, 而且完结了资料出产线及中试车间的建造。现在, 承德万利通公司已建成了5k W及10k W电堆出产线、质子膜出产线、钒电解液出产线和年产千吨级高纯氧化钒出产线, 全钒液流电池概括测验评价体系已投入运用。该项目现在申请专利11项, 其间发明专利10项, 宣布相关论文10篇, 拟定企业技能标准1项。

 

电池储能 篇5

电池储能具有频率调理、峰荷调理以及多样化电源类型的功用[1]。正是因为储能技能的优越性,近几十年来它的研讨和展开一直遭到各国动力、交通、电力等部分的重视。电池储能技能的研讨与运用在国内外现已获得了较多的进展,逐步从小容量展开成为大容量、规划化的电池储能电站[2]。在我国,跟着经济的飞速展开,储能技能得到了长足进步而且已有电站与电力体系并网供电[3]。

 

电池储能技能作为电网智能化的一个重要方面,它的安全、牢靠运转关系到电网调峰、调频才能,一起也是储能设备本身安全的前提。因而,大型电池储能电站的维护要装备合理、合作得当,能够担负杂乱运转办法下毛病判别的使命。文献[4-5剖析了储能电池的各种维护,文献[6]评论了逆变器的相关维护,文献[7]研讨了换流电路的滤波器维护,全体来说没有文献对电池储能电站维护装备作全体的剖析与研讨。本文以大型储能电站网架为根底,结合电站一次设备的特性对电站进行维护分区,并研讨了各分区维护装备准则、维护之间合作办法。

 

1 大型电池储能电站体系简介

 

电池储能电站主电路一般由四部分组成,储能电池模块、换流器模块(PCS)、滤波器模块以及升压变压器模块。电池储能电站主设备单线图如图1示。小容量、低电压单体电池经过串并联衔接组成大容量的电池储能功率单元,现在大容量储能单元一般为250 k W或许500 k W。电池储能功率单元经过能量转化器(PCS)将直流转化为沟通,经过升压变压器将PCS输出的电压升压至配电网电压等级,再经过中压断路器与配电网并网。

 

储能电站操控与维护体系由电池办理体系和中心操控体系构成;电池办理体系具有监督电池运转状况,检测电池过压、欠压、温度、漏电报警及维护功用,以及过流报警功用;中心操控体系担任监控整个体系的运转,一般设有人机交互界面,内部集成算法操控部分、通讯操控部分以及驱动操控部分,用以依据人机交互界面输入的指令操控电池办理体系和双向换流体系的运转。

 

2 大型电池储能电站维护分区

 

电力体系中维护为确保作业合作,都有预先严厉规则的维护规划,即维护分区。在维护区内产生了各品种型的毛病,维护应该能够正确发起并牢靠动作;反之,当毛病点不在维护区内,则维护牢靠不动作[8]。

 

低电压等级电网(配电网)有必要在现有技能前提下,考虑电网经济性和规划,安全牢靠地向用户供给优质电能。维护设备有必要正确动作,而且具有挑选性、牢靠性以及瞬时性。维护间的彼此合作一般需求经过维护分区的区分来完结,体系中产生任何一种毛病时,毛病设备地点维护区内维护应发起并动作,若维护区内维护因为某种原因未能正常作业时,由相邻的上一级的维护分区内维护动作,切除毛病[9]。

 

维护分区的区分有许多办法,在传统电力体系中一般是以设备为维护单位来进行区分;而在一些杂乱的散布式配电网中,维护间的合作十分杂乱,若运用传统维护分区的区分办法或许带来维护动作时刻过长或许维护动作无挑选性等问题[10],此刻一般选用广域维护计划,维护分区的区分一般依据电网的拓扑结构,选用中心站选取、鸿沟优先分区、区域交互分区等准则[11]。

 

如图2中所示,电池储能电站的体系结构层次分明,设备类型相对简略,因而储能电站维护区域的区分优先考虑参照传统办法。跟着电池储能电站容量的不断增大,体系结构不断扩展,能够考虑区域挑选性连锁和差动维护来进步维护的速动性[10]。若储能电站接入结构杂乱的配电网,配电网维护能够考虑选用广域维护,电池储能电站能够作为备用中心站。

 

图2为电池储能电站的维护分区,直流侧分为直流储能单元维护区(Zone1)、直流衔接单元维护区(Zone2)和换流体系区(Zone3);沟通侧分为沟通滤波维护区(Zone4)和变压器维护区(Zone5)。相邻维护区之间存在彼此堆叠的部分,确保了一切电气设备均在维护规划内。维护区的区分与继电维护的装备密切相关,一方面维护区内电气设备的类型不同,产生毛病后的电气量及非电气量的特征不同;另一方面,相邻维护区间合作跟着维护区区分的不同也存在巨大的差异。因而,储能电站维护的装备及合作都树立在维护分区的根底上。

 

3 大型电池储能电站维护的根本装备

 

3.1 直流储能单元维护装备

 

大型储能电站所选用的电池品种较多,如锂电池、钠硫电池、液硫电池等;比亚迪公司的储能演示电站选用铁酸盐电池[8,12]。电池的储能载体均为化学物质,所以要谨防因为毛病导致电池爆破、化学物质走漏等事端;一起为了确保储能电池正常的运用寿数,电池在充放电产生毛病或许呈现不正常状况有必要及时退出运转[13]。毛病后直流储能单元退出运转的时刻点需求在供电的牢靠性与继续运转给电池带来损害间权衡。储能电池维护的根本装备如图3所示。

 

1)过电压维护和低电压维护。储能电池可接受过瞬时过电压和低电压状况;但若接受长时刻的过电压或许低电压,电池将会遭受不可逆的损坏[14]。关于有人值守储能电站,过(低)电压维护动作于发信;关于无人值守储能电站,过(低)电压维护直接动作跳闸,使得储能电站与负荷解列。

 

2)直流储能单元需求考虑过热维护及过流维护。当储能电池在低电压下恒流充电或在给定电压下增大电流运转,均会引起储能电池温度的上升。电池过流会导致电池过热,终究会使电池组消融。过热维护及过流维护维护电池不受消融。

 

3)直流储能单元电流(压)改变速率维护。当电池内部产生短路毛病的瞬间,储能体系中会出电流快速上升和电压的敏捷下降,给储能体系带来巨大的电磁冲击和机械冲击,严峻会使电池烧毁。电流(压)改变速率维护能够防止电池被烧毁。

 

4)直流储能单元充电维护。充电体系具有过压维护、过流维护、欠流维护等功用,一起在充电进程中与电池办理体系(BMS)进行实时通讯,监测充电状况,充电设备和电池组任一方面呈现毛病时,充电设备都会中止充电。

 

储能电池维护有多种装备计划,均包含上述几种根本维护;一般可依据储能电站电池的内阻、外接线路阻抗、电池的放电及充电特性来等挑选详细维护装备。

 

3.2 直流衔接单元维护装备

 

直流衔接单元是指从储能电站端口到PCS输入端口间的衔接线部分,在大容量储能电站中或许还包含直流汇流母线。直流衔接单元由电缆构成,或许产生的毛病即断线和接地。直流储能电池已具有过流和低电压维护,因而直流衔接单元维护只需求在毛病时堵截与电源侧联系。

 

直流衔接单元需求装备熔断器、低压直流断路器、低压直流阻隔开关以及中跨电池维护。关于多储能单元,直流衔接单元尽量分开衔接,防止产生毛病时丢失更多的供电容量[14]。

 

3.3 换流体系(PCS)维护装备

 

换流技能是蓄电池储能体系并网运转的中心技能之一,衔接交直流两个体系完结电能的转化。现在,国内换流器容量首要会集在百k W等级,国外的一些厂家出产的换流器容量已到达MW等级。大功率逆变器一般作为用电体系的主电源进行供电,所接负载许多且呈多样性。对某些特别负载而言,一旦供电不应或许呈现意外断电的状况,成果将十分严峻。而且,大功率逆变器的制形本钱也很高,为了保障电源的安全,一起为了供电的牢靠性,有必要对逆变器采纳更为紧密的维护措施[6,8]。

 

1)交、直流过压、欠压维护。电力电子器材由IGBT等开关管组成,接受过电压加速器材绝缘老化;若过电压超越器材的耐压水平会直接导致击穿,产生不可逆损坏。逆变器欠压作业,会下降运用寿数,一起影响到直流电源和沟通侧电压水平。交、直流过压、欠压维护能够推迟器材绝缘老化,延伸器材运用寿数。

 

2)过频、欠频维护。一切并网逆变器有必要具有过频/欠频维护,以便当电网电压或频率超出可接受的规划时,防止逆变器为电网供电[15]。过频、欠频维护能够确保电能质量。

 

3)相序检测与维护。检测逆变器出口电压的相序是否完整,判别逆变是否正常;当逆变相序反常时,维护出口动作。相序维护能够确保电力体系的安全正常运转。

 

4)防孤岛维护。含逆变器的散布式电源在所接入配电网产生毛病或反常时,或许形成孤岛。在非计划孤岛运转时,逆变器出口开关跳开,中止向配电网供电[16]。防孤岛维护与配电网的维护相合作,以确保电网的正常运转。

 

5)过热维护。温升是影响逆变器安全作业需求考虑的首要问题之一。尽管一般都会采纳水冷却或许风冷却的办法对体系降温,但这也不是十分牢靠的办法。为了让体系中各器材都作业在可答应的温度规划内,有必要装备过热维护。

 

6)过载、短路维护。这两种维护实质是维护逆变遭受过电流,当过负荷或沟通侧产生毛病时,维护动作。

 

7)其他维护。逆变器维护要确保本身毛病时丢失最小一起还要确保逆变器毛病时不影响电网,装备的维护的品种较多。上述维护均集成在逆变器内部,与BMS体系合作维护电池体系[3]。

 

3.4 沟通滤波器维护装备

 

含有电力电子设备的逆变电路不可防止引进谐波,成为影响电能质量的要害要素之一。针对低次谐波(5次、7次)可选用单调滤波器,若还需滤除高次谐波,可再设一组高通滤波器[15]。在正常作业时,母线电压动摇、谐波电流以及体系特别工况所带来的暂态进程都会给滤波器带来较大影响[7]。

 

滤波器正常、安全作业,需装备电容器不平衡维护、谐波过负荷维护、差动维护、低端电容器不平衡维护、失谐检测维护、过流维护等。滤波器的衔接办法多样化,导致沟通滤波器的维护装备也不尽相同[16]。

 

3.5 沟通变压器维护

 

储能电站沟通变压器一方面将逆变器端口电压升至配电网电压等级,另一方面电气阻隔储能体系与配电网,下降储能体系与配网彼此干扰。

 

变压器保装备与传统的电力变压器的维护根本上相同。需求考虑应对出口接地短路、相间短路等毛病,主维护一般装备差动维护、瓦斯维护、过(欠)励磁维护等;后备维护装备阻抗维护、负序电压发起过电流维护等,后备维护装备阻抗维护、复合电压或许负序电压发起的过电流维护等。

 

4 大型电池储能电站维护合作

 

电池储能电站维护的合作首要体现在两个方面;1)当毛病地点分区维护未能及时动作,相邻一级维护怎么合作,起到远后备维护的作用;2)当毛病地点分区维护及时动作后,其他分区维护出于对本身维护分区设备进行维护,应该怎么动作[17]。依据图2所区分维护区,可将储能电站维护合作分为直流体系维护合作、沟通体系维护合作以及交直流体系维护合作。

 

4.1 直流体系维护合作

 

直流储能单元维护与直流衔接单元维护构成了直流体系的维护合作,这种合作的办法首要是以直流储能单元的过流、过热等维护与直流衔接单元的熔断器合作。直流储能单元放电运转时是直流衔接单元的上一级,直流衔接单元不能判别直流储能单元内毛病;直流储能单元充电时,内部毛病可由直流衔接单元判别,但储能电池装备足够的维护和监测设备,不需由直流储能单元来动作。直流衔接单元产生毛病时,因为某种原因维护未动作(熔断器未形成断路),储能电池的过流维护会堵截与直流衔接单元的电气衔接然后到达维护设备的意图。

 

直流衔接单元毛病切除时,直流储能电池电流瞬时降为0,直流储能单元电流改变速率维护为了防止电池中呈现大电磁冲击或许会动作。当直流衔接单元维护动作后,直流储能电池处于开路状况。

 

4.2 沟通体系维护合作

 

储能电站沟通体系维护由沟通滤波器维护和升压变压器维护组成。当PCS作业在逆变状况时,沟通滤波器是变压器的上一级元件,其过电流维护兼做变压器维护的远后备维护。当PCS作业在整流状况时,变压器作为沟通滤波器的上一级元件,其过电流维护作滤波器的远后备维护。别的,变压器维护也能够作为配电网的后备维护。

 

4.3 交、直流体系维护合作

 

交直流体系操作及毛病、直流换流阀的动作、负荷改变产生的ns、μs、ms级的电磁暂态将在直流体系和沟通体系中交互作用,交直流互联体系的电磁暂态交互作用可对沟通体系和直流体系构成损害,特别是导致直流体系的换相失败及闭锁等严峻事端[18]。因而,对交直流体系电磁暂态进程的研讨是维护合作的根底。

 

变流体系PCS装备的维护不只能够及时维护本身元件产生的各类毛病,而且能够有用反应于交、直流体系产生的毛病。当PCS作业在逆变状况时,直流体系维护与PCS维护一起构成沟通体系的后备维护;当PCS作业于整流状况时,沟通体系维护与PCS维护组成直流体系的后备维护。

 

在沟通体系产生某些毛病如沟通母线的出线产生三相短路毛病时,对直流体系侧的过电压电磁暂态影响较大[19]。PCS的沟经过电压维护为约束逆变器沟通侧过电压动作;在逆变器沟通侧过电压维护未能有用发起时,逆变器直流侧过电压维护以及储能电池的过电压维护发起跳开直流电路。直流体系呈现对沟通体系的电磁暂态影响较小,产生各类毛病时在沟通侧线路及母线产生的过电压幅值均在规程中规则的答应规划内[20],对沟通侧设备损坏才能有限,维护不会动作。

 

5 结语

 

规划储能体系中电池办理体系的规划 篇6

近些年, 全球可再生动力占悉数动力的比重继续添加[1], 我国的可再生动力职业也进入快速展开时期, 可是因为可再生动力转化为电能时存在间歇和不可控的特性[2], 假如其直接大规划接入电网, 会给电网带来许多不可控要素[3], 如电网调峰困难, 电网频率和电压简略呈现较大动摇[4]。为了高效运用可再生动力, 一起削减其对电网安稳性的冲击, 储能技能发挥了重要作用[5], 添加储能环节作为可再生动力与电网之间的过度阶段[6], 能够有用下降不可控要素带来的危险。

 

电池办理里在储能体系中占有很重要的作用, 因为过充、过放以及温度改变对电池功用影响很大, 长时刻过充过放会严峻影响电池寿数, 添加储能体系的维护本钱, 因而电池办理体系 (BMS) 的首要作用是削减储能体系运转时的继续维护费用, 进步电池循环寿数和体系牢靠性[7]。

 

国内外不少文献和资料, 都有关于电动轿车BMS规划和运用的记载, 特别是近几年, 跟着电动轿车职业的快速展开, 电动轿车上的BMS也在不断改进和完善。而储能方面的BMS却很罕见触及。

 

因为电动轿车和储能体系环境和运用场合的不同, BMS也会有差异。相关于储能体系而言, 电动轿车的电池容量比较小。因而电动轿车上的BMS要监督的电池数量一般比较少, 而储能体系的BMS则需求对许多电池进行继续监督。为了便利办理和进步体系安稳性, 储能体系有必要要选用分级结构对数量巨大的电池进行监督。

 

1体系全体规划

 

电池办理体系的首要原理是:收集电池状况数据, 首要包含单体的当时电池电压、充放电电流、温度等参数, 对当时的数据进行剖析, 并结合电池前一个状况信息得到当时状况信息, 电池状况信息首要包含SOC、SOH、毛病状况、热办理状况等信息。

 

因为储能体系需求选用分级结构对电池进行办理, 为了共同名称, 将节点处的叫做BCMS, 将检测单体电池的单元叫做BMU。BMS首要是由BCMS、BMU两部分组成的, 体系的全体规划也是依照这种结构进行的, 其结构图如图1所示。

 

BCMS要完结的功用包含:电池电流数据收集、完结与BMU相关通讯、获取BMU数据、实时显现BMU丈量数据、设置正告和维护电压数值、保存该节点下的一切电池状况信息, 包含电池SOC、正告和维护记载等, 一起也要完结与调度中心通讯, 上报有关参数等功用。由此可见, BCMS要完结的使命许多, 运用单片机很难完结一切功用, 实时性在很大程度上也会遭到约束。因而, BCMS硬件渠道一般是工业操控核算机, 本规划选用的是依据PC/104总线的工业操控核算机。

 

BMU首要完结的功用包含丈量单体电池电压、温度等参数、预算电池SOC、过压欠压判别、过流判别、过充过放判别、过温判别等功用, 并将丈量数据和判别成果发送到BCMS。因为BMU首要是完结一些丈量、简略核算性质的功用, 作业量不是很大, 因而, BMU操控器一般选用MCU, 本规划选用STM32F103作为BMU的中心操控器。

 

2硬件完结

 

2.1 BCMS硬件

 

BCMS硬件选用的是依据PC/104总线的工业操控核算机, PC/104主板选用的型号为PCM-3587。 PCM-3587是PC/104的中心主板, 该主板选用标准PC/104接口, 支撑两路高速USB2, 四路RS232, 还有16路PWM输出等丰厚的板上资源。

 

外扩工控扩展板型号为PCL-2101, PCL-2101是依据PC/104的扩展板, 可完结数据收集功用, 该扩展板具有模仿量输入/输出, 数字量输入/输出和可编程PWM输出等功用[8]。规划选用PCL-2101首要是完结电池电流的收集。

 

BCMS和BMU进行通讯时, 选用PCL-9201扩展板作为通讯专用扩展板, PCL-9201包含两路阻隔的CAN总线接口。由PC104组成的BCMS结构图如图2所示。

 

2.2 BMU硬件

 

BMU的首要使命是检测单体电池电压、温度等参数, 一起接纳BCMS发来的电流数据, 并以此为依据预算电池SOC等参数。BMU首要由三部分组成:中心操控部分、电压检测部分、温度检测部分。

 

2.2.1 BMU中心操控

 

BMU中心操控器选用的是STM32F103C8T6。 STM32F103C8T6是32位、依据Cortex-M3 ARM内核的高功用微操控器。具有64KB Flash、 20KB SRAM、10通道12位ADC、USB2.0接口、 CAN2.0B接口等丰厚的片上资源。

 

BMU首要运用的是STM32上的CAN接口和IO口, CAN接口首要担任与BCMS通讯, IO口首要是担任SPI通讯和DS18B20的通讯。

 

2.2.2电压检测部分

 

电压检测部分是丈量单体电池电压, 规划选用的是Linear公司的LTC6803-3。LTC6803-3是Linear出产的电池电压检测专用芯片, 内置12位ADC, 精确的电压基准, 能够丈量多达12节串联电池的电压, 在13ms内完结体系中一切电池电压丈量, 0.25%的最大总丈量差错, 经过SPI接口进行数据传输, LTC6803-3能够经过菊花链将多个芯片串联起来, 只运用一个SPI接口就能够操作多个芯片。

 

选用两片芯片串联结构, 能够完结对24节单体电池电压的丈量。

 

2.2.3温度检测部分

 

电池在充放电时, 本身会产生热量, 然后导致电池温度上升, 在大电流充放电时愈加显着。 电池温度过高, 会给电池本身功用带来很大影响, 因而有必要对电池温度进行监督。另一方面, 电池温度改变会给SOC预算带来很大差错, 需求运用温度参数修正SOC。

 

规划选用DS18B20对电池温度进行丈量, DS18B20是美信公司出产的单总线温度丈量传感器, 能够丈量-55~+125℃规划内的温度, 精度到达0.5℃, 能够在一根数据总线上衔接多个器材, 节省操控器的IO接口。

 

3软件完结

 

3.1通讯协议

 

在国内出产的电池办理体系中, BCMS和BMU的通讯协议一般是自界说的, 自界说协议能够灵敏自由的运用CAN协议中的ID和8字节数据, 可是不同厂家界说的协议不同, 就形成设备的可替换性极差。为了战胜这一缺陷, 规划选用CANopen协议, 作为BCMS和BMU之间的通讯协议。

 

CANopen协议是国际上通用的CAN上层协议之一, 遍及运用在主动化设备之间。CANopen协议经过PDO、SDO、预界说的报文以及网络办理报文, 来访问CANopen协议目标字典 (OD) , 完结设备间的通讯[9]。其间, 正常进程数据通讯时, 首要运用PDO通讯目标进行数据沟通。

 

相关于一个PDO目标的传输数据量而言, 每个BMU要发送的数据量很大, 假如只运用一般类型PDO目标来发送数据, 就需求设置许多个PDO通讯目标, 这样会添加很大的负担, 因而规划选用复用PDO (MPDO) 来发送BMU的数据。

 

MPDO是一种特别的PDO目标, 答应设备发送大于8B的进程数据[10]。这样就能够运用一个PDO目标完结许多进程数据的发送。

 

3.2 BCMS软件完结

 

BCMS首要作用包含:实时显现各电池电压、 电流、温度以及预算的SOC等参数, 一起还要记载警报信息, 因为规划选用CANopen协议, 因而还要解析每个设备对应的EDS文件, 并依据EDS文件主动装备PDO目标。BCMS的软件流程图如图3所示。

 

3.3 BMU软件完结

 

BMU要完结的使命包含:实时丈量电池电压、温度, 依据接纳的电流值和当时电压值预算电池SOC, 并将电压、温度、SOC等参数上报给BCMS。其软件流程图如图4所示。

 

4 BMU电压精度测验试验

 

为了验证BMU电压收集的精度, 进行BMU电压精度测验, 选用磷酸铁锂电池, 在2.5-3.6V规划内丈量。作为对照, 选取型号为F8846A的高精度多用表丈量得到的电池电压数值作为标准电压, 将丈量得到的数据作图, 如图5所示。能够看到在磷酸铁锂电池的整个电压规划内, 实践丈量值和标准电压表丈量的值差错很小。

 

BMU丈量电压值和标准表丈量电压值差错如图6所示。核算得到BMU丈量差错均匀值为1.81mV。

 

5结论

 

选用LTC6803芯片能够简化电池电压丈量, 进步电压丈量精度。选用分级办理战略对储能体系电池进行办理, 能够大幅度进步办理功率, 减小毛病产生的规划, 确保体系正常运转。选用CANopen协议作为BCMS和BMU之间的通讯协议能够完结BMU通讯标准化, 一起推动我国CAN高层协议展开。

 

参阅文献

 

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[2]沈晓彦, 黄钟琪, 周建新, 等.锂电池在风景发电储能体系中的运用剖析[J].电源技能, 2011, 35 (5) :602-604.

 

[3]丁明, 徐宁舟, 毕锐.用于平抑可再生动力功率动摇的储能电站建模及评价[J].电力体系主动化, 2011, 35 (2) :66-72.

 

[4]李建林.大规划储能技能对风电规划化展开无足轻重[J].变频器国际, 2010, 65-67.

 

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[6]胡春雨, 陈强, 李武峰, 余英.大容量电池储能技能在风电中的运用[A].我国科学技能协会、天津市人民政府.第十三届我国科协年会第15分会场-大规划储能技能的展开与运用研讨会论文集[C].我国科学技能协会、天津市人民政府, 2011:5.

 

[7]Rudi Kaiser.Optimized battery manage-ment system to improve storage lifetime in renewable energy systems[J].Journal of Power Sources, 2007, 58-65.

 

[8]PC104参阅手册-PCM系列工业主板[OL].2010.

 

[9]王俊波, 胥布工.CANopen协议剖析与完结[J].微核算机信息, 2006, 22 (17) :104-106, 158.

 

无主从自均流并联并网电池储能体系 篇7

 

电池储能技能是在传统电力出产方法根底上添加一个存储电能的电池环节,使原来几乎彻底“刚性”的体系变得“柔性”起来[1,2]。电池储能体系在负荷削峰、不间断电源、电能质量办理及风能发电等方面具有广阔的运用远景,已被视为电网运转进程中“采、发、输、配、用、储”六大环节的重要组成部分[1,2,3,4]。

 

 

 

从储能体系的构成办法来看,现在电池储能体系构成办法比较简略,往往是针对一组电池规划一套变流体系,所以功用完结比较单一[5,6]。别的,跟着电池储能技能的展开,同一储能站中往往包含不同类型、不同容量的储能电池组,而且储能设备之间彼此独立,无法和谐运转,使得储能电池的扩展不灵敏[7,8]。

 

 

 

从电池办理电路来看,现在遍及运用的是升降压直流斩波电路[5,6,8,9]。为了完结蓄电池和电网的阻隔及电压匹配,往往需求在电网接口处添加工频变压器。而工频变压器往往具有较大的体积和质量,而且损耗高、噪音大,严峻阻碍了电池储能体系的高功率密度和高功率化[10,11,12]。

 

 

 

别的,为了构建成大规划的电池储能并网体系,链式变流器结构成为展开趋势[13,14]。链式变流器一般适用于高电压等级的配电网,在用户侧的局域网里遭到约束;而且链式变流器中储能电池模块有必要一起进行充放电,最早结束充放电的模块将成为决议体系容量的瓶颈要素[8]。

 

 

 

为处理上述问题,本文提出一种无主从自均流的并联并网电池储能体系,它不只能够完结传统电池储能体系的根本功用,还能够在电网毛病时作为应急电源独立运用。别的,因为该体系本身的模块化规划和可拓宽性,使得其操控办法灵敏,操控体系独立涣散,容量可经过增减单元数量灵敏调理,冗余模块的运用还能够进步牢靠性,具有很好的运用远景。

 

 

1 并联并网电池储能体系

 

 

本文提出的无主从自均流并联并网电池储能体系如图1所示。图中,UB1,UB2,…,UBn为不同类型、不同容量的储能电池组,它们经过变流环节并联组合成大容量体系后并入电网,体系中各变流单元的功率及操控电路彻底共同。各变流环节的操控单元依据作业方法的不同操控各变流器的运转状况,从而使整个储能体系运转在并网或应急电源等作业状况。

 

 

 

依据上面的剖析,本文将储能体系中的变流器规划为双向可拓宽变流结构[15],如图2所示。它首要由H1,H2,H3这3个相同的全桥电路,T形滤波器L1,LS,C1,直流滤波电容器CDC,以及高频串联电感器LT和高频阻隔变压器T组成。其间,H1,H2,LT和T组成阻隔双向DC/DC模块;H3,L1,LS和C1组成DC/AC模块;CDC组成直流电压支撑环节,电网和蓄电池以其为中间环节进行能量沟通。

 

 

 

 

 

比较传统的储能体系变流器[16],本文规划的双向可拓宽变流器具有更高的模块化程度和可拓宽性,能够便利地将其作为直流体系和沟通体系的接口,储能体系的容量可经过增减变流单元数量灵敏调理,并能够供给冗余模块进步体系牢靠性[15]。因为体系中开关管均是全控开关,所以操控办法灵敏。

 

 

 

体系操控选用涣散逻辑操控思路[17],在这种操控思路中,每个变流单元的地位都是相等的,没有主从之分,各变流单元均有独立的检测和操控体系,操控本模块在体系中的作业状况。体系并联状况下的均流操控则是经过一条独立的通讯总线进行信息沟通,然后完结处于并联状况的模块化变流器的输出负载均分,按捺模块间的环流。这种操控体系牢靠性高、危险性涣散、功用扩展简略。

 

 

2 储能体系作业方法与操控体系规划

 

2.1 作业方法规划

 

 

无主从自均流的并联并网电池储能体系不只能够完结传统电池储能体系的根本功用,还能够在电网毛病时作为应急电源独立运用,由此将其规划为3种作业方法。

 

 

 

1)方法1———电网正常蓄电池充电方法

 

 

 

当电网正常且蓄电池需求贮存能量时,电能由电网流向蓄电池给其充电。本文将其规划为恒压限流的3阶段充电方法:恒电流充电、恒电压充电和浮充充电,它能够确保电池在充满电的一起又不损害寿数[18]。

 

 

 

2)方法2———电网正常蓄电池放电方法

 

 

 

当电网正常且需求蓄电池向其补充能量时,电能由蓄电池流向电网。考虑到蓄电池放电进程中电压无法操控,故将其规划为恒电流操控方法,经过对蓄电池电压的实时检测还能够变换为恒功率操控方法。与方法1相似,方法2也对电网电流进行操控。

 

 

 

3)方法3———电网反常应急电源方法

 

 

 

当电网反常且储能体系地点局域网中重要负载不能断电时,储能体系中的各变流器组成并联电源体系给负载供电。因为此刻已失掉电网电压支撑,所以各变流器将对局域网电压进行操控,一起操控变流器均匀分配负荷,确保体系无环流。

 

 

2.2 操控体系规划

 

 

无主从自均流并联并网电池储能体系的操控体系如图3所示。图中:uB1~uBn,iB1~iBn,uDC1~uDCn,uS1~uSn,iS1~iSn,P1~Pn和Q1~Qn别离为各变流器的蓄电池电压、蓄电池电流、直流母线电压、电网侧电压、电网侧电流、输出有功功率和输出无功功率;状况信号标明体系所在的作业方法;φ1~φn为各变流器中逆变桥H1和H2之间驱动脉冲的移相角;uABr1~uABrn和uSr1~uSrn别离为电网正常和反常时逆变桥H3沟通侧的调制信号。

 

 

 

图3将操控体系分为3层:上层为作业方法辨认层;中层为操控层;基层为履行层。辨认层依据检测到的电压、电流信号或手动指令信号,判别体系处于的作业方法,并产生相应的逻辑操控信号传递给操控层。操控层依据逻辑操控信号对各操控器进行逻辑组合与使能,各操控器依照特定操控算法进行核算,并产生脉宽调制信号传递给履行层。履行层依据脉宽调制信号宣布相应的开关管驱动脉冲。

 

 

3 储能体系操控器规划

 

3.1 阻隔双向DC/DC模块操控

 

 

依据第2节的剖析,阻隔双向DC/DC模块在方法1时对蓄电池电压和电流均进行操控;在方法2时仅对蓄电池电流进行操控;在方法3时,模块处于被迫放电状况,蓄电池输出功率由负载确认,所以对蓄电池电压和电流均不进行操控,但对直流母线电压进行操控,以给逆变桥H3供给安稳的直流源。因为各变流器操控相同,这里以第k个变流器单元为例,其操控战略规划如图4所示。

 

 

 

 

 

图4中:u*Bk1和u*Bk2别离为方法1下恒电压和浮充充电阶段的电池电压参阅值;i*Bk1和i*Bk3别离为方法1下恒电流充电和方法2下恒电流放电阶段的电池电流参阅值;i*Bk2为恒电压和浮充充电阶段电池电流限幅值;u*DCk和i*Bk4别离为方法3下直流母线电压参阅值和电池电流限幅值;PI标明份额积分操控。从图4能够看出,恒电流充电和放电阶段操控体系为电流单环操控,恒电压和浮充充电阶段以及方法3的操控体系由电流内环操控与电压外环操控组成双闭环操控模型。蓄电池电压偏差经过操控器后作为电池电流参阅值,电流偏差经过操控器后得到移相角操控值,经过对移相角的操控就能够操控传输功率的巨细和方向。

 

 

3.2 并网DC/AC模块操控

 

 

因为在方法1和方法2时,电网与变流器沟通功率由阻隔双向DC/DC模块操控,所以此状况下逆变桥H3仅对并网电流的波形进行操控,而对幅值不操控。为了确保充放电进程不对电网形成谐波污染且具有较高的功率因数,本文操控并网电流与电网电压相位相同或相反,即变流器与电网仅有有功功率的沟通。第k个变流器单元的并网DC/AC模块操控战略如图5所示。图中,i*Smk和i*Sk别离为并网电流幅值和并网电流参阅值。

 

 

 

 

从图5能够看出,将直流母线电压偏差经过操控器后作为电流幅值参阅,电压相位作为电流相位参阅,然后得到参阅电流,电流偏差经过操控器后得到调制信号uABrk。经过对调制信号uABrk的操控便能够操控串联电感器LSk两头的电压,从而操控并网电流iSk的幅值和相位。

 

 

3.3 并联DC/AC模块操控

 

 

在方法3时,各变流器并联组成微型供电体系给负载供电。此刻,体系已失掉电网电压支撑,由阻隔双向DC/DC模块给DC/AC模块供给安稳的直流源,DC/AC模块对并联输出电压进行操控,一起确保各并联变流器均分负荷且彼此间无环流。第k个变流器单元的并联DC/AC模块操控战略如图6所示。

 

 

 

 

图6中:Paver和Qaver别离为各变流器输出有功和无功功率的均匀值;Δfk和Δumk别离为第k个变流器输出电压参阅波的频率和幅值调理量;u*rk为第k个变流器单元输出电压参阅波。从图6能够看出,操控体系由有功功率操控器、无功功率操控器及并联电压操控器组成。经过操控各个变流器单元输出功率无差到达各个单元输出电压无差,满意变流器并联的条件。该操控战略有必要要有一条通讯线,用来沟通各变流器输出到负载的有功、无功信号,每个变流器都以均匀功率作为功率参阅值,将差错经过PI操控器调理电压频率和幅值的参阅值,即在原有电压环的根底上再加2个功率操控环。

 

 

4 电磁暂态仿真试验与剖析

 

 

为验证本文所提出的无主从自均流并联并网电池储能体系及其操控的有用性,本文依据EMTDC/PSCAD软件规划了一套仿真体系。体系由4个电路参数相同的双向可拓宽变流器组成,各变流器参数如下:电网电压uS=220V,直流母线电压uDC=400 V,变压器变比n=2,衔接电感LT值为300μF,滤波电感L1和LS值为2mH,沟通滤波电容C1值为30μF,直流滤波电容CDC值为2 200μF,开关频率fs=10kHz,并联负载RL值为1Ω。

 

 

 

电网正常时蓄电池充电方法下的体系作业波形见附录A图A1。能够看出:充电进程中电网电流与电网电压相位相同,且具有很好的正弦度,谐波污染小;直流母线电压根本安稳在400V,纹波较小,状况切换时也能很快到达安稳状况,具有很好的动态功用;单相全桥H1和H2的沟通输出电压uTL和uTH均为50%方波,彼此间移开角度φ,且uTH的相位比uTL超前,电能由高压侧流向低压侧,原边电流iL为近似于梯形波的高频交变电流;蓄电池充电进程顺次阅历了恒流充电、恒压充电以及浮充充电3个阶段,恒流充电时电压逐步升高,恒压和浮充充电时电流逐步减小。

 

 

 

电网正常时蓄电池放电方法下的体系作业波形见附录B图B1。能够看出:放电进程中电网电流与电网电压相位相反,且具有很好的正弦度,谐波污染小;直流母线电压相同安稳在400V;uTH的相位比uTL滞后,电能由低压侧流向高压侧,原边电流iL的相位及改变趋势均与充电状况时相反;蓄电池以20A恒流放电,电压逐步下降。

 

 

 

当电网反常时,储能体系中的各变流器组成并联电源体系给负载供电,因为此刻失掉电网电压支撑,所以各变流器对局域网电压进行操控,一起操控变流器均匀分配负荷,确保体系无环流。电网反常时应急电源方法下的并联体系作业波形如图7所示,其扩展后的波形见附录C图C1。

 

 

 

 

图7(a)—图7(f)顺次为各变流器输出电压uAB1~uAB4、电压幅值uABm1~uABm4、电流iS1~iS4、有功功率P1~P4、1号和4号变流器间环流iH14、无功功率Q1~Q4的改变波形。仿真中并联体系总负载为1Ω。为了模仿并联体系的均流作用,仿真中,0~1s时各变流器空载运转,1~2s时1至3号变流器投入并联运转,2~4s时4号变流器投入并联体系,4~6s时4号变流器切出并联体系,6~8s时去除负载;一起,为了反映变流器参数不共一起的动态调理作用,设置1至3号变流器独立运转时幅值均为311V,而4号变流器在投入并联体系前幅值为316V。

 

 

 

能够看出:并联体系安稳运转时,各变流器输出电压、电流彻底共同,而且均分负荷,具有杰出的稳态特性;在变流器投入和切出并联体系时,电压、有功和无功功率均经过暂态的改变后到达均匀散布,且各变流器间环流也逐步减小至0,具有杰出的动态特性。

 

 

 

依据本节的剖析可知,仿真试验成果与理论剖析共同,体系在稳态和暂态进程中都能正常作业,且到达了操控要求,证明了本文规划的无主从自均流并联并网电池储能体系及其操控战略的正确性和有用性。

 

 

5 结语

 

 

本文提出了一种无主从自均流的并联并网电池储能体系,并将储能体系中的变流器规划为双向可拓宽变流结构,其彻底经过操控电压源之间的幅值和相角差来改变功率巨细与流向,运转进程中不对电网形成谐波污染且具有较高的功率因数,比较传统储能变流器具有更好的稳态和暂态特性。一起,并联体系中各变流单元的功率及操控电路彻底共同,操控单元依据作业方法的不同操控各变流器的运转状况,不只能够完结传统电池储能体系的根本功用,还能够在电网毛病时作为应急电源独立运用。依据EMTDC/PSCAD的仿真成果验证了该体系及其操控战略的有用性。

 

 

 

附录见本刊网络版(http://aeps.sgepri.sgcc.com.cn/aeps/ch/index.aspx)。

 

 

摘要：提出了一种无主从自均流的并联并网电池储能体系,并将体系中的变流器规划为双向可拓宽变流结构,使其成为一四象限运转的储能体系,而且不对电网形成谐波污染,具有较高的功率因数。在此根底上,将体系的作业状况规划为蓄电池并网充电、蓄电池并网放电及应急电源3种方法,操控单元依据不同的作业方法操控各变流器的运转状况,不只能够完结传统电池储能体系的根本功用,还能够在电网毛病时作为应急电源独立运用。一起,给出了体系的操控办理战略,以到达体系稳态和暂态运转的操控目标。最后,依据电磁暂态仿真验证了该体系及其操控办理战略的有用性。

 

电池储能 篇8

可再生动力发电的动摇性、间歇性和不可精确猜测性,给现有电力体系运转带来了巨大挑战,迫切需求额外的备用容量来完结动态供需平衡以及供给调频调压辅佐服务。储能作为处理大规划可再生动力发电接入电网的一种有用技能而备受重视,现在其运用首要触及[1,2,3,4,5,6,7,8]:(1)装备在电源侧,滑润短时出力动摇,盯梢调度计划出力,完结套利运转,进步可再生动力发电确实认性、可猜测性和经济性;(2)装备在体系侧,完结削峰填谷、负荷盯梢、调频调压、热备用、电能质量办理等功用,进步体系本身的调理才能;(3)装备在负荷侧,首要是运用电动轿车的储能形成虚拟电厂参加可再生动力发电调控。

 

电池作为现在最有出资/本钱效益的储能技能之一,具有模块化,呼应快,商业化程度高的特色。跟着技能革新和新式电池研制成功,电池的功率、功率、能量和循环寿数均得到了明显进步。电池储能体系设备灵敏,建造周期短,已在电力体系中有许多成功的运用。现在环绕电池储能及其他类型储能在可再生动力发电中的研讨首要会集在储能装备办法和容量优化等方面[5,7,8],而对电池储能体系的构建计划和灵敏运转尚短少较为体系的论说。因而,本文将对合作可再生动力发电的大功率电池储能体系的构建计划及其运转进行初步探讨。

 

1 新式储能电池

 

1.1 锂离子电池[4,9,10,11]

 

锂离子电池单体输出电压高,作业温度规划宽,比能量高,功率高,自放电率低,已在便携式设备中获得广泛运用。其间磷酸铁锂电池因其较好的安全性和高倍率放电功用而受重视,在电动轿车和电网储能中的运用得到了快速推动。日本早在1992—2001年间的国家项目“散布式电池储能技能”中,就联合多个研讨组织和企业研制合适静态储能运用的锂离子电池技能,树立了一些千瓦级的演示体系。英国EDF电网在东部一个11kV配电网静止同步补偿器(STATCOM)中装备了600kW/200kW·h锂离子电池储能体系,用于潮流和电压操控。美国AES Storage公司设备了12 MW的锂离子电池储能体系,用于供给旋转备用、调频等辅佐服务。我国国家电网公司和南方电网公司也均树立了兆瓦级的锂离子电池储能电站,展开相关演示研讨。

 

初始出资高是影响锂离子电池在电网储能范畴广泛运用的重要要素之一。在充放电随机性较大和充电频频的运用场合,循环寿数依然制约着锂离子电池的运用。锂离子电池在过充、内部短路等状况下会产生温升,存在必定的安全危险。

 

电池资料占有了锂离子电池本钱的绝大部分,未来要进一步推动工业化,加强要害资料的自主研制和大容量封装技能研讨,下降初始出资本钱;选用新式电极资料、维护电路或均衡电路,进步电池的循环寿数和安全性。

 

1.2 钠硫电池[3,12,13,14]

 

钠硫电池是作业在300℃邻近的高温电池,比能量高,功率高,几乎无自放电,深度放电功用好,在电网储能中运用较老练。

 

钠硫电池储能电站在全国际设备数量已到达200多座。日本Futamata风电场设备了34 MW的钠硫电池储能体系,用于滑润风电输出功率动摇。2006年美国AEP公司在查尔斯顿变电站设备了1.2 MW/7.2 MW·h钠硫电池储能体系,用于削峰,推迟输配电设备晋级。我国科学院上海硅酸盐研讨所是我国较早展开钠硫电池研讨的组织,已成功演示了百千瓦级的钠硫电池体系。

 

钠硫电池高温运转,需求进行严厉的温度操控;电极活性物质处于熔融状况,电解质制备及安稳性要求严苛,存在较高的安全危险。现在钠硫电池商场根本被日本NGK公司独占,钠硫电池是否可成功商业普及的要害是要推动工业化,下降本钱,一起要进步牢靠性、安全性。

 

1.3 全钒液流电池[2,15,16]

 

全钒液流电池几乎无自放电,循环寿数长,功率和容量可独立规划,容量可扩展性强,适用于大容量储能运用。

 

全钒液流电池研讨始于澳大利亚,加拿大、日本等在其商业化方面展开了许多作业,日本Hokkaido30.6 MW的风电场设备了6 MW/6 MW·h的全钒液流电池体系,爱尔兰Sorne Hill风电场设备了2MW/12MW·h的全钒液流电池体系,均用于滑润风电场输出功率动摇。我国河北省张北区域也设备了兆瓦级的全钒液流电池储能体系,用于合作风景并网发电。

 

我国钒资源十分丰厚,为大规划开发运用全钒液流电池供给了有利确保,但现在工业化规划尚不够,本钱十分昂贵,特别是高功率运用,有待大幅度下降,别的还要进步电池的转化功率和安稳性。

 

2 电池储能体系构建

 

2.1 装备办法

 

电池储能在可再生动力发电中的装备办法对电池储能体系构建具有重要影响,所以首先加以简略剖析。储能体系的装备可采纳会集式和散布式2种。会集式储能一般功率高,容量大,独立装备功率调理体系(PCS),直接与电网耦合,便于调度操控。散布式储能一般功率低,容量小,可考虑将其PCS与散布式发电单元并网设备在结构上进行复合。散布式储能尽管装备涣散,但假如依照会集操控,共同调度的准则运转,在按捺可再生动力发电功率动摇、稳压、调频等方面也能够获得较好的操控作用[17]。

 

储能功率和容量是储能体系的首要出资本钱,特别是容量。储能功率由可再生动力发电实践输出与目标值差额决议,储能容量一般由可再生动力发电并网滑润战略和能量调度战略确认。以滑润出力动摇为例,大规划可再生动力发电本身具有必定的空间滑润效应,若采纳合理的和谐战略,则可进一步进步滑润作用[18]。因而,选用会集装备储能能够有用下降储能功率和容量,进步经济性[17,19]。关于会集式风电场、光伏电站,可在变电站出口会集装备储能;关于配电网中的散布式发电单元,因其与本地负荷关系密切,要从经济性和用户需求概括考虑,寻求储能容量的优化装备,可在会集装备储能的根底上,依据详细用户布局状况引进散布式储能[20]。

 

当时会集式大规划风电场、光伏电站占有了我国可再生动力发电的主导部分,大容量储能与大规划可再生动力和谐合作运转特别引起工程界和学术界重视。本文在以下的评论中要点考虑会集式大容量储能体系的构建,将以锂离子电池为例,要点剖析大功率电池储能体系构建进程中的几个要害问题,包含电池体系、PCS和体系集成。

 

2.2 电池体系

 

电池体系的构建首先要依据详细运用要求,如容量、功率、充放电速率和呼应时刻等,挑选适宜的电池类型;再依据功率和容量巨细确认构建方法。要构建大功率电池体系,坚强灵敏的电池模块是根底,模块成组技能是要害。

 

2.2.1 电池模块

 

传统的电池模块一般将电池单体直接进行串并联,辅以简略的维护或均衡电路,电池办理体系(BMS)检测到电池模块内某个单体过充或过放时就堵截包含此电池模块的整个组串,这种计划易使整个组串的容量无法得到有用运用,供电牢靠性低。一种可选的计划是构建含电池阵列、均衡电路和BMS的智能模块,如图1所示,再经过电池模块串并联构建大功率电池体系[21]。

 

BMS也选用模块化规划,包含主操控器和涣散在每个电池模块内部的从操控器,主从操控器间经过总线进行信息交互,完结状况监测、充放电均衡操控、热办理等功用,确保电池高效运转和延伸循环寿数。均衡电路是BMS的履行单元,选用简略的电子开关或小功率DC/DC变换器,完结电池模块内单体以及电池模块间的动态均衡和组合操控。现在商业化的均衡电路大部分选用简略的电阻耗能式,功率低,发热处理困难。能量转移式将是未来的展开方向,首要包含开关结构、开关电容结构和DC/DC变换器结构[22]。其间DC/DC变换器结构具有优越的均流功用,但DC/DC变换器的许多运用导致本钱明显升高,为了下降本钱,需求深入研讨简化的均流电路拓扑,尽量选用标准化元器材。

 

2.2.2 模块成组

 

电池体系电压等级与要求输出的沟通电压等级常不匹配,这是添加电池储能PCS本钱的一个重要要素。因而,进步电池体系电压等级具有潜在的经济含义。为了构建高压大功率电池体系,需求研讨依据电池模块的成组技能,下面介绍2种根本计划。

 

计划一是选用电池模块进行直接串并联,如图2所示,即经过电池模块串联进步电池串电压等级,为了满意体系容量,再将电池串并联,终究构建成高压电池体系或低压大电流电池体系。高压电池体系能够优化PCS拓扑,进步PCS转化功率。低压大电流电池体系电压等级低,可下降均衡操控杂乱度,进步充放电牢靠性,但损耗增大。尽管电池模块内部装备的BMS和均衡电路能够优化均衡和容错功用,但受电池单体及根本电池模块电压等级的约束,构建高压电池体系依然需求许多单体和模块,电池串内单体增多将导致均衡操控和容错算法的杂乱度大幅度进步。别的,电池体系与PCS直接衔接,特别当电池体系电压等级较高时,PCS运转进程中开关暂态带来的电压或电流的高改变率会引起电池退化,甚至永久失效。因而,选用电池模块进行直接串并联时,电池体系的电压等级仍遭到约束[23]。

 

计划二是将较大功率的DC/DC变换器集成到电池模块内构成电池功率模块,DC/DC变换器作为电池输出接口,如图3所示,再经过电池功率模块进行串并联构建大功率电池体系[24],如图4所示。

 

DC/DC变换器的引进可下降电池阵列电压等级,简化均衡操控要求,进步牢靠性;增大电池电压运转窗口。经过电池功率模块串联较易满意直流母线电压等级要求,若选用高增益DC/DC变换器则能够明显进步直流母线电压等级,极大优化PCS拓扑;多个电池功率模块并联能够进步电池体系容量,甚至可直接与其他电源、负荷构成直流微电网(简称微网)。但电池功率模块串并联运转时,直流母线电压的操控需求模块间和谐完结,操控的杂乱性有所添加[25,26],电池功率模块因集成DC/DC变换器带来的本钱和损耗也将有所添加。

 

从现在的技能现状来看构建数千伏的高压电池体系,尽管能够使电池体系和PCS功率得到优化,但电池体系及高压体系的辅佐设备(如大功率DC/DC变换器、直流开关和绝缘设备等)将导致本钱的添加。所以,高压电池体系的经济性尚需求进一步研讨,要突破要害技能,下降本钱,进步牢靠性。比较较而言,低压大电流电池体系(1kV以内)仍是当时比较有用的处理计划。

 

2.3 功率调理体系

 

PCS是直流电池体系与沟通电网的电力电子接口,除了进行电池充放电办理外还要完结储能体系各项并网功用。现在商场上专门用于大功率电池储能的PCS还较少且不老练,一般依据用户要求定制。因而,研讨适用于大功率电池储能的PCS拓扑有助于标准工程规划,下降本钱。

 

电池储能PCS常选用电压型四象限变流器,一般还包含变压器、交直流开关设备和维护设备等。PCS容量除了由电池体系功率决议外,还要考虑无功补偿容量等。电池体系构建方法直接影响电池储能PCS拓扑的挑选。选用共直流母线的大功率电池体系,低压(1kV以下)时可选用变流器模块并联技能,电压较高时可选用器材串联或多电平拓扑,为了减小器材串联或电平数添加引起的操控杂乱度,可混合运用器材串联技能和多电平技能。

 

2.3.1 拓扑1:变流器模块并联型拓扑

 

关于低压大功率电池体系(1kV以下),PCS可选用变流器模块并联拓扑,如图5所示,变流器模块选用两电平三相桥式电路,模块共沟通、直流母线,再经过变压器并网。其长处是根本模块技能老练,便于依据电池功率进行模块扩展,结合有用的冗余操控和和谐技能能够进步体系的牢靠性、轻载功率和并网电能质量。但需求操控模块间的功率分配,防止模块过载损坏;当模块选用高阶滤波器(LC或LCL)时,多机并联后导致等效输出阻抗改变,在变流器脉宽调制(PWM)波和电网非理性扰动等要素的一起鼓励下,简略产生振动,需求加以按捺。

 

2.3.2 拓扑2:多电平拓扑

 

电池体系电压等级的优化取决于不同的运用,相关研讨标明优化区间可在[1,10]kV,现在已有5kV以上的高压电池体系运用[10,23,27]。关于数千伏的高压电池体系,可选用多电平技能,如二极管钳位型拓扑[28,29]。功率管单元可选用惯例IGBT串联、高压IGBT或集成门极换流晶闸管(IGCT)。图6给出了一种依据IGCT的二极管钳位型三电平拓扑,这种拓扑技能相对老练,转化功率高,输出多电平,可进步并网电流质量,下降共模电压对电池体系的冲击。多电平拓扑尽管能够下降共模电压幅值,但因为直流母线电压等级较高,在电平数扩展有限的状况下,仍存在较高的共模电压,共模电压引起的共模电流会加速电池老化,需求加以按捺。别的,在有功功率双向传送时,直流母线电容的动态均压技能尚需求深入研讨。

 

2.3.3 拓扑3:变流器模块级联型拓扑[30,31]

 

前面2种拓扑装备的电池体系均选用共直流母线,是会集装备电池的计划。为了选用涣散的低压电池体系完结大功率电池储能体系构建,可选用依据变流器模块级联的PCS,图7给出了一种依据H桥模块级联的拓扑,每个模块直流侧独立装备电池组,三相桥臂间选用星形衔接。每个H桥模块装备的电池体系电压等级要求较低,能够明显下降电池办理杂乱度。模块级联后等效开关频率高,并网电流谐波含量低;沟通侧能够直接并入较高电压等级的电网,完结无变压器衔接,下降了本钱和体积。但这种功率调理体系操控杂乱度添加,需求概括考虑并网操控、模块冗余操控、模块电池组均衡操控,别的运转进程中H桥模块直流母线存在的2倍频动摇,将冲击直接衔接到H桥直流侧的电池功用,需求加以按捺。

 

3种PCS拓扑,从现在电池体系构建杂乱性来看,拓扑1、拓扑3较易工程完结。从电池储能体系功率等级来看,拓扑1合适数百千瓦至数兆瓦的体系,拓扑2、拓扑3合适数百千瓦至数十兆瓦的体系。概括电池体系技能水平和拓扑操控杂乱度来看,拓扑1是当时较有用的处理计划,拓扑3在较大功率场合具有必定的竞赛力,拓扑2面对高压大功率电池体系构建的挑战,有待于相关技能突破。别的,拓扑1、拓扑3均是模块化规划,在制作、运转和维护方面有较好的经济效益。

 

2.4 体系集成

 

体系集成是将电池体系、PCS和安全设备等进行整合,使之成为能够向电网供给服务功用和确保电池安全运转的电池储能体系。根本电池储能体系的功率等级能够按几兆瓦进行构建,更大功率的电池储能电站能够由多个根本电池储能体系组成,如图8所示。电池储能体系的集成首要触及监测网络、操控体系、设备布局和安全设备。

 

监测网络是各部分设备间信息交互的根底,因为各部分设备往往来自不同制作厂商,需求进行许多通讯协议转化,添加了体系杂乱性、本钱和维护难度。为使不同制作厂商的产品便于体系集成,能够在各种主动化体系内部精确、快速地沟通数据,完结无缝集成和互操作,监测网络宜共同选用变电站主动化体系的通讯网络和国际标准,各要害设备对外通讯接口也要进行相应规划。操控体系硬件包含体系操控器、PCS操控器和电池办理操控器等;软件功用首要包含操控和维护两部分。各硬件操控器经过高速监测网络进行信息交互,软件完结要依据不同功用和呼应时刻要求在各操控器间进行合理分配和和谐,以进步履行功率,确保体系高效安全运转及毛病时的有用合理动作。设备布局要按功用区域区分,以便于运转维护,一起要进步空间运用率。因为电池内部贮存着许多能量,安全方面要充分考虑应急规划、防火、人员安全和通风排放操控等。

 

3 储能运用

 

电池储能体系的出资本钱较高,拓宽电池储能体系的运用功用,能够明显进步经济效益。所以探讨储能在可再生动力发电中的运用研讨,可为电池储能体系功用规划供给参阅。

 

3.1 会集式发电

 

关于会集式大规划风电场、光伏电站,一方面要加强体系调理才能,如建造跨区电网,增大平衡调理区域;装备调峰电源,进步本地电网消纳才能。另一方面要从电源侧进行和谐,依据出力猜测技能,施行间歇性电源集群和谐操控,一起运用储能、用户互动等支撑技能,增强其可调度性[18,32]。储能体系装备在电源侧的功用可概括为以下2方面[1,5,33]。

 

1)滑润输出。

 

运用储能体系快速吸收或开释有功功率、无功功率,滑润可再生动力并网发电爬坡率,并网电压动摇性,改进体系的有功功率、无功功率平衡水平,增强安稳性。

 

2)经济调度。

 

运用储能体系进步间歇性可再生动力的调度性,使其能够参加相似传统动力发电的调度计划。别的,在电力商场峰谷电价下,运用储能体系完结可再生动力发电在时刻坐标上的平移,使其参加电力调峰,优化体系经济性。

 

3.2 散布式发电

 

微网作为处理散布式发电接入电网的一种有用办法备受重视,储能关于微网的完结具有重要作用,其功用首要体现在以下几方面。

 

1)进步安稳性:运用储能体系短时刻内供给大功率吞吐,按捺微网运转方法切换进程中功率不平衡引起的振动,为孤网运转时主发电单元安稳投入供给过渡。当主网恢复正常后,运用储能体系调理微网电压和频率,完结从头同步并网[34,35]。

 

2)频率电压支撑:运用大容量储能体系作为微网的组网发电单元,完结孤网运转时电压和频率的支撑[36,37]。

 

3)改进电能质量:将储能体系作为不间断电源(UPS),为敏感负载供给接连功率;也可作为有源电力滤波器(APF),完结负荷谐波补偿等[38]。

 

4)经济运转:运用负荷侧办理和电池储能优化微网潮流,在电价较高时电池储能投入运转,为大电网供给削峰,进步微网体系的经济效益[39,40]。

 

4 结语

 

电池储能在合作大规划可再生动力发电中具有较好的运用远景,但从电池储能体系本身来看,以下几方面尚需求考虑。

 

1)电池功用

 

不同类型电池在功率、能量方面的功用各有偏重,比较于诸多其他储能类型,电池储能功用定位需求明确,要深入研讨其在不同功用运用中的适用性并进行相关演示测验。要研讨不同类型电池间、电池与其他储能介质间的组合运转,进步电池的功率功用和循环寿数。跟着电动轿车的逐步推行,要研讨功率型乏锂电池功用,探讨其在电网储能中的二次运用方法。

 

2)储能体系

 

储能体系的构建要概括考虑电池模块、电池体系和PCS这3个要害部分。仅从电池功用来看电池模块的构建,运转窗口较窄的电池可选用根本电池模块;运转窗口较宽的电池宜选用电池功率模块。为了下降构建电池功率模块的本钱,要研讨大功率DC/DC变换器与均衡电路功用复合的可行性,简化原有均衡电路。储能体系并网电压等级影响PCS拓扑,从而影响电池体系及电池模块的构建办法,而电池体系的构建办法又直接影响PCS拓扑的挑选。因而,储能体系构建要从整个体系的功率、经济性和牢靠性进行权衡。

 

3)储能操控

 

电池储能 篇9

跟着经济的快速展开,电网负荷快速添加,峰谷差日益扩展。跟着动力和环境问题的日益严峻,我国乃至国际规划内对风能、太阳能等新动力的运用进入了一个全新的展开时期。风能、太阳能等新动力许多接入电网,对电网调峰和体系安全带来了必定的影响。储能技能在电网侧能削峰填谷,进步电网设备的概括运用率;在发电侧能处理新动力发电的随机性、动摇性问题,能够完结新动力发电的滑润输出。新经济展开下的电网对储能设备有着急迫的需求,研讨与运用储能技能的重要性和紧迫性日益凸现[1,2,3]。

 

1储能电站概况

 

南方电网深圳宝清电池储能电站是国内首个正式投入运转的兆瓦级电池储能电站。储能电站一期建造规划为:额外容量5MW×4h,额外功率5 MW;二期建造规划为:额外容量10MW×4h,额外功率10MW。工程悉数投产后,将成为国际上最大的锂电池储能电站。

 

储能电站一期工程以PCS为单位区分为10个储能分体系,每个分体系的额外容量500kW×4h,额外功率500kW。 储能电站以2回10kV电缆别离接入深圳电网110kV碧岭站的2段10kV母线,其首要功用为削峰填谷。储能电站充放电功率巨细随110kV碧岭站主变负荷改变而动摇,以完结主变负载操控目标。此外,储能电站还将完结调峰调频、电压无功操控、孤网运转等功用运用。在这3种运用中,储能电站的充放电功率均会随体系需求而改变,但每个分体系最大充放电功率不超越600kW,最大充放电容量不超越500kW×4h。

 

2储能电站信息交互的技能特色

 

整个储能电站由蓄电池、电池办理体系(BMS)、能量转化体系(PCS)、储能电站监控体系等组成。为完结储能电站全体高档运用功用,首先需求站内各体系间进行有用的合作与通讯。其次,储能电站接入110kV碧岭变电站10kV侧,部分高档操控战略需求接入碧岭站的信息。再次,储能电站还需上送必要信息到深圳供电局调度中心与调峰调频发电公司(储能电站的运营单位),且两者的侧要点有所区别,其远动计划需求别离考虑。

 

2.1监控体系与BMS的信息交互

 

BMS上传蓄电池的必要信息至储能站监控体系用以监督蓄电池的运转状况,信息内容包含电池单体电压和温度、电池组端电压、充放电电流、荷电状况(SOC)、模块箱温度、蓄电池充放电相关操控参数、告警信息等。

 

2.2监控体系与PCS的信息交互

 

PCS上传告警信息、开关量、功率等信息至储能电站监控体系;储能电站监控体系依据体系高档操控战略下达运转战略信息至PCS,PCS履行这些战略。与BMS比较,监控体系与PCS通讯的特色:信息点规划较小,每个PCS信息点规划在200~400个左右,其信息点规划占全体规划比重很小;但PCS是储能电站高档操控战略的首要履行组织,PCS通讯的实时性要求比BMS高。因而,为了防止BMS的海量信息影响PCS通讯的实时性和牢靠性,BMS通讯与PCS通讯应恰当进行阻隔。

 

2.3监控体系与深圳供电局调度中心/调峰调频发电公司的信息交互

 

储能电站项目按无人值守方法规划,储能电站的必要信息需上送深圳供电局调度中心/调峰调频发电公司,一起,深圳供电局调度中心/调峰调频发电公司能够对储能电站进行监督与操控,包含高档操控战略的各种参数下载、操控指令下达、方法切换、电站启停等。

 

2.4监控体系与碧岭站和电网操控体系的信息交互

 

储能电站接入110kV碧岭站10kV侧,高档操控战略的某些运用(如负荷实时盯梢方法的削峰填谷运用)需求获取碧岭站变压器负载以及10kV出线的实时信息。这其实也是一切储能电站需求处理的一个通用问题。首先,一般储能电站都独立于变电站建造;其次,储能电站都需求收集相应接入点(接入110kV变电站)的实时信息。

 

3储能站监控体系的规划和完结

 

依据储能电站信息交互的特色,规划储能电站监控体系架构如图1所示。

 

整个监控体系选用分层散布式架构,依照信息流和功用, 通讯网络分为3个部分,即监控网、BMS收集网和PCS收集网。为确保整个体系的高牢靠性,3个网络都为双网热备用,监控网为千兆网,其他2个收集网为百兆网。3个网络之间互联选用千兆衔接。远动体系直接从BMS收集网和PCS收集网收集向调度转发的信息,满意直采直送要求。

 

主机1、2为主备SCADA服务器兼BMS体系专用前置服务器兼操作员站,用于完结根本SCADA功用、BMS体系的信息收集及体系日常监督、操控操作。高档运用服务器1、2用于完结一切高档运用功用,包含高档操控战略的核算和履行等, 一起完结PCS体系的信息收集和操控。

 

BMS体系经过规约转化器接入主机。BMS体系与主机单独组网,将BMS体系通讯与监控主网通讯阻隔开来,防止海量BMS信息通讯对监控体系形成冲击。

 

PCS体系直接接入高档运用服务器。高档运用功用在单独的机器节点上运转,可防止高档运用功用对体系其他功用 (如SCADA渠道功用)形成影响。

 

站内其他维护测控设备以及第三方的消防及火灾主动报警体系、电能收集设备、环境监控体系等经过规约转化器接入监控主网[4,5,6]。