高压级联电池储能系统布局方案研究

高压级联电池储能系统布局关系到工程建设和运行维护的全过程。对电池簇和功率模块靠近布置、电池簇和功率模块分开布置两种方式,在损耗、热管理、电磁干扰、工程实施与维护方面的优劣进行比较。结果表明:电池簇和功率模块靠近布置方案连线短、损耗小,但电池和变流器热耦合强,适合需要移动部署的场合;电池簇和功率模块分开布置方案连线多、损耗大,但热管理设计容易,适合固定部署。研究为工程实施提供参考。

分布电容对级联电池储能系统电池管理的影响研究

级联电池储能系统能实现6~35 kV电压等级直接并网,有利于实现电池储能的大容量化,在电网中有良好的应用前景。但大容量高压级联电池储能系统体积大,分布参数的影响突出。深入分析分布电容对电池管理系统测量电路和通信电路的影响机理,并提出消除分布电容影响的方法和措施。

级联电池储能系统控制电源方案及其可靠性

级联电池储能系统的各个模块的工作需要独立的、相互隔离的控制电源。控制电源的可靠性对整个级联电池储能系统的可靠性至关重要。总结了多种模块控制电源及其冗余设计方案,针对有冗余和无冗余两种情况,建立了控制电源系统的可靠性模型。分析表明:无冗余的电源方案中,工频变压器隔离取电是优选的控制电源取电方式。有冗余的电源方案中,工频变压器隔离取电和直流侧取电组合的可靠性最优。可为级联电池储能及类似的模块化拓扑电力电子装置的控制电源设计提供指导。

级联电池储能系统待机状态电位与电压分布特性

受电缆对地分布电容和电池簇对地分布电容的影响,待机状态下CHB-BESS主电路中流过的电流为较微弱的容性漏电流,回路阻抗大,其储能单元对地电位和交流侧出口电压分布与运行状态有很大不同。靠近并网点的储能单元交流侧电压为矩形波,有效值高;随着与并网点距离的增加,储能单元交流侧电压趋向于正弦波,且电压有效值逐渐减小。测量装置的输入阻抗对CHB-BESS待机状态的电位分布和交流侧出口电压分布也会产生严重影响,需要针对性地对相关设备或电路在待机状态的适应性进行评估方可保证安全。

级联型电池储能电网不平衡下控制及故障保护

级联型电池储能系统(BESS)基本的控制目标是充放电功率控制,调压、调频等高级控制策略均是在此基础上实现的。在级联型BESS中,每相N个电池模组分散接入H桥变换器的直流侧,电池容量能够得到充分利用的前提是各相内及相间电池组荷电状态(SOC)均衡。在电网电压出现不平衡或储能变流器(PCS)的模块出现故障时,仍需保证电池模组SOC均衡,以保证整个BESS仍能正常工作,从而提高系统的可靠性。

基于SOC均衡的级联型储能系统协调控制策略

电池储能可有效解决大规模海上风电并网系统存在的间歇性与随机性的缺点,起到功率波动平滑、惯量补偿和调频调峰等作用。与传统电池单体直接串并联扩容技术相比,以双向直流变换器为接口的电池模块输出串并联组合扩容方式由于可消除储能系统内部的环流、提高系统能量利用率而具有广大的应用前景。此处面向直流级联型电池储能系统,针对储能系统模块存在的输出功率与电压控制耦合问题,提出了一种基于荷电状态(SOC)均衡的储能系统协调控制策略,在直流变换器及逆变器不超额运行的前提下解决了储能系统模块间功率电压的自主协调控制、SOC均衡及故障冗余问题,实验结果证明了所提控制策略的有效性。

中压直挂式供电质量综合提升装置及其负载电压控制策略

为了综合提升中压(10 kV)供电系统的电能质量,满足集中式电力高敏感负载对供电可靠性的要求,提出了一种中压直挂式供电质量综合提升装置及其负载电压控制策略。首先,介绍了该装置的拓扑与工作原理。该装置通过隔离电抗器实现电网与负载间的阻抗隔离,弱化电网电能质量对负载的影响;采用级联H桥型电池储能系统支撑与控制负载电压,实现负载侧持续性高质量供电。其次,分析了装置中关键设备隔离电抗器与并网电抗器对装置运行特性的影响。然后,提出了综合装置并网运行与离网运行的负载电压控制策略,实现对电网注入功率、负载电压频率与幅值的快速控制。最后,通过仿真分析与实验样机测试验证了所提装置及其负载电压控制策略的可行性与有效性,并对比了多种电能质量提升装置的技术性能。