储能技术 第8章 储能电站运行控制.pptx

第八章储能电站运行控制;8.1储能电站运行概述;热管理;电池模组集成技术

将各个电池单体成组为电池模组后，还需要进一步将这些电池模组集成为储能电站。根据实际要求，电池模组通过串并联的方式进行组合后与储能变流器（PCS）连接，将直流电变为交流电，再通过升压变压器提高电压等级，经汇流后连接至高压母线上。;8.1储能电站运行概述;电池储能系统的组成

由于电池储能具有技术相对成熟、容量

大、安全可靠、噪声低、环境适应性强、便于安装等优点，储能系统常用电池来储存电能。

目前电池储能系统由储能监控系统、变流控制部分、储能电池和电池管理系统

构成。

目前比较常用的应用模式有：能量型储能系统、功率型储能系统、电网级储能系统商用储能系统、家用储能系统等。;电池管理系统结构示意图;8.1储能电站运行概述;2、储能变流器（PCS）

储能变流器（PCS）作为电网与储能装置之间的接口，是储能系统的重要组成部分。它能够应用于储能系统并网、储能系统孤岛运行并在两者之间进行状态切换。;8.1储能电站运行概述;中点钳位型拓扑结构 H桥级联方式拓扑结构 模块化多电平方式拓扑结构

中点钳位型拓扑能输出更高的电平，有效提高变换器并网电流质量，降低系统共模电压对电池储能系统的冲击。

级联H桥储能拓扑可通过串联H桥模块来提高系统电压等级，有效的规避了大规模储能电池的串联。由于系统中每个模块可以独立的工作而互不影响，方便直流储能单元的功率控制、系统的容错控制。

模块化多电平储能拓扑与H桥拓扑一样其储能单元分散的配置于单元模块中，不同的是模块化多电平拓扑结构具有公共直流母线。公共直流母线的存在可显著减小储能单元中的纹波电流以及系统的滤波电感，但也使得系统中的功率器件承受更高的关断电压。储能单元也可以通过双向的DC/DC变换器连接到MMC的各个子模块中，实现能量的分散存储，有效提供系统的故障穿越能力。;状态优化功率分配;回路型储能系统 电站型储能系统

回路型储能系统通过并网开关柜直接接入400V低压电网，通过升压变单元接入10kV或35kV电压等级。功率等级一般为200kW-1MW，适用于配电网/变电站侧的削峰填谷和分布式能源接入等。

电站型储能系统接入10kV及以上电压等级（35kV、110kV）。功率等级一般为接入400V低压电网后，通过升压变单元10MW和20MW，其中储能回路的功;例8-1对于某一储能电站，规划功率为250kW，电压等级为768V。采用电压为3.2V、电流为65A、容量为130Ah的单体电池进行集成。考虑到经济、环境、安全等因素，先将8个单体电池组合为电池模组，试推导电池模组和储能电站的电流、电压、功率

以及它们之间的连接方式。

解：

对于每个电池模组：

由题意得，每8个电池单体串联，构成一个电池模组，则电池模组的电压等级为：3.2V×8=25.6V；

电池模组的功率等级为：25.6V×65A÷1000≈1.66kW；电池模组的容量等级为：3.2×130×8÷1000≈3.33kWh。

对于集成后的储能系统：

由250kW÷1.66kW=150，可知该储能系统由150个电池模组组成；由768V÷25.6V=30，可知有30个电池模组是串联关系；

又由于一共150个电池模组，故150÷30=5个。即由5个电池单元并联得到储能电站。;8.1储能电站运行概述;某储能电站的容量为1MW，由4个250kW电池单元并联组成。每个电池单元还可以进行三个层级的细分：（1）每个电池单元由20个电池包串联而成（即采用1并20串的连接方式）；（2）每个电池包由2个电池模组串联而成；（3）每个电池模组由12个电池单体通过2并6串的方式构成。这些电池单体在电路上实现耦合连接，并通过电池管理系统（BMS）和监控系统进行控制和监测。;□大规模储能系统运行的影响因素

电池本体技术成熟度

不同类型电池本体的技术成熟度存在一定的差别，会对集成后的储能系统运行情况产生影响。

控制方式

将大规模的储能电站投入到实际应用中，需要采用相应的储能系统控制方式满足其应用要求。

安全风险

在运行过程中，电池选型、设计不合理将导致电池过热，过度充电可能引发短路并导致发热失控，电池连接松动、系统内部温度管理不当也会引发热滥用，严重时将出现爆炸、火灾事故并造成人员伤亡。

经济效益

在市场环境下，储能电站运行的重要目标就是获取经济效益。从这个角度而言，经济效益也会对储能电站的运行情况产生重要影响，;□典型应用场景下储能电站的运行控制方式

平抑新能源出力波动

为了平抑新能源出力的波动，可以在电网配置一定容量的储能，通过储能系统的充放电调节，减小新能源的出力波动。在实际应用过程中，可分以下三种情况进行控制：

1）当新能源实际功率大于预测功率且偏差超过电网可接受的限值时，由储能系统吸收多余的功率；2