儲能變流器,又稱雙向儲能逆變器,英文名PCS(Power Conversion System),應(yīng)用于并網(wǎng)儲能和微網(wǎng)儲能等交流耦合儲能系統(tǒng)中,連接蓄電池組和電網(wǎng)(或負(fù)荷)之間,是實現(xiàn)電能雙向轉(zhuǎn)換的裝置。既可把蓄電池的直流電逆變成交流電,輸送給電網(wǎng)或者給交流負(fù)荷使用;也可把電網(wǎng)的交流電整流為直流電,給蓄電池充電。
儲能變流器(PCS)由功率、控制、保護(hù)、監(jiān)控等軟硬件電組成。分為單相機(jī)和三相機(jī),單相PCS通常由雙向DC-DC升降壓裝置和DC/AC 交直流變換裝置組成,直流端通常是48Vdc,交流端220Vac。三相機(jī)分為兩種,小功率三相PCS由雙向DC-DC升降壓裝置和DC/AC 交直流變換兩級裝置組成,大功率三相PCS由DC/AC 交直流變換一級裝置組成。儲能變流器分為高頻隔離、工頻隔離和不隔離三種,單相和小功率20kW以下三相PCS一般采用高頻隔離的方式,50kW到250kW的,一般采用工頻隔離的方式,500kW以上一般采用不隔離的方式。
儲能變流器的重要技術(shù)參數(shù):由于應(yīng)用場合不同,儲能變流器的功能和技術(shù)參數(shù)差異較大,在選擇時應(yīng)注意系統(tǒng)電壓、功率因素、峰值功率、轉(zhuǎn)換效率、切換時間等等,這些參數(shù)的選擇對儲能系統(tǒng)功能影響較大。
系統(tǒng)電壓
就是蓄電池組的電壓,儲能變流器的輸入電壓。不同技術(shù)的儲能逆變器,系統(tǒng)電壓相差較大,單相兩級結(jié)構(gòu)的儲能變流器在50V左右,三相兩級結(jié)構(gòu)的儲能變流器在150V-550V之間。三相帶工頻隔離變壓器的儲能變流器在500V-800V之間,三相不帶工頻隔離變壓器的儲能變流器在600V-900V之間。
功率因數(shù)
儲能逆變器正常運(yùn)行時,功率因素應(yīng)大于0.99,當(dāng)系統(tǒng)參與功率因素調(diào)節(jié)時,功率因素范圍應(yīng)該盡可能寬。
切換時間
儲能逆變器有兩種切換時間,一是充放電切換,大型儲能逆流應(yīng)該能快速切換運(yùn)行狀態(tài),通常要求在90%額定功率并網(wǎng)充電狀態(tài)和90%額定功率并網(wǎng)放電狀態(tài)之間,切換時間不大于200ms,二是應(yīng)用于并網(wǎng)模式和離網(wǎng)模式的切換,切換時間不大于100ms。
儲能變流器主要有并網(wǎng)和離網(wǎng)兩種工作模式。并網(wǎng)模式,實現(xiàn)蓄電池組和電網(wǎng)之間的雙向能量轉(zhuǎn)換。具有并網(wǎng)逆變器的特性,如防孤島、自動跟蹤電網(wǎng)電壓相位和頻率,低電壓穿越等等,根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度或本地控制的要求,PCS 在電網(wǎng)負(fù)荷低谷期,把電網(wǎng)的交流電能轉(zhuǎn)換成直流電能,給蓄電池組充電,具有蓄電池充放電管理功能;在電網(wǎng)負(fù)荷高峰期,它又把蓄電池組的直流電逆變成交流電,回饋至公共電網(wǎng)中去;在電能質(zhì)量不好時,向電網(wǎng)饋送或吸收有功,提供無功補(bǔ)償?shù)取kx網(wǎng)模式,又稱孤網(wǎng)運(yùn)行,即能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(PCS)可以根據(jù)實際需要,在滿足設(shè)定要求的情況下,與主電網(wǎng)脫開,給本地的部分負(fù)荷提供滿足電網(wǎng)電能質(zhì)量要求的交流電能。
總結(jié)
在多種能源組成的微網(wǎng)系統(tǒng)中,儲能變流器是最核心的設(shè)備,因為光伏、風(fēng)力等可再生能源具有波動性,而負(fù)荷也具有波動性,燃油發(fā)電機(jī)只能發(fā)出電能,不能吸收電能。如果系統(tǒng)中只有光伏、風(fēng)力和燃油發(fā)電機(jī),系統(tǒng)運(yùn)行可能會不平衡,當(dāng)可再生能源的功率大于負(fù)荷功率時,系統(tǒng)有可能會出現(xiàn)故障,因此光伏并網(wǎng)逆變器難與燃油發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行,而儲能變流器可吸收能量,也可發(fā)出能量,且反應(yīng)速度快,在系統(tǒng)中起到平衡作用。
原標(biāo)題:光伏儲能系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備之雙向儲能變流器PCS