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西安华新新能源股份有限公司
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行业资讯

MW级储能集装箱体系设想及使用


    储能是智能电网、可再生能源体系、能源互联网的重要组成部门和关键技术。跟着大规模储能市场使用的发作,1MW的储能体系肯定是一个尺度的使用单位,其对多微网的并网及离网使用具有主要研讨意义。

    微网项目的使用范例及特性

    一、微网的观点

    微网是相对传统大电网的一个观点,是指多个分布式电源及其相干负载根据必然的拓扑构造构成的网络,是实现自动式配电网的一种有用方法,使传统电网向智能电网过渡。 微网触及电力系统发电、储能、配电、用电、调理、通讯六大范畴,它能够事情在并网和孤网两种模式下,具有高度的可靠性和稳定性。

    二、微网的使用

    微网的使用市场次要分为以下四个方面:

    1、家庭微网:这类市场使用今朝在海内还比力范围,光储充一体化的微网居多。2、工业园微网:这一块的使用比力普遍。 3、海岛微网:在海岛上开展光伏和风力发电,处理海岛用电稳定性和安全性。 4、偏僻/无电地域微网:建立微型多能源互补电网,处理偏僻地域无电供给的成绩。

             

                      

    微电网能够并网运转,也可孤岛运转,全部体系的设想倾向于即插即用,提高供电灵活性与可靠性;储能微网还能够作为备用电源,使用其黑启动功用;另外还能够经由过程当地的能量管理体系,到场主网的调理。

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    1 交换微网

    交换微网次要是分布式能源经由过程AC母线的耦合手艺,将风力发电、柴油发电、光伏以及储能接入到体系中,终极全部体系经由过程智能配电柜毗连到大电网,构成一个简朴的交换微网。这类交换微网的使用在今朝微网储能的使用或项目中长短常典范的,并且手艺方面相对也比力成熟,使用十分灵敏。在所有储能微网手艺这一块,装备供应商大概系统集成商要实现系统集成相对比力简单。 交换微网这个范例比力适合于海岛微网。由于在海岛比力宽广的地带,能够经由过程光伏做能量的弥补,加上储能体系,当负载耗损不完的时分,余电能够先停止储能,到早晨再给负载供电。当全部体系在阴雨天光伏也无法发电的时分,能够思索参加一台柴油发电机,将其作为备用电源来利用。

    交换微网的特性:1、交换微网的体系设想可撑持并网运转,也可离开电网运转。2、全部体系接入功率范畴大,设想比力灵敏,可接入光伏能源、风力发电、超等电容及其他范例的储能电池体系。3、撑持梯次电池的使用,电池接入多分支,削减电池组并联。 4、全部交换体系微网能够做成实现光伏、储能、电池一体化的集装箱设计方案。在容量比较小的场合,储能电池占的面积比较大,假如体系安装放在某个特定地区没有空间的时分,能够加个集装箱放在户外,团体打包。

    交换微网的关键技术: 1、微网能量管理战略,经由过程管理微网内负荷的运转形态,是微网经济可靠运转。要构成微网,少不了背景做能量管理调理和战略管控。 2、并离网无缝切换手艺,包管微网内主要负荷的供电可靠性,对大电网的安全可靠运转具有重要作用。 3、VSG功用,增长体系惯性,保持体系的电压和频次的不变。

    2 直流微网

    直流微网次要应用于电动汽车充电站、工商业园区及一些应急供电的场合。体系构成次要思索两点: 1、阐扬光伏的最大感化。由于微网中光伏和储能板块是不成短少的,并且储能是全部微网装备的焦点组成部分。光伏发电普通是直流电,将光伏发的直流电经由过程中央安装并入到直流母线,将电池经由过程中央的直流变换器接入到体系,如许光伏发电就不需要逆变以后再整流返来给电池充电,全部体系的转化服从就会十分高。 2、今朝电动汽车的充电手艺次要接纳交换充电桩大概直流充电桩,这类充电桩的能量来源于交流电,搭建一个直流微网将能量流动经由过程直流充电DC的变更,间接给电动汽车充电,最大化提高体系的转化服从和操纵服从。全部体系经由过程储能变流器跟电网毗连,起到互补的感化,当光伏能量不敷大概负载供电、直流源等相似的负载需求供电时,就能够经由过程电网取电;当光伏发的电耗损不完时能够余电上彀。

    直流微网的特性: 1、直流微网接纳直流母线的耦合手艺,削减交直流变更消耗。2、充分利用光伏发电,做到微网体系的功率均衡。  3、最大化削减电网侧的配电容量,由于许多负载要供电时从电网取电,电网侧的变压器设置容量会十分大,假如直流负载许多,就能够接纳直流微网这类计划来处理。 4、作为简朴的应急电源,这类应急电源做不到像通例的UPS那种无缝供电切换,可是切换提早能够掌握在15毫秒之内。

    直流微网的关键技术1、能量管理体系,经由过程一套软件停止体系能量的战略把控和调理。  2、直流变换器阻抗匹配手艺,该阻抗匹配电路可以减小滤波电路和输出负载变革时对该变换器谐振电路谐振频次的影响,使事情时该变换器谐振电路的谐振频次仅在一个宽度较小的频次区段内变革,以此保障该变换器的高转换服从和简化该变换器的控制电路。  3、分段母线的分布式协同掌握手艺,确保协同的稳定性和体系的适应性。

    3 交直流混淆微网

    交直流混淆微网汇合了前面两种微网范例的所有特性,功用十分壮大,全部体系的组合对装备及手艺的要求十分高。在储能、PCS等环节,假如处置不好全部体系分布式能源接入的和谐和掌握,体系将处于瘫痪形态。交直流混淆微网能够普遍应用于海岛、无电地域及工商业园区等场景。

1MWh集装箱储能手艺计划及使用

    一、储能集装箱的解决方案

    1 微网储能解决方案

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    集成电池、BMS、变流器、智能切换柜、EMS等焦点部件局部放在一个集装箱内里,40英尺的集装箱就能够做到。这类一体式的解决方案能够使用在储能电站的调峰、调频,大概梯次电池的操纵,应急供电的场合及一些削峰填谷的贸易使用等方面。 

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    储能电站全部体系的搭建范围比较大,个人倡议将PCS和电池部门分隔,零丁安排在一个集装箱内里,如许在保护及电池的透风散热方面会比力公道。

    3机柜式储能解决方案

    这类一体化的储能解决方案适用于小型的贸易储能使用,将PCS和电池模组局部安排在一个机柜内里,全部体系的占用空间就比较小。

    二、1MWh储能集装箱的设想

    1MWh储能集装箱的设想次要分为两部门:1、电池仓:电池仓次要包罗1MWh的电池、电池架、BMS掌握柜、七氟丙烷灭火柜、散热空调、烟感照明、监控摄像甲等。电池需求装备相对应的BMS管理体系。电池的范例能够是铁锂电池、锂电池、铅炭电池及铅酸电池。铅酸电池的能量密度偏低,并且体积较大,尺度的40英尺的集装箱能够没法子放下,今朝支流的标配设想是1MWh的磷酸铁锂电池。散热空调按照仓里的温度停止及时调理。监控摄像头能够远端监控仓里装备的运转形态。终极能够构成一个长途的客户端,经由过程客户端大概app对仓里装备的运转形态、电池形态等停止监测和管理。  2、装备仓:装备仓次要包罗PCS和EMS掌握柜。PCS可掌握充电和放电历程,停止交直流的变更,在无电网状况下能够间接为交换负荷供电。EMS在储能体系的使用内里,功用和感化都比力主要。在配电网方面,EMS次要经由过程跟智能电表的通信,收罗电网及时功率的形态,并及时监测负载功率的变革。掌握主动发电,对电力系统形态的安全性停止评价。1MWh的体系内里,PCS和电池的比例能够是1:1大概1:4(储能PCS250kWh,电池1MWh)。

    1MW集装箱式变流器散热设想接纳行进分后出风的设想,这类设想适用于将所有PCS局部安排在同一个集装箱的储能电站。 将集装箱内部配电体系的走线、保护通道及散热设想团体一体化优化设想,便于远距离运输,削减过后保护的本钱。

    三、尺度MW储能计划的构成

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    尺度MW储能计划将电池、BMS、PCS和EMS做集成处置,体系多以PCS为焦点的根底装备,经由过程集成电池、BMS、EMS,供给定制化、一站式储能解决方案。

    储能微网成为能源互联网枢纽基础设施

    一、储能微网在能源互联网中的感化

    储能和互联网存在逐个对应的干系。储能中的能量对应的就是互联网中的数据;电池就是所说的储能,对应的就是互联网中的缓存;储能变流器双向变更装备对应互联网中路由器的感化;储能中的微电网就相当于局域网;所有数据和装备加在一起构成了能源互联网,相当于互联网的机关。

    二、储能的使用

    1、发电侧:处理弃风弃光,平抑颠簸。今朝部分地域的弃风率到达10%-15%,弃光率到达15%-20%。在发电侧配套储能,能够安稳发电,对电网的打击也会削减许多。

    2、电网侧:到场电网的调频,提拔稳定性。今朝调频市场有些处所接纳火电来调频,可是火电调频呼应的工夫和周期比力长。储能输出功率的变革十分快,普通在10秒内就能够呼应,储能调频相比之下比力有优势。

    3、用户侧:能量存储,削峰填谷,赚取峰谷电价差。

    三、储能微网开展中面对的艰难与应战

    今朝全部储能市场处于不温不火的形态,次要有两方面的缘故原由:一是政策与本钱方面。国度对电动汽车的政策补助长短常大的,以是对储能体系大概电池做补助以后,全部体系的造价就会低落,初始投资削减,体系的收益就会增长。二是手艺层面。起首在自动配电网的开展方面还存在制约身分和手艺难度;在能源管理手艺探究方面还有待探索;微网和大电网的和谐优化运转手艺有待提高;在储能变流器的电网适应性及对电网的支持手艺方面,对储能PCS厂家有手艺要求和门坎。人以为政策与本钱这块是今朝的次要成绩。

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    1、光伏、风电高浸透率对电网稳定性的应战。

    研讨发明光伏发电最高浸透率普通不超过25%-50%,不然电网可能会呈现电压降低、有云层变革惹起的电压颠簸、有低电压和频次颠簸惹起的大范畴脱网等成绩。

    2、电改激活了用户侧储能市场。

    跟着储能本钱进一步降落,峰谷电价轨制完美、尖峰电价订定、需求侧管理等抵偿机制成立、电力市场用户侧多种增值服务展开等电改政策盈余的闪现,用户侧的储能市场将成为储能在我国实现商业化使用的次要范畴之一。

    3、跟着电动汽车市场的急剧发作,有效地停止动力电池的收受接管和实现电池的梯次操纵成为了新能源汽车开展的主要课题之一,并已被提上了日程,将来汽车电池的市场十分大。

    4、光储充微网体系具有投资代价。

    它是一种综合利用绿色能源的能源管理和设置计划,具有很高的经济和环保效益。

    多分支储能手艺在梯次电池操纵中的优势

    一、梯次操纵的关键技术

    关于电动汽车退役的动力电池梯次操纵,普通需求颠末以下历程:退役电池的收受接管、电池PACK拆解成为单体电芯、电池挑选及机能分类、电池从头成组为梯次操纵电池模组或PACK、池平衡保护检测

    动力电池退役时,是全部pack从车上拆解下来的。差别的车型有差别的电池pack设想,其内内部结构设计,模组毗连方法,工艺技术各不不异,意味着不成能用一套拆解流水线合适所有的电池pack和内部模组。那么,在电池拆解方面,就需求停止柔性化的设置,将拆解流水线停止分段细化,针对差别的电池pack,在订定拆解操纵流程时,要尽量复用现有流水线的工段和工序,以提高功课服从,低落反复投资。 梯次操纵,最公道的应该是拆解到模组级,而不是电芯级,由于电芯之间的毗连凡是都是激光焊接或其他刚性毗连工艺,要做到无损拆解,难度极大,思索本钱和收益,得失相当。

    二、梯次操纵的关键技术

    1、PCS接纳模块化多分支解决方案,能够更好的削减电池组的并联数。每路电池之间充电、放电互不影响。

    多分支手艺处理的痛点:  1、消弭因为差别的电池组并联之间发生的环流成绩。2、削减电池梯次操纵后庞大的挑选环节,低落梯次电池从头利用的本钱,以提高梯次电池的收受接管服从和操纵代价。 3、能够接入差别电池厂家的电池,提高体系灵活性。

    2、BMS接纳自动平衡手艺计划,能够最大化的对电池停止平衡的庇护。

    三、技术优势

    1、储能PCS模块化设想不变度高,单模毛病不影响其他模块事情,模块消费便利,快速高效。

    2、在用户代价方面,体系可带电停止模块增减改换保护,10分钟内可完成单个模块改换;模块化冗余并联制止了资本华侈;撑持多种能源接入,便利灵敏。

    3、接纳高效的三电平拓扑手艺,增长zero电平变更,IGBT耐压为两电平一半,开关消耗小;三电平具有更高开关频次,输出滤波电感减小;三电平多一层门路电压,输出电流波形更靠近正弦波,谐波含量小,功率因数0.99。功率身分方面,从-1到1是能够随便调理的。

    4、自力散热设想,模块接纳分层构造,将主控中心和次要发烧器件断绝;接纳自力风道,确保风腔有充足的风压,比拟于混淆风道,热设想更优。

    光储充一体化手艺使用讨论 光储充典范的使用模式是交换微网模式,其次要架构包罗交换母线、光伏、充电桩、储能和电池等,体系能够并网运转,也能够离网运转。体系还能够装备并离网切换装备做无缝切换的设想。

    光储充的使用将来会开展成多能互补的形态,前期不只有光伏、储能,还有热负荷、热泵、分布式能源等接入到这个体系,逐步演化成为一个宏大的微网体系。

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