级联型直接高压储能技术

从电网角度看储能经济性?--全生命周期内经济性一、级联型直接高压储能技术介绍二、6MW/6MWh储能技术经济对比三、应用案例级联型直接高压储能技术介绍直接高压储能问题的提出2直接高压储能技术的原理3直接高压储能技术的优势级联型直接高压储能技术介绍直接高压储能问题的提出直接高压储能问题的提出电池仓升压仓级联型直接高压储能技术介绍直接高压储能问题的提出所有的储能企业实际都是在完成一个“电池制造”:电芯+BMS集成厂：生产“集装箱电池”保证一致性BMS是手段，但不是唯一手段。更为重要的结构及布线问题没有得到足够的重视!滤波器滤波器1、直流侧输出电流为697A(考虑500kW额定功率),如果单电芯为100AH,则需要14个电芯等同并联(不管是簇内还是簇间并联，0.5C工况);2、直流侧716.8V电压，每簇需716.8V/3.2V=224个电芯串联直接高压储能问题的提出直接高压储能问题的提出低压带来的问题(以1MW/2MWh为例):1、运行一致性对储能容量的影响----成本与维护充电时：空仓容量∑1【1~(n-1)】---假设第n个电池先充满放电时：实仓容量∑2【2~n】---假设第一个电池先放电结束2o=∑₁【1~(n-1)】+∑₂【2~n】---未被有效利用的容量某电池集群可用容量分析(常规共电池堆设计方案)5簇1节2节3节4节5节6节7节8节9节10节11节12节簇不可利用容量一级联型直接高压储能技术介绍低压带来的问题(以1MW/2MWh为例):◆由于整组电池在物理上直接硬连接，且都是能量体，因此在单电池芯出现问题的时候造成电压不均衡，导致其余电芯被该电芯“短路”,从而导致该整组电池无法正常使用，也就是单电芯故障后的连锁反应，放大了事故状态，严重时就是我们看到的集装箱冒火现象；◆电芯内阻很小，母线回路的不对称导致不同并联组的电池支路充/放电速度不同，越靠近逆变端的电芯充放电速度越快，加速电池的不均衡。例如：充电时电池组等效阻抗：716.8V/697A=1.028(欧姆)低压带来的问题(以1MW/2MWh为例):3、电池的并联使用问题—环境一致性问题：◆由于整组电池在物理上直接硬连接成一个整体使用，为保持各电芯特性基本相同，要求环境温度接近，对空调布局、风道布局提出高要求，且由于每个电芯工作周边环境不同，实际使用时通过调整风道布局很难做到电芯工作环境温度一致，所以就提出最高温差控制问题，成组电池越多或者空间越大越难以控制。理论上温差越低越好，否则由于工作温度不同导致电池差异增大，会显著降低整组电池出力水平；级联型直接高压储能技术介绍低压带来的问题(以1MW/2MWh为例):◆电池多次循环之后，将给BMS巨大的管理压力，但BMS的均衡效果不佳，直接导致各电芯SOC的不一致，循环次数越多，这个问题越明显；◆循环次数越多，有效输出容量不断下降。级联型直接高压储能技术介绍常规低压模式1、实现电池四级均衡控制，包含两级主动均衡提升电池运行一致性，从而提高容量利用率。常规低压模式某电池集群可用容量分析(常规共电池堆设计方案)一级联型直接高压储能技术介绍级联模式1节82.5%85.5%88.510节78.0%81.0%84.0%11节77.5%80.5%83.5%812节7080.0%83.0%1、实现电池四级均衡控制，包含两级主动均衡提升电池运行一致性，从而提高容量利用率。1、实现电池四级均衡控制，包含两级主动均衡提升电池运行一致性，从而提高容量利用率。自动对相内和相间的电池模块进行均衡控制，避免了由于电池模块“木桶效应”对整体储能系统的制约，同时提高了电池的利用率和使用寿命。某电站相内均衡均衡效果某电站相间均衡效果级联型直接高压储能技术介绍1、实现电池四级均衡控制，包含两级主动均衡提升电池运行一致性，从而提高容量利用率。主动均衡控制后各相SOC变化情况直接高压储能技术的优势直接高压储能技术的优势自动对相内和相间的电池模块进行均衡控制，避免了由于电池模块“木桶效应”对整体储能系统的制约，同时提高了电池的利用率和使用寿命。412月25日投入均衡1、实现电池四级均衡控制，包含两级主动均衡提升电池运行一致性，从而提高容量利用率。自动对相内和相间的电池模块进行均衡控制，避免了由于电池模块“木桶效应”对整体储能系统的制约，同时提高了电池的利用率和使用寿命。1、实现电池四级均衡控制，包含两级主动均衡提升电池运行一致性，从而提高容量利用率。级联型直接高压储能技术介绍1、实现电池四级均衡控制，包含两级主动均衡提升电池运行一致性，从而提高容量利用率。某级联型储能电站日充电电量变化情况投入均衡直接高压储能技术的优势2、基本不用电池并联或大幅减少电芯并联，提升安全性与一致性。◆同等容量的输出，高压直接输出的系统，由于输出电压高，因此电流小。◆以1MW/2MWh储能系统为例：低压储能系统每1MW由两台500kWPCS通过双分裂变压器并联运行。假设电池端电压为716.8V,则低压储能直流侧(电池侧)电流为：50000oW/716.8V=697A;而高压储能系统(6kV)由36个功率单元构成，每个输出功率500000W/36=13889W,对应直流侧电流为13889W/716.8V=19.4A。级联型直接高压储能技术介绍直接高压储能技术的优势直接高压储能技术的优势3、对运行温度没有一致性要求。高压直接输出型储能系统，各簇电池在直流端不直接连接，只需要保证每个逆变单元对应的每电池簇内电池工作温度均衡就可以，无需保障整套储能系统全部电池的温度严格均衡。直接高压储能技术的优势直接高压储能技术的优势4、大幅降低电池包能量，提升系统安全性，显著降低灾后影响程度，由于电池包容量减小，日后部分电池损坏，更换数量少。级联型直接高压储能技术介绍没有变压器，至少减少1个百分点的变压器自身损耗；等效开关频率很高，功率变换单元的开关频率降直接输出高压，每相电流减小，线路损耗降低。单元输出PWM级联后输出高压PWM波形6、谐波小，无需滤波设备，输出电压、电流THD3%以下，避免滤波电感、电容回路耦合振荡问题，也不存在滤波参数漂移问题。0kvarkvarkvar■C相233直接高压储能技术的优势直接高压储能技术的优势①②①②③序号工作项目工况转换时间1234567898、功率冗余设计，电芯故障切除功率极低，可在线更换电芯。正常状态发现电池故障，控制变流器零电平直接高压储能技术的优势以在一个变电站建设10MW/20MWh储能系统为例：在变电站两段母线，每段增加一两路10kV电源分别自两段母线引入储能系统中控集装箱内的两台进线柜；两套系统对称布置于变电站空地(布置方式如下),集装箱间距2.5米，总占地面积约532平米。#1B相集装箱#1C相集装箱#2C相集装箱一一、级联型直接高压储能技术介绍二、6MW/6MWh储能技术经济对比三、应用案例1)、假定BMS对电芯测量参数一致；2)、假定采用同等型号电芯，充放电倍率相同，实际容量匹配时多3)、运行时电芯电压限值设置相同；低压技术方案级联高压技术方案低压技术方案低压方案额定功率直流电压电芯安装容量储能电池包个数每包容量直流侧电流电芯AH并联个数5无故障切除容量 商度页低压技术路线高压技术路线电芯输出电量(MWh)66放电深度(5%~95%)可放电