今天要谈一个电气中的窄赛道的话题,但是对于做储能一体机的设计、运维人员等我相信是有帮助的。因为自己不是专业研究储能,更多是围绕设备相关的工程实践,但是出于研发设计需要,又要学习了解,所以本篇文章也是一篇交流文章,希望储能专业人员发现不足之处给与补充或指正,共同进步!
一、一看交流侧电压等级
对于大储来说目前常用电压等级为AC690V,对应变流器直流侧一般电压为1500V(接触的集中式较多,以此为例),这个电压等级对于光伏来说也是相对常见,只不过光伏组串式较多,目前交流侧电压多为AC800V,对应逆变器直流侧电压为1500V。当然目前储能低可能由于容量还无法达到光伏的容量水平,随着后期容量增大,直流侧AC800V也将是主流水平!
这里也看一个老规范作为参考,根据《GB 51048-2014 电化学储能电站设计规范》,看一下标准电压等级都有哪些:
电化学储能接入电网的电压等级参照《GB-T 36547-2018 电化学储能系统接入电网技术规定》,注意这里只做参考,毕竟2024版标准将附录B删掉了。一般储能系统的容量和功率较大,为了降低电流、减少线路损耗,通常会选择较高的电压等级:
二、储能容量与变压器容量和储能变流器容量的配置关系
储能系统的容量配置与变压器容量和储能变流器之间有密切联系,合理配置储能系统和变压器等的容量,可以提高电网的稳定性和电能的利用效率。
(1)电池效率
充放电过程中的效率损失:电池在充放电过程中存在多种效率损失。一是电化学极化损失,当电池充电或放电时,电极表面的电化学反应速度跟不上电流的变化,导致电极电位偏离平衡电位,产生极化现象,从而造成能量损失。二是热量损失,电池内部存在电阻,包括电极材料电阻、电解液电阻等,电流通过这些电阻会产生热量,造成能量损耗。此外,还有自放电等现象。
电池效率对系统的影响:电池效率决定了储能系统能够存储和释放的有效能量。国标《GB∕T 36558-2018 电力系统电化学储能系统通用技术条件》要求部分电池效率如下:
所以对于电池容量的选择来说,我们常常会见到电池功率除倍率C要大于电池容量的1.1倍甚至更多的情况。具体取决于电池特性和设计院设计。
(2)变压器效率
变压器主要用于改变电压等级,其能量损失主要包括铜损和铁损。铜损是由于变压器绕组中的电流通过电阻产生的热量损失,与电流的平方成正比。铁损包括磁滞损耗和涡流损耗,磁滞损耗是由于铁芯在交变磁场中反复磁化过程中产生的能量损失,涡流损耗是由于铁芯中的感应电流产生的热量损失。再就是功率因数,一般储能系统中功率因数很好,0.99左右。
如果不考虑辅助变容量,整体效率98%差不多,当然具体多少与能效等级有关,更与辅助变容量有关。
(3)储能变流器效率
PCS 是储能系统的核心设备之一,主要功能是实现电池直流电与电网交流电之间的双向转换。其效率受到多种因素的影响,包括功率器件的性能、控制算法、工作状态等。这里按照《GB∕T 36558-2018 电力系统电化学储能系统通用技术条件》估算,若效率按照标准中最低值,即使不考虑功率因数都90%以下了。
好了,该说的都说的差不多了,以上数值足以进一步评估变压器容量是否够用了。