分布式储能变流器检测技术

分布式储能变流器检测技术

李昂

国联汽车动力电池研究院有限责任公司100088

摘要：随着国家经济的大力发展，国家对于能源的需求量开始不断增多，但是由于现今生态环境的不断恶化以及能源的不断匮乏，使得世界各国都开始重视可再生能源的开发与利用。电力是现今社会发展中最为主要的能源，其在日常生活和企业发展中占重比例是巨大的，在分布式系统快速发展的同时，其对电网的不利影响也在加大，为了解决这一问题，储能系统被提出来了。储能系统作为可再生能源与主动配电网之间的有利缓冲点，其被人们所广泛关注。变流器乃是储能系统的重要组成部分，在其运行中我们需要对其进行检测，从而保障电能品质良好。基于此，本文会对分布式储能变流器的发展现状进行详细论述，并提出有效的储能变流器检测方法，希望可以有助于国家能源的运用与保护。

关键词：分布式；储能变流器；检测技术

进入21世纪以来，能源的开发与保护工作越来越受重视，尤其是光伏发电和风力发电的分布式系统得到了人们的广泛关注。分布式系统现今在电网中的应用是最为广泛的，不过它的不可控性和随机性也增加了对电网的负担。其常常会由于逆潮流的变化，使得配电线电压上升、频率调整不足以及孤岛检测困难等问题，所以我们需要利用储能系统与微电源功率的协调控制策略来解决上述问题。储能变流器是储能系统中的重要部件，它的运用好坏将直接关系到储能系统的运行性能及经济效益。因此，加强对分布式储能变流器检测技术研究是非常具有现实意义的。

1、发展现状及检测必要性

储能变流器的作用实际是在时间和空间上对能量进行转移，其作为电网和电池之间的能量转换接口用途非常广泛。尤其分布式发电并网运行时，储能系统能起到改善电能品质的作用。随着技术发展种类越来越多，储能变流器功率也越来越大，有1．0、1．5MW等。一般地，储能变流器按结构可以分为单级式和多级式两类。储能变流器在分布式系统中的运行模式有并网运行和离网运行两种方式。储能变流器按照响应时间可分为秒级、分钟级、小时级。秒级响应主要作用是减少波动性；分钟级响应是为了起平滑作用；小时级用来解决分布式电站中的限制发电问题，使得多余能量存储起来，在需要的时候并入电网。

2、国内外标准制修订情况

国外在分布式新能源发电及储能方面研究起步较早，储能变流器的研究应用先于国内，在标准的制定方面也比较健全。对于储能变流器产品现有国际通用的相关标准有IEC61148、IEC62477-1、IEC62477-1AMD、IECTS62578等，对于储能系统国际上也有通用的相关标准，如IEC62933系列等标准。美国储能相关标准有与安全相关的UL1741SA、电网相关要求标准IEEE1547及IEEE1547．1、系统要求UL9540、法规Ｒule21，对储能系统用电池也有相应标准UL1973；澳洲储能相关标准AS/NZS4755．3．5、DＲED等；德国储能相关标准有VDE-AＲ-N4120、BDEW、VDE-AＲ-N4110、VDE-AＲ-N4105、VDE-AＲ-E251、FNNTechnote等；韩国的储能变流器标准如SPS-SGSF-025-4-1972等；其他各国也有自己相关标准。

我国的分布式储能方面起步较晚，但近两年来发展迅速，部分相关标准已经出台，如GB/T34120—2017《电化学储能系统储能变流器技术规范》、GB/T34133—2017《储能变流器检测技术规程》。虽然国内近年来储能逆变器标准逐渐建立并取得一些进展，但与国外仍有较大的差距，国外对于储能变流器标准比较完善，各个方面都有相关的标准要求。我国对储能变流器标准制定更多集中在电气性能的要求，如这两个储能逆变器产品的标准，GB/T34120为技术要求，无相应的检测方法，GB/T34133为产品的检查方法但是与前一个标准对产品的要求又有些差别。国内对于分布式储能系统的要求也处于空白状态。

3应用场合

储能变流器广泛应用于电力系统、轨道交通、军工、石油机械、新能源汽车、风力发电、太阳能光伏等领域，在电网削峰填谷、平滑新能源波动，能量回收利用等场合实现能量双向流动，对电网电压频率主动支撑，提高供电电能质量。

可用于风能、太阳能等分布式发电系统中，保证分布式电源供电的均衡性和连续性，有效地改善其电能输出质量，提高接入电网的能力。

可用于电力系统稳定中，可以通过快速的电能存储来响应负荷的波动，吸收多余的能量或补充缺额的能量，实现大功率的动态调节，很好地适应频率调节和电压功率因数的校正，从而提高系统运行的稳定性。

可作为应急电源，在大电网或其他电源掉电期间向用户提供电能，提高供电的可靠性。

可用于电网削峰填谷，可以缓解用户侧的供需矛盾，减少发电设备的投资，提高电力设备的使用率，减小线路损耗。

可用于微网中，作为主电源，提供微网的电压和频率支撑，使风电和光伏在微网中出力，给区域性负荷供电。

可用于各种类型的储能元件，实现储能与电网的柔性接口，能满足独立或并网运行的要求。

4保护及其功能

1、过欠压保护。2、过载保护。3、过流保护。4、短路保护。5、过温保护。6、电池极性反接保护。7、具有孤岛检测能力。8、实现对上级控制系统及能量交换机的通信功能。9、并网运行充放电功能。

储能变流器的主要功能是并网条件下，储能系统根据微网监控指令进行恒功率或恒流控制，给电池充电或放电，同时平滑风电、太阳能等波动性电源的输出；微网条件下，储能系统作为主电源提供微网的电压和频率支撑（V/F控制），微网中负荷以此电压和频率为基准工作。PCS采用双闭环控制和SPWM脉冲调制方法，能够精确快速地调节输出电压、频率、有功和无功功率。

5PCS储能变流器主要特点

1、充电、放电一体化设计，实现交流系统和直流系统的能量双向流动。2、高效的矢量控制算法，实现有功、无功的解耦控制。3、功率因数任意可调，在容量范围内可以全发无功，实现无功补偿。4、支持并网运行、离网运行；并可以实现并网与离网的平滑无缝切换。5、支持微网运行，可为微网提供稳定的电压和频率支撑。6、主动式与被动式孤岛检测方法相结合。7、完善的继电保护功能，有效防止逆变器的异常损坏。8、支持多种储能电池，不同的型号仅控制器的软件不同。9、多台PCS可实现多机并联运行，总输出功率不小于叠加总功率的95%。10、支持交流侧短时短路运行模式。11、支持自同期功能。12、高可靠性机柜设计，满足不同运行区域需要。13、主功率回路采用高可靠性功率模块。14、10KW换流器单体之间相互独立。

结语

总而言之，分布式系统发展中是离不开对储能技术的应用的，其中储能变流器是最为主要的构成部件。我们在实际进行储能变流器检测技术应用时，首先就要先建立完善的储能变流器的标准体系，并了解到其运行特点，从而采用适当的检测方法和检测能力。与此同时，对于不同电压等级的并网对储能变流器的不同要求我们也要进行检测，这样才能确保电能的稳定。当然，在未来的发展中，对于储能变流器的检测方法、检测能力要求也会不断的提高，这就需要加强对其的研究力度，建立优秀的标准规范，从而促进储能逆变器行业的更加快速发展。

参考文献：

[1]《光伏空调用变流器技术规范》正式发布[J].家电科技.2018（01）

[2]关于风电变流器的技术现状分析与发展探讨[J].白杰.科技展望.2016（33）

[3]多变流器并联时谐振特性及最优虚拟阻尼方法[J].聂程，雷万钧，王跃，王华佳，冯广义.中国电机工程学报.2017（05）