ANPCS储能变流器在嘉兴光伏科技展示馆的应用

摘要：本文介绍了ANPCS储能变流器的定义、方案、技术参数以及产品特点，结合在嘉兴光伏科技展示馆储能系统中的应用案例，说明了储能变流器在微电网系统中改善分布式能源的间歇性、波动性，提高电网的可靠性，以及对重要负载的应急保电起到了至关重要的作用。
关键词：储能变流器  微电网  储能电站  光伏
引言  
分布式能源具有间歇性、波动性、孤岛保护等特点，分布式能源电能质量差，分布式能源设备利用率没有被充分发掘。微电网是为整合分布式发电的优势、削弱分布式发电对电网的冲击和负面影响而提出的一种新的分布式能源组织方式和结构，能有效改善分布式能源电能质量差、分布式能源设备利用率不能被充分发掘等分布式能源的不足。
微电网通过整合分布式发电单元与配电网之间关系，在一个局部区域内直接将分布式发电单元、电力网络和终端用户联系在一起，可以方便地进行结构和配置以及电力调度的优化，优化和提高能源利用效率，减轻能源动力系统对环境的影响，推动分布式电源上网，降低大电网的负担，改善可靠*性，并促进社会向绿色、环保、节能方向发展。微电网是当前国际国内能源和电力*普遍认可的解决方案。
本项目拟建设一套含分布式光伏、电池储能的微电网系统，通过低压配电柜给*负载供电，可实现对各个设备接口采集相关信息，并通过智能配电柜对各个环节进行投切，在并网及孤岛情况下实现发电、储能及负荷的控制，保持微电网系统的平衡运行。
1.项目概述
嘉兴秀洲高新区建设了一个2.9平方公里、建筑面积1.99平方公里的“光伏小镇”，该小镇围绕“光伏概念”主题进行编制，专门规划了文化休闲服务区，设置光伏科技展示馆、小镇旅游集散服务中心等设施。
其中光伏科技展示馆总建筑面积8555平方米，这座建筑还将拥有靓丽多功能的外墙，墙面由碲化镉光伏薄膜玻璃和多晶硅光伏板组成，不仅看上去非常现代化，而且还能够利用太阳能进行发电，太阳能发电总功率达到350千瓦，一部分用于建筑本身用电负荷及并网，一部分进行储能，增加储能系统能够有效提高新能源参与调峰调频能力，使新能源电站在无光情况下仍能够参与电网调节，提高电网运行可靠性，降低调频调峰成本。同时储能系统的增加能够有效缓解能源消纳问题，提高新能源利用率，提高新能源电站效益。同时大规模储能应用技术可进一步在低压配电网网络中做进一步推广应用，平抑新能源波动，改善并网点电能质量，带来良好的经济效益和社会效益。
2.储能变流器的定义
电池储能作为大规模储能系统的重要形式之一，具有调峰、填谷、调频、调相、事故备用等多种用途。与常规电源相比，大规模储能电站能够适应负荷的快速变化，对提高电力系统*稳定运行水平、电网供电质量和可靠性起到了重要作用，同时还可以优化电源结构，实现绿色环保，达到电力系统的总体节能降耗，提高总体的经济效益。
储能变流器（Power Conversion System，简称PCS）电化学储能系统中，连接于电池系统与电网（和/或负荷）之间的实现电能双向转换的装置，可控制蓄电池的充电和放电过程，进行交直流的变换，在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。
PCS 由 DC/AC 双向变流器、控制单元等构成。PCS 控制器通过通讯接收后台控制指令，根据功率指令的符号及大小控制变流器对电池进行充电或放电，实现对电网有功功率及无功功率的调节。 同时PCS 可通过CAN接口与BMS通讯、干接点传输等方式，获取电池组状态信息，可实现对电池的保护性充放电，确保电池运行*。
3.方案设计
根据嘉兴光伏科技展示馆要求，配置了一台50kW的储能变流器。
型号	ANPCS-50KT
额定有功功率(kW)	50
直流	直流电压范围(V)	280-750
	较大输入电流(A)	178
	直流稳压精度(%)	±1
	直流稳流精度(%)	±1
交流	允许电网电压范围(V)	380±10%
	允许电网频率范围(Hz)	50±1%
	交流电压THD(%)	<3%
	交流电流THD(%)	<3%
	过载能力	110%过载 2h 
120%过载 15min 
150%过载 2min
	三相输出电压不平衡度(%)	97
	输出相位偏差(%)	<3
	并离网切换时间(ms)	20
	防护等级	IP20
	噪音(dB)	<65
	冷却	风冷
	温度	-10℃~50℃ 
-10℃~40℃可正常运行 
40℃以上需降额运行
	满功率运行较高海拔(m)	2000
	尺寸
(长*深*高mm)	800*800*2260
	重量(吨)	0.8
4.产品基本控制功能及保护功能
4.1基本控制功能
?并网恒功率充、放电控制
?并网恒压限流充电 
?离网 V/F 控制 
?无功调节控制 
?并网-离网平滑切换控制 
?防孤岛保护功能及孤岛检测进行模式切换功能
?故障穿越控制功能
4.2基本保护功能
?电池极性反接保护 
?直流过压保护
?直流过流保护
?网侧过/欠压保护
?网侧过流保护
?网侧过/欠频保护
?IGBT 模块过流保护
?IGBT 模块过温保护
?变压器/电抗器过温保护
?防雷保护
?非计划性孤岛保护
5.产品优势
模*特的模式切换平滑控制技术，保证并网-离网两种模式相互切换无冲击，确保变流器可靠运行。保证变流器并网时按要求增减有功功率、无功功率；独立运行时稳定负荷电压、频率。
?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； 
?高效的矢量控制算法，实现有功、无功的解耦控制；
?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；
?在MEMS（微网能量管理系统）的调度下，主动参与电网的调峰，有效缓解大电网的压力； 
?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；
?支持微网运行，可为微网提供稳定的电压和频率支撑；
?主动式与被动式孤岛检测方法相结合，满足 UL1741 标准；
?完善的继电保护功能，有效防止逆变器的异常损坏；
?支持多种储能电池，不同的型号仅控制器的软件不同； 
?提供 CAN 、485，可与电池管理系统（BMS）、上层监控系统进行通讯；
?多台PCS可实现多机并联运行；
?支持交流侧短时短路运行模式；
?支持自同期功能；
?高可靠性机柜设计，满足不同运行区域需要。 
?主功率回路采用高可靠性功率模块。
6.应用案例
嘉兴光伏科技展示馆现场图片如右图所示：
储能变流器广泛应用于电力系统、轨道交通、**、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。
储能参与电网调频
?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。
7.结束语
嘉兴光伏科技展示馆通过增加储能系统能够有效提高新能源参与调峰调频能力，使新能源电站在无风/光情况下仍能够参与电网调节，提高电网运行可靠性，降低调频调峰成本。同时储能系统的增加能够有效缓解能源消纳问题，提高新能源利用率，提高新能源电站效益。同时大规模储能应用技术可进一步在低压配电网网络中做进一步推广应用，平抑新能源波动，改善并网点电能质量，带来良好的经济效益和社会效益。