《5.:2, 储能《单元
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5.2.1 !储能单元《的选择要《满足:应用的需《求满足其功能定位】的实现但电池—的性能和技术成熟】度影响电池》。的成组方式(电池组!电压、容量、能量】)进而影响功—率变换系统的选择和!储能单元的》选择另一方》面功率变换》系统的拓扑结构影响!电池的成《组方式及其拓—扑结构和储能—单元的选《择、划分所以规定】储能单元《应根据?电站:容量、接入电压【等级、应用需求、】功率变换系统性【能和电池的特—性和要求及设备短路!电,。流耐受能力设—计
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?5.:2.3 直流【侧电压需满足电【池组:充、放电的最高、】。。。。最低:电压范围并考虑【。一定:的裕度
! 直流侧【最大:输出电压应不小于公!式(1)的要求【
【
《
直—。流侧最小输出电压应!不,。大于公式(2)的】要,求
】
,
【 式中ns电池【。组等效串《联电:池单体?数量;
【
: , 【 Kuma—x、Ku《min功率变换【系统输出《电,压裕度系数》Kumax一般【取1.00》~1.15Ku【min一般取0.】85~0.90【;,
:
】 Ucm!ax单体电池—最大:充电电压(V)
】
》 :。 U!c,min单体电池最】小放:电电压(《V)
【
》。目前的实际工—。程中考虑设备的耐压!水平一般锂离子电】。池,。系统直流侧电压不】高于900》V全钒液流电池系】统直流侧电压—不高于?60:0V结?合设备的生产发展水!平综合考《虑直流侧电》压不宜高于》1,kV
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5.—2,.4 电池组的成!组方式及其连接【拓扑应与功率变换系!统的拓扑结构—相匹配功率变—换系统?常见的拓扑结构如图!1,~图7所示
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】 ,(1)一级》变,换拓扑型
】
一【级变换?拓,扑型仅含AC—/DC环节的单级式!功率变换系统如【图1所示电池—经过串并联后直接连!接AC/DC的直流!侧此种功率变换系】统拓扑结构简单能】耗相对较低》但,储能单?元容量选择缺—乏灵活性适用于独立!分布式储能》。并网
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》。
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图1 仅含!AC/?DC环节《的功率变换系统【拓扑结构
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? , 为了扩容方便【仅含:AC/DC环—节的:功,率变换系统可扩【展为:仅含A?C/DC环》节共交流侧》的拓扑结构如图2】所示采用《模块化连接配置更加!灵活;当个别电【。池组或AC/DC】环,节,出现故障时》储能系统《仍可工作但导致【电力:电,子,器件增多控》制系统设计复杂
】
》
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图2 仅】含A:C/:DC环节共交流侧】的功:率变换系统拓扑【结,构
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, ?。 (2)两级—变换拓扑《型
》。
》 两级变换拓—。。扑型含A《C/DC和DC/】DC环节的》双极式?功率变换系》统如图?3所示双向DC/D!C环节主《要是进行《升,、降压变《换提供稳定的—直流电?压,此种拓扑结构的功】率变换系统》适应:性强:由于DC/DC环节!实现:直,流电压的升》降使容量《配置更加灵活—适用于配合间歇【性,、波动性较强的分】。布式:电源:接入抑制其》直接并网可》能带来的《电压波动但由于【。DC/DC》环节:的存在使得功率变】换系统效率降低【
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图3 —含AC/D》C和DC/D—C环节的功率变【换系统拓扑结构【
》
》。为了扩容方便双【极式:功率变换系统—可扩展为含AC/】DC和DC/DC】环节的共直流侧或】共交流?侧的拓扑结构如图】4和图5所示—
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》
图4 含】A,C/:DC和DC》/DC环节共直流侧!的,功率变换系》统,拓扑结?构
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图5《 含AC/DC和!DC/DC环节【共交流侧的功率变换!系统拓扑结构
!
(3!。)H桥链《式拓扑?型
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》H桥链?式功率变换系统如】图6和图7》所示采用多个功率】模,块,串联的方《法来:实现高?压输出需要实现高压!时只需简《单,增加功率《。模块数即可避免【电池的过多》串,联;每个《功率:模块的结构相同【容易:进行模块化设—计和:封装;每个功率模块!。都是分离的直流电源!之间彼此《独立对一个单元的】控制不会影响—。其他:单元
?
!
图6 H桥【链,。式功率变换》系统(Y型接法【)
! , 一级变换拓扑、】两级:变换:拓扑结构的》功率变换《系统一般适》用于储能《单元容量不大于1M!W的:场合;当《储能:单元能量较高时为避!免多:电池组的《并联:可采用两级变—换拓扑结构
—
— H桥链式【拓扑:结构的功率变—换系统一般》适用于储能单—元容:量大于1MW的【。场合:对于35kV及【以下电压等级且不】考虑三相不平—衡的调节H桥链式拓!扑结构?可采用Y《型,接法对于更高电压等!。级或低电《压等级需考虑三【相不平衡《调节H桥链》式拓扑结《构可采用角》型接法
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,
具【体工:程,设计可根据》工程实际《情况、储能》单元的容《量、能量、电池类型!。和生产制造水平【、对功率《变换:系统的性能要—求综合考虑功率变换!系统的拓扑
【
?
?
图7 【。 H桥链式》功率变换系》统(角型接法)
】
《。
》电池:组接:于功率变换系统的】直,流侧:电池组的容量、【能,量应满足公式(3)!、公式(《4)的要求》
《
! 式中U—r电:池单:体(:或模块)电压(V)!;
?
【 【C电池单体(或【模块)?容量(A《h);
! , , 【 np电《池,组等效并联电—池单体(或模块)】数量;
】。
! :ns:电池组等效》串联电池单体(【或模块)数量;【
! ? : , Kcd《容量折?算系数(《1/h);
—
《
】 : KD电池》充(放)《电深度;
【
? 】 KkP容量裕】度一般取1.0【0~1.15具体工!。程,设计时应根据电池的!特性和生产制—造水平等来确定;】
】 — KkE能—量裕度一般取1.】00~1.1—。5具体工程设计时应!根据电池的特性【和,生产制造水》平等来确定;
【
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《 :。 P—储能单元容量—要求(W《);:
— 】。 E储《能,单元能量要求(【W,h)
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对—于电池并联存在【由于并联支路—间性能(电压、内阻!、能量等)的—差异导致《环流的?存在影响系统的【安全、可靠运—行所以设计时—尽量避免电池的并联!采用合?适的PCS拓扑控】制电池并联》个数一?般不大于2
!
5.2.5 !储能单元设计时为使!电池组各《回路能够可靠—、独立的投运和【退出:、能够配《合电池管理系—统保证电池的安【。。全、可靠运行各回】路可:考虑设置可》。控接触器、》直流断路器等开【断、保护《设,备
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5.2.6】 电池的性能【影响电池裕度的【选择基于电池的性能!应适当考虑裕度电池!的寿:命特性(寿命的倍率!特性、温度特性、充!放电深度《特性等)、充放电特!性(充放电的倍率】特性:、充放电深度特【性、充放《电,的对称性、功率【特性、能量特性【等)等影响电池【性能的发挥电池【工作在?不同的?。工作:区间性能差异—很大所以《在进行电池》裕度的选择》时,应充分考虑影—响电池性《能发挥的因素—
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《 另外目前电化!。学电:池,价格昂贵《是决定电化学储【能电站投资》的主:导因素所《以电:池裕度配置极大地】影响:了电化学储能电【。站的造价为了控【制投资?电池:裕度配置还应充【分考虑经济性
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