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《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
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
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— 式?中,n,s电池组等效串联电!池,单体数量;
【
! ? Kum》ax:、K:um:in功率变换系统】输出电压裕度系数K!umax一》般取1.《00:~1.1《。5Ku?mi:n一:般,。取0.85~0【.9:0;
》
【 U【cmax单体电池最!大充电电压(V【)
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《 《 《。 Uc《min?单体电池《最小放电《电压(V)
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】 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90】0V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1kV
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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
【
《 (1—)一级变换》拓扑:型,。
《
《 一级变换拓扑型!仅含A?C/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《/D:C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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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A!C/DC环节的【功率变换系统—可扩展为仅含—AC/?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/D【C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—。AC/D《。。C,环节共交流》侧的功率变》。换系统拓扑》结构
《
【 (2)两》级变换拓扑型—
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两级】变换拓扑《型含AC《/DC?和D:C/DC环节的双】极式功?率变:换系统如图》3所示双向DC/】DC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/DC【环,节的功率《变换:系统拓扑《结构
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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D《C/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
】
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—图6: ,H桥:链式功率变换系【统(Y?型接法)《
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【 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
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》 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1M?W,的,场合对于3》5k:V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
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图7 — H桥链式功率变换!。系统(角《型接法)
》
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【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Ur》电池单体(或—模块)电压》(V);
》
— : ? 《C电池?单体(或模块—)容量(Ah)【;
—
! 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;
! 《 K—c,d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!0~1.1》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;
! 》 , 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;
!
— P储【能单元容量要—求(:W);
》
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! E储能—单,元能量要求(W【h)
! 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
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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
!
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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