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負(fù)荷動(dòng)態(tài)自動(dòng)跟蹤平衡型儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案介紹

2018-08-30 10:15:40 能見APP 作者:宛路威、李敏  點(diǎn)擊量: 評(píng)論 (0)
現(xiàn)在大多數(shù)參與儲(chǔ)能電站的公司,事實(shí)上是很狹隘的:一是僅僅看到了峰谷差價(jià)這一個(gè)收益點(diǎn),二是一味的通過招標(biāo)壓低電池和配套設(shè)備的價(jià)格,各個(gè)公司大同小異毫無技術(shù)創(chuàng)意,這種僅靠客戶關(guān)系和壓低價(jià)格的低水平競(jìng)爭(zhēng),不僅使儲(chǔ)能電站的投資收益越來越低,而且很難提高用戶進(jìn)行儲(chǔ)能

現(xiàn)在大多數(shù)參與儲(chǔ)能電站的公司,事實(shí)上是很狹隘的:一是僅僅看到了峰谷差價(jià)這一個(gè)收益點(diǎn),二是一味的通過招標(biāo)壓低電池和配套設(shè)備的價(jià)格,各個(gè)公司大同小異毫無技術(shù)創(chuàng)意,這種僅靠客戶關(guān)系和壓低價(jià)格的低水平競(jìng)爭(zhēng),不僅使儲(chǔ)能電站的投資收益越來越低,而且很難提高用戶進(jìn)行儲(chǔ)能電站建設(shè)的積極性,甚至阻礙了儲(chǔ)能電站的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展。

我們首先在2013年提出了利用峰谷差電價(jià)進(jìn)行局部電網(wǎng)節(jié)能改造,將低價(jià)時(shí)段的電能儲(chǔ)存起來,轉(zhuǎn)移到高價(jià)時(shí)段輸出給用戶使用,從而取得收益的設(shè)想。

當(dāng)時(shí)我們就指出:

1、儲(chǔ)能電池的資金投入將是利用峰谷差電價(jià)進(jìn)行儲(chǔ)能節(jié)能改造項(xiàng)目的最大成本支出;

2、由于儲(chǔ)能電站輸出的交流電是逆變所產(chǎn)生的,而且在電池充電環(huán)節(jié)使用了整流電路,所以儲(chǔ)能電站既向電網(wǎng)回饋了大量的諸如諧波等的畸形電能,同時(shí)向用戶的下游用電設(shè)備輸出的也是含有大量諸如諧波等畸形電能的劣質(zhì)電能。而治理畸形電能的電力電子裝置,不僅成本高,而且故障率高,更不可取的是現(xiàn)有的治理方法大多是將諧波濾除,這就白白浪費(fèi)了很多的電能,進(jìn)一步降低了儲(chǔ)能電站的投資收益;

3、目前在用的低壓局域電網(wǎng),大多數(shù)自身就有著一些的需要通過改造解決的缺陷:諸如三相不平衡、無功較高、諧波超標(biāo)等等。利用峰谷差電價(jià)進(jìn)行儲(chǔ)能節(jié)能改造,不但不能將新的缺陷疊加到用戶的局域電網(wǎng),還應(yīng)該通過儲(chǔ)能電站的技術(shù)條件改造掉用戶局域電網(wǎng)原有的缺陷。

不管是從幾何學(xué)還是從物理學(xué),我們都知道:三點(diǎn)才能形成一個(gè)平面。上面所提出的三個(gè)問題,就是支撐起儲(chǔ)能電站這一平臺(tái)的三個(gè)“點(diǎn)”。

當(dāng)下儲(chǔ)能行業(yè)的思索與見解:

1、縱觀目前儲(chǔ)能行業(yè)的項(xiàng)目方案,筆者發(fā)現(xiàn)幾乎所有的儲(chǔ)能企業(yè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)都采用PCS來進(jìn)行充放電,PCS在工作過程中實(shí)現(xiàn)了“充放一機(jī)”的同時(shí),PCS也變成了一個(gè)“半在線”的單向?qū)ǖ姆茄h(huán)電路;這種單向?qū)ǖ南到y(tǒng),是否對(duì)實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)、微網(wǎng)、局域網(wǎng)提供可靠的幫助?

2、由于PCS的使用,傳統(tǒng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)就變成了一個(gè)超大的“充電寶”,定時(shí)、定況的設(shè)計(jì)理念局限了儲(chǔ)能系統(tǒng)的靈活性,使得“儲(chǔ)能+EPS/UPS”成為備選方案;

3、筆者多次跟北京的售電公司及用戶側(cè)托管公司溝通發(fā)現(xiàn),現(xiàn)下,售電公司、電力托管公司及用戶,更傾向于找到“一種完整的用戶側(cè)解決方案”,筆者認(rèn)為該解決方案才是真正的客戶需求;

4、筆者曾在2015年,大膽的提出過一種方案:用儲(chǔ)能系統(tǒng)替換APF、SVG和SVC,“將電路中的高次諧波回收,通過變流器存儲(chǔ)進(jìn)系統(tǒng)裝置里,再重新使用到電路里,將諧波變廢為寶;

綜上所述,筆者提出了負(fù)荷動(dòng)態(tài)自動(dòng)跟蹤平衡型儲(chǔ)能系統(tǒng),詳情如下:

設(shè)計(jì)思路:

1、以整體電路為出發(fā)點(diǎn),將三項(xiàng)平衡、系統(tǒng)優(yōu)化及儲(chǔ)能糅合到一起;

2、將均衡滿充考慮進(jìn)去,針對(duì)電芯一致性、電芯壽命、電芯出力等因素,提出解決方案;

3、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自支撐(亦可稱自增益),提高供電時(shí)間、電量輸出;

4、優(yōu)化電能質(zhì)量,采用各設(shè)備之間的匹配性,“用功能匹配實(shí)現(xiàn)智慧的動(dòng)態(tài)跟蹤;

5、適用于多種場(chǎng)景,園區(qū)、大工業(yè)、商業(yè)綜合體、寫字樓、醫(yī)院、學(xué)校、數(shù)據(jù)中心、科研單位等。

“負(fù)荷動(dòng)態(tài)自動(dòng)跟蹤平衡型”儲(chǔ)能系統(tǒng)流程圖(方框圖):

注:各部分功能(紅色數(shù)字的是自有核心技術(shù)).

負(fù)荷動(dòng)態(tài)自動(dòng)跟蹤平衡型儲(chǔ)能系統(tǒng)關(guān)鍵部分說明:

1、 變壓器: 6KV或10KV通過高壓開關(guān)柜接到變壓器的一次側(cè),變壓器的二次側(cè)輸出負(fù)載正常運(yùn)行所需的低壓電(一般為線電壓380V、相電壓220V);

2、 開關(guān)柜: 為低壓控制柜,有三個(gè)功能,

a、控制向負(fù)載的工頻正常供電;

b、控制向“3、三相平衡變壓器”的供電;

c、控制由“圖中7、平衡器”輸過來的儲(chǔ)能電能,與工頻電能并聯(lián)向負(fù)載的供電;

3、 平衡變壓器。 具有兩個(gè)功能:

a、將工頻電壓變換為電池組充電所需電壓;

b、抑制諧波的產(chǎn)生,減少無功。與現(xiàn)有技術(shù)的APF、SVG和SVC相比,不僅成本比較低,而且是非電力電子裝置,運(yùn)行狀態(tài)為靜態(tài)運(yùn)行,基本無故障,除了可以減少APF、SVG和SVC等電力電子裝置運(yùn)行所需的高額的運(yùn)維費(fèi)用以外,還從根本上避免了電力電子裝置運(yùn)行故障對(duì)用戶正常用電的不良影響。關(guān)于電能質(zhì)量:現(xiàn)有技術(shù)對(duì)電能質(zhì)量的治理是將已經(jīng)產(chǎn)生的諧波等慮除,這就必然浪費(fèi)了一部分電能,減少了儲(chǔ)能電站的收益;而平衡變壓器是抑制(避免)諧波等的產(chǎn)生,它的機(jī)理不是慮除,所以基本沒有電能的浪費(fèi),所以采用平衡技術(shù)解決電能質(zhì)量問題與采用現(xiàn)有技術(shù)的治理方式,至少可以從三個(gè)方面大大提高儲(chǔ)能電站的收益:一、基本沒有運(yùn)維費(fèi)用;二、不會(huì)因?yàn)榘l(fā)生故障而影響用電;三、將原來需要治理的諧波等畸形電能直接提供給下游用電單位使用,不產(chǎn)生任何形式的浪費(fèi)。

4、整流器和充電系統(tǒng): 與目前通常采用的雙向變流器相比,成本有所增加,但是通過對(duì)電池矩陣的充電的個(gè)性化管理,一方面可以使儲(chǔ)能電池矩陣的儲(chǔ)能量增加20%左右,也可以理解為:可以減少電池安裝數(shù)量的20%左右,由于儲(chǔ)能電池的成本是儲(chǔ)能電站的最大的投資內(nèi)容,所以WL技術(shù)大大降低了儲(chǔ)能電站的建設(shè)成本;另一方面可以使電池的平均使用壽命延長(zhǎng)15%左右,減少電池的更換次數(shù),降低儲(chǔ)能電站的運(yùn)行成本,使儲(chǔ)能電站收益最大化;

5、電池矩陣(電池組): 將谷時(shí)時(shí)段(兩次充電的儲(chǔ)能電站還包括了平時(shí)時(shí)段)的低階電能儲(chǔ)存,待到峰時(shí)時(shí)段,通過逆變器向負(fù)載供電,將谷時(shí)電價(jià)的電能用于峰時(shí),減少峰時(shí)從電網(wǎng)的直接用電,降低用電費(fèi)用。這就是建設(shè)儲(chǔ)能電站的核心目的;

6、 逆變器和自支撐電路:逆變器的基本功能是與現(xiàn)有技術(shù)基本相同的,將電池組所存儲(chǔ)的直流電能轉(zhuǎn)換成負(fù)載所需的交流電(一般為50Hz,380V或220V),向負(fù)載供電;在電池組放電的過程中,電池的電壓是在不斷下降的,雖然逆變器可以通過調(diào)整PWM的占空比適當(dāng)提高逆變生成的交流電的幅值(電壓),但是必須承認(rèn)的事實(shí)是當(dāng)電池的電壓低到一定程度時(shí),僅僅靠調(diào)整占空比已經(jīng)無法將逆變生成的交流電的幅值(電壓)提高到足以滿足輸出的電壓,此時(shí)即是達(dá)到了電池組放電的截止點(diǎn)(注意:這個(gè)截止點(diǎn)不是指的電池的放電截止電壓),此時(shí)電池組將不再向負(fù)載供電,以等待下一次的充電。而我們這里所采用的逆變電路配置了具有電壓自支撐功能的電路,在電池組達(dá)到現(xiàn)有技術(shù)無法繼續(xù)使儲(chǔ)能電池組繼續(xù)輸出電能的“放電的截止點(diǎn)”的時(shí)候,提供自增益,將電池組的電壓“撐”到可以滿足輸出的電壓,在不突破電池的放電深度底線的前提下,使儲(chǔ)能電池組所存儲(chǔ)的谷時(shí)電能更多的在峰時(shí)輸出,從而增加了儲(chǔ)能電站的收益。

總結(jié):

1、 儲(chǔ)能電池的成本不是工程集成商所能控制的,僅僅通過招標(biāo)壓價(jià)也解決不了根本問題。WL技術(shù)就是通過自身技術(shù)條件使儲(chǔ)能電站的電池投資減少20%以上,而且還可以大大延長(zhǎng)電池的使用壽命,再加上“自支撐(自增益)”所增加的轉(zhuǎn)移電量,這就通過自身的技術(shù)創(chuàng)意,奠定了支撐“儲(chǔ)能平臺(tái)”的第一個(gè)“點(diǎn)”。

2、 我們?yōu)閃L技術(shù)而開發(fā)的平衡變壓器可以抑制(避免)諧波等畸形電能的產(chǎn)生,它的機(jī)理不是濾除,而是將現(xiàn)有技術(shù)濾除掉的那些畸形電能“二次利用”,所以基本沒有電能的浪費(fèi)。這是通過自身的技術(shù)創(chuàng)意,解決了支撐“儲(chǔ)能平臺(tái)”的第二個(gè)“點(diǎn)”。

僅有以上“兩個(gè)點(diǎn)”,就從點(diǎn)到線的形成了高水平儲(chǔ)能電站的全新技術(shù)路線。

3、 無需增加任何成本及資金投入,WL技術(shù)最大限度的解決掉了用戶局域電網(wǎng)自身原有的:諸如三相不平衡、無功較高、諧波超標(biāo)等需要通過投資改造才能解決缺陷。

在儲(chǔ)能電站的設(shè)計(jì)和實(shí)施中,充分采用WL技術(shù),才可以“從點(diǎn)到線---從線到面”全面提高儲(chǔ)能電站技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力以及投資收益,有效的促進(jìn)儲(chǔ)能電站的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展。

(作者宛路威、李敏曾供職過國(guó)內(nèi)著名儲(chǔ)能企業(yè) 主導(dǎo)過多個(gè)用戶側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目)

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