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      儲能系統集成設計

      發布時間:2022-12-27 9:42:33

      電化學儲能系統由包括直流側和交流側兩大部分。直流側為電池倉,包括電池、溫控、消防、匯流柜、集裝箱等設備,交流側為電器倉,包括儲能變流器、變壓器、集裝箱等。直流側的電池產生的是直流電,要想與電網實現電能交互,必須通過變流器進行交直流轉換。

      儲能系統分類:集中式、分布式、智能組串式、高壓級聯、集散式

      按電氣結構劃分,大型儲能系統可以劃分為:

      (1)集中式:低壓大功率升壓式集中并網儲能系統,電池多簇并聯后與 PCS 相連,PCS 追求大功率、高效率,目前在推廣 1500V 的方案。

      (2)分布式:低壓小功率分布式升壓并網儲能系統,每一簇電池都與一個 PCS 單元鏈接,PCS 采用小功率、分布式布置。

      (3)智能組串式:基于分布式儲能系統架構,采用電池模組級能量優化、電池單簇能量控制、 數字智能化管理、全模塊化設計等創新技術,實現儲能系統更高效應用。

      (4)高壓級聯式大功率儲能系統:電池單簇逆變,不經變壓器,直接接入 6/10/35kv 以上電壓等級電網。單臺容量可達到 5MW/10MWh。

      (5)集散式:直流側多分支并聯,在電池簇出口增加 DC/DC 變換器將電池簇進行隔離,DC/DC 變換器匯集后接入集中式 PCS 直流側。

      儲能系統

      安全、成本和效率是儲能發展需要重點解決的關鍵問題,儲能技術的迭代核心也是要提高安全、 降低成本、提高效率。

      (1)安全性

      儲能電站的安全性是產業最關注的問題。電化學儲能電站可能存在的安全隱患包括電氣引發的火災、電池引發的火災、氫氣遇火發生爆炸、系統異常等。追溯儲能電站的安全問題產生的原因, 通常可以歸咎于電池的熱失控,導致熱失控的誘因包括機械濫用、電濫用、熱濫用。為避免發生 安全問題,需要嚴格監控電池狀態,避免熱失控誘因的產生。

      (2)高效率

      電芯的一致性是影響系統效率的關鍵因素。電芯的一致性取決于電芯的質量及儲能技術方案、電芯的工作環境。隨著電芯循環次數增加,電芯的差異逐步體現,疊加運行過程中實際工作環境的差異,將導致多個電芯之間的差異加劇,一致性問題突出,對 BMS管理造成挑戰,甚至面臨安全風險。

      電池模組間串聯失配:串聯的電芯可用容量只能達到最弱電池模組的容量,使得其他電池容量無法被充分利用。

      電池簇間并聯失配:并聯鏈路上的電池簇可用容量只能達到最弱電池簇的容量,使得其他電池容量無法被充分利用。

      電池內阻差異造成環流:電池環流使得電芯溫度升高,加速老化,加大系統散熱,降低系統效率。 在儲能電站設計和運行方案中,應當盡量提高電池的一致性以提高系統效率。

      (3) 低成本

      儲能系統的成本與初始投資和循環壽命有關。電池材料的老化衰退、充放電制度、電池運行溫度、單體的一致性都會影響電池的循環壽命。當集裝箱內電池溫差大于 10 度,會導致電池壽命縮短15%以上。模組間溫升差異也會導致整體系統壽命縮短。儲能系統應當通過優化充放電方式、降低系統間溫差、提高電池一致性來提升系統循環壽命。

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