中國儲能網(wǎng)訊：6月19—20日，由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會聯(lián)合江蘇省電機工程學會、全國微電網(wǎng)與分布式電源并網(wǎng)標準化技術委員會、中國能源建設集團江蘇省電力設計院有限公司等單位聯(lián)合召開的“第三屆全國電網(wǎng)側暨用戶側儲能技術應用高層研討會”在蘇州市太湖假日酒店舉行。來自電網(wǎng)公司、設計院、系統(tǒng)集成商、電池生產(chǎn)企業(yè)、投融資機構等單位的280余位嘉賓出席了本次研討會。
會議期間，廣州智光儲能科技有限公司副總經(jīng)理付金建分享了主題報告《高安全可控性的大容量級聯(lián)型儲能系統(tǒng)》，以下是演講全文：
付金建：大家下午好！非常感謝組委會給我們這個機會向大家匯報高壓級聯(lián)型儲能技術的研究進展。
級聯(lián)型高壓儲能技術與傳統(tǒng)儲能技術是兩種不同的技術路線，今天我主要從產(chǎn)品的特性、工程的應用兩個方面對這一技術進行介紹。
級聯(lián)型型儲能系統(tǒng)可以無需變壓器升壓，直接輸出最高35kV電壓，目前已經(jīng)投入運行的主要是6kV和10kV的產(chǎn)品。其交流側可以按照三相四線或者三相三線設計，特別是三相四線系統(tǒng)，對不平衡負荷的適應能力較強，適用于有較大的不平衡負載的現(xiàn)場。級聯(lián)型儲能PCS單機容量較大，6kV單機功率可達5MW，10kV單機單機容量可達10兆瓦。
級聯(lián)型儲能系統(tǒng)電池簇直流電壓540-1000V，與常規(guī)儲能系統(tǒng)的直流電壓設計在同一電壓區(qū)間。多個交流側電壓380-700V的功率單元交流側串聯(lián)，即可實現(xiàn)高電壓輸出。系統(tǒng)采用Y型接線方式，其中性點可以引出提供單相不平衡電流流通的路徑，適應單相負荷不平衡度較大的現(xiàn)場。
從以上級聯(lián)型儲能系統(tǒng)的技術原理可知：按照較低直流電壓設計電池系統(tǒng)即可實現(xiàn)很高交流電壓輸出，系統(tǒng)對電池本體的絕緣等級和電壓等級要求與常規(guī)低壓儲能技術基本一致。通過這一技術可把多個小容量的電池包組成一套大型的儲能系統(tǒng)。和傳統(tǒng)的方案相比，級聯(lián)型儲能系統(tǒng)單電池包的電量比較小，傳統(tǒng)方案單個電池包電量多在1000kWh以上，級聯(lián)型儲能系統(tǒng)一般在200kWh以下。因此采用級聯(lián)型儲能技術無需電池簇并聯(lián)即可組成大電量的儲能系統(tǒng)。在大部分應用場合，選擇容量稍大的電池單體，可在無單體并聯(lián)，也無電池簇并聯(lián)的情況下，組成單機容量10MWh以上的儲能系統(tǒng)。消除電池并聯(lián)后，電池直流系統(tǒng)出力將不再完全依賴電池內(nèi)阻被動分配，可通過PCS功率單元對不同電池簇之間的功率分配進行主動控制。
隨著運行時間加長，電池內(nèi)阻、容量離散化均會加劇，在電池或者電池簇直接并聯(lián)運行情況下，各電池運行電流不平衡加劇，不同電池充放電速度差異很大，“短板效應”將加劇，電池系統(tǒng)可使用容量將快速下降。級聯(lián)型儲能系統(tǒng)可以根據(jù)不同的電池簇的實際容量、電量，控制其充放電的功率，達到不同容量電池簇協(xié)同充放電速度，削弱短板效應，延緩電池系統(tǒng)容量衰減的目的。
下面以實際運行數(shù)據(jù)介紹一下以上控制功能的運行效果。這是在智光園區(qū)5MW/3MWh系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)。該項目儲能系統(tǒng)根據(jù)各電池簇SOC通過PCS均衡控制各電池簇運行功率，充放電過程中不同電池簇之間的SOC偏差保持在2%以內(nèi)，將電站的充電電度保持在較高水平。PCS均衡控制功能投入前后，電池系統(tǒng)容量利用率提升16%以上。2018年的12月25號前后因電池簇SOC離散，電站充電電量維持在2400度左右；當PCS對電池簇進行均衡控制以后，各電池簇SOC的偏差縮小，充電電量快速提升到2800度左右，并長期維持在2800度以上運行。
級聯(lián)型儲能系統(tǒng)通過已有幾十年工程應用經(jīng)驗的特殊的控制算法實現(xiàn)低諧波輸出，提高電能質量。系統(tǒng)無需設置濾波器，即可滿足相關國家標準對網(wǎng)側諧波指標的要求，避免濾波器運行中存在參數(shù)漂移、諧振等問題。
由于儲能系統(tǒng)電池數(shù)量龐大，BMS系統(tǒng)測點多，在相同故障概率下，電池系統(tǒng)發(fā)生故障的次數(shù)遠多于其他系統(tǒng)（眾多儲能系統(tǒng)實際運行情況也證明了這一點）。針對這一問題，級聯(lián)型儲能系統(tǒng)設計了功率單元自動旁路技術。在電池系統(tǒng)發(fā)生告警或者輕微故障的情況下，級聯(lián)型儲能系統(tǒng)自動快速切除異常電池，其余電池可繼續(xù)運行，減少因電池系統(tǒng)軟故障導致停機的次數(shù)，增加項目收益。
級聯(lián)型儲能系統(tǒng)運行方式多樣，調(diào)度響應速度快。以4.5兆瓦的系統(tǒng)為例，各種工況間的切換時間都在5毫秒以內(nèi)。對于大容量的儲能電站建設場合，采用級聯(lián)型儲能系統(tǒng)可以大幅度減少電站內(nèi)的系統(tǒng)臺套數(shù)。以建設50MW/100MWh的電站為例，用10套5MW/10MWh的系統(tǒng)，通過一級變壓就可以接入110kV（220kV)電網(wǎng)。大型儲能電站的結構大大減化，調(diào)控設備數(shù)量也可以大大的減少，調(diào)控性能可以大幅提高。
高壓級聯(lián)型儲能技術源于智光電氣成熟的H橋級聯(lián)高壓變頻技術和SVG技術。以上技術通過特殊的系統(tǒng)設計方案，將直流電壓400-1000V的電容器，組成交流電壓高達35kV的電力電子系統(tǒng)，并廣泛、長期、安全、穩(wěn)定運行于光伏、風電、火電、冶金、建材、市政等多行業(yè)萬余工業(yè)現(xiàn)場超過10年。
截至目前，智光高壓級聯(lián)型儲能系統(tǒng)已經(jīng)通過了中國電科院、廣東電科院的嚴格測試，并取得了相關報告，相關技術和產(chǎn)品已經(jīng)在國內(nèi)多個項目應用，涉及電網(wǎng)、火力發(fā)電和用戶側等行業(yè)。
由于時間關系，今天我的匯報就到這里。歡迎大家與我們一起探討關于大容量級聯(lián)型儲能系統(tǒng)技術，推動其快速發(fā)展和應用。謝謝大家！
