中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：6月19—20日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)聯(lián)合江蘇省電機(jī)工程學(xué)會(huì)、全國微電網(wǎng)與分布式電源并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)、中國能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計(jì)院有限公司等單位聯(lián)合召開的“第三屆全國電網(wǎng)側(cè)暨用戶側(cè)儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用高層研討會(huì)”在蘇州市太湖假日酒店舉行。來自電網(wǎng)公司、設(shè)計(jì)院、系統(tǒng)集成商、電池生產(chǎn)企業(yè)、投融資機(jī)構(gòu)等單位的280余位嘉賓出席了本次研討會(huì)。
會(huì)議期間，新風(fēng)光電子科技股份有限公司市場(chǎng)技術(shù)顧問石廣保分享了主題報(bào)告《儲(chǔ)能系統(tǒng)中PCS的多種解決方案》，以下是演講全文：
石廣保：尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)、各位專家，大家下午好。我是來自新風(fēng)光的石廣保，今天我的匯報(bào)題目是《儲(chǔ)能系統(tǒng)中PCS的多種解決方案》。
我的匯報(bào)分四部分，第一部分是儲(chǔ)能行業(yè)現(xiàn)狀，這部分大家說的比較多了。第二部分，PCS的多種方案。第三，應(yīng)用案例，第四，公司簡(jiǎn)介。
行業(yè)現(xiàn)狀主要是從電力系統(tǒng)發(fā)、輸、配、用四個(gè)方面。電源側(cè)或者發(fā)電側(cè)這塊，主要應(yīng)用是電源的黑啟動(dòng)以及調(diào)頻，輸電側(cè)這塊主要應(yīng)用是調(diào)峰，配電和用電側(cè)主要是用它作為移動(dòng)的儲(chǔ)能電源或者是大的UPS（不間斷電源）。這個(gè)是從國家電網(wǎng)“三型兩網(wǎng)”源網(wǎng)荷儲(chǔ)方面進(jìn)行一個(gè)說明，從這個(gè)方面說明一下儲(chǔ)能的應(yīng)用。
這是儲(chǔ)能系統(tǒng)的三大類型，儲(chǔ)能裝置根據(jù)充放電速度的快慢以及儲(chǔ)能的容量大小分為三種類型：
第一種類型是功率型，它特點(diǎn)是的功率變化比較快，比如迅速的滿足電網(wǎng)調(diào)頻的應(yīng)用。
第二種類型是容量型，它的特點(diǎn)是容量比較大，可以起到調(diào)峰作用，功率變化不一定很快。
第三種類型是備用型，相當(dāng)于一個(gè)大的UPS，不間斷電源。
對(duì)PCS（儲(chǔ)能變流器）來說它的區(qū)別不是太大，以上三種類型比較容易實(shí)現(xiàn)，主要還是針對(duì)儲(chǔ)能器件上，比如電池或者超級(jí)電容器的功率和容量大小。
儲(chǔ)能的形式，有機(jī)械儲(chǔ)能、電化學(xué)和電池儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能，電池儲(chǔ)能大家都比較了解，我就不再細(xì)說了。
這里有兩個(gè)圖，鉛炭電池和鋰電池從它的成本以及壽命兩個(gè)維度進(jìn)行了總結(jié)，以及到2025年的預(yù)判。從2010年到現(xiàn)在，這兩種電池它的壽命提高了近三倍，成本降低了近一半。到2025年，它的電池成本下降3到5倍，壽命從2010年到2025年我們看到可以增加5到10倍。
國家政策這一塊，前面專家說的比較多了，我這里不再敘述了。
多種解決方案，第一個(gè)方案是1988年美國加州采用的一種方案，他是利用了變壓器多重化的技術(shù)，特點(diǎn)是開關(guān)頻率低，波形差，這種技術(shù)已經(jīng)過時(shí)，現(xiàn)在不再采用了。
第二個(gè)方案是低壓并聯(lián)匯集升壓方案，這個(gè)和鎮(zhèn)江去年101兆的方案一樣，這種方案比較成熟，采用的是兩電平的。這個(gè)是兩電平的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，左邊這個(gè)是三相兩電平的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。上面DC/AC這塊，直流比較穩(wěn)定的情況下可以采用這種拓?fù)浞绞?，后面加上LCL濾波就可以直接并網(wǎng)。下面這個(gè)是兩級(jí)串聯(lián)，其中增加了一級(jí)DC/DC，為什么加上這一級(jí)呢？這主要是基于咱們前端儲(chǔ)能器件的直流電壓變化范圍如果比較寬的情況下，就需要增加DC/DC，也就是斬波電路進(jìn)行直流穩(wěn)壓，穩(wěn)壓到一定程度以后， 再用DC/AC進(jìn)行轉(zhuǎn)換，兩級(jí)和一級(jí)就是這樣的。
這個(gè)是經(jīng)典的三電平電路，它和兩電平相比它的輸出電壓以及它的直流母線電壓都有一定的提升， 由于三電平輸出比兩電平多兩個(gè)臺(tái)階，這樣輸出比較好，有比較好的電能質(zhì)量和波形，也適應(yīng)直流或者交流較高一點(diǎn)的場(chǎng)合。
這個(gè)是MMC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，也就是模塊化多電平PCS系統(tǒng)，這個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)很重要的一點(diǎn)就是直流母線是共用的，雖然它的逆變模塊是串聯(lián)的，可以適應(yīng)比較高的交流電壓場(chǎng)合，比如10kV，由于直流母線是共用的這種特性，所以這并不是目前最適合的方式。
這個(gè)是高壓級(jí)聯(lián)式直掛型方案，他是從比較成熟的高壓變頻器和高壓SVG演化而來，從這個(gè)圖中可以看到左邊是SVG的方案，右邊是PCS的方案，區(qū)別呢，無非就是把電容和電池組進(jìn)行了調(diào)換，電池組與前面說到的低壓方案一致，有比較成熟的技術(shù)，再加上SVG比較成功的級(jí)聯(lián)方案，兩種成熟的方案結(jié)合在一起也是比較成熟的方案，這種方案可以滿足高壓的需求，6kV、10kV或者35kV都可以。
有的人又提出了另一種級(jí)聯(lián)方案，在直流和逆變之間增加一級(jí)隔離。但是這種方式因?yàn)樵黾悠骷?，可靠性?huì)降低，一般也不采用這種方案。
這是我新風(fēng)光的幾種功率模塊的圖片。
這個(gè)表是我對(duì)前面幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的總結(jié)，并網(wǎng)電壓兩電平最高可以達(dá)到380V，三電平可以達(dá)到1140V，級(jí)聯(lián)可以達(dá)到35千伏，多電平的MMC的方案可以達(dá)到35kV，但是它尚不成熟。從容量范圍看，兩電平可以到一兆瓦，三電平可以到數(shù)兆瓦，級(jí)聯(lián)式可以到數(shù)十兆瓦。從技術(shù)成熟度看，兩電平、三電平和級(jí)聯(lián)式都是比較成熟的方案，我們可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求配置不同的方案。
第三部分是應(yīng)用案例，這是2011年新風(fēng)光和中科院電工所做的一個(gè)低溫超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)，它的容量是0.5兆瓦，電壓10千伏，是在甘肅白銀，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)的有源濾波、無功補(bǔ)償以及有功平滑等等。
這是孤網(wǎng)發(fā)電機(jī)儲(chǔ)能方案，在石油鉆井或者是別的現(xiàn)場(chǎng)，電網(wǎng)不能延伸到的地方，它自己獨(dú)立發(fā)電，有發(fā)電機(jī)還有電動(dòng)機(jī)配合的時(shí)候，由于電動(dòng)機(jī)在鉆井的時(shí)候它的功率有時(shí)候比較大，要求比較穩(wěn)定，但是發(fā)電機(jī)因?yàn)閼T性它不可能一下子提供出來電動(dòng)機(jī)需要的功率，這樣增加一個(gè)儲(chǔ)能裝置，儲(chǔ)能和發(fā)電機(jī)配合來使用。
左上角這個(gè)電流波形圖，是發(fā)電機(jī)、負(fù)荷、儲(chǔ)能裝置的電流分布圖，圖中上面的是發(fā)電機(jī)波形，中間是電動(dòng)機(jī)的電流波形，下面的是儲(chǔ)能裝置的電流波形，從圖中我們可以看出，基本上是上面的和下面的相加等于中間的，負(fù)荷加重時(shí)儲(chǔ)能裝置放電，負(fù)荷減輕時(shí)，儲(chǔ)能裝置充電，右邊那個(gè)圖是負(fù)荷快速卸載的時(shí)候?qū)?chǔ)能裝置進(jìn)行充電的波形，左下角是加載的過程，剛開始負(fù)荷加了以后，電動(dòng)機(jī)慢慢啟動(dòng)，通過儲(chǔ)能給它供電的情況。
這個(gè)是軌道交通的電容儲(chǔ)能，主要是有直流斷路器柜、隔離開關(guān)柜、DC/DC變流器柜、超級(jí)電容柜，這是目前很認(rèn)可的。
這種裝置的參數(shù)功率單元可以從250千瓦到500千瓦，整機(jī)功率到200千瓦到5000千瓦，通過不同的組合實(shí)現(xiàn)。
地鐵里剎車比較頻繁，牽引電量的22%是需要再生制動(dòng)的，以前沒有儲(chǔ)能裝置的時(shí)候，需要電阻消耗掉。目前增加儲(chǔ)能裝置或者逆變裝置以后可以把這部分能量吸收利用掉。
這是地鐵上三種再生能量的處理方式，電阻能耗型、逆變吸收型以及電容儲(chǔ)能型。這是我們?cè)?018年的時(shí)候現(xiàn)場(chǎng)回收能量的統(tǒng)計(jì)圖，從上面的圖可以看出，整個(gè)牽引電量的10%到12%可以吸收利用。因?yàn)橹绷髂妇€是1500，一般情況是1600到1750伏的波動(dòng)。
這是我們參加了鎮(zhèn)江101兆瓦的項(xiàng)目，我們現(xiàn)場(chǎng)提供了一些SVG的設(shè)備，提供了十套，2兆到5兆都有。
下面簡(jiǎn)單的介紹一下我們公司。新風(fēng)光是世界五百強(qiáng)企業(yè)兗礦集團(tuán)控股的集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)于一體的高新技術(shù)企業(yè)。公司參與了軌道交通和變頻器的國家標(biāo)準(zhǔn)的起草和審定，大家知道軌道交通要求是比較嚴(yán)格的，國家標(biāo)準(zhǔn)的起草我們是發(fā)起單位。
新風(fēng)光也注重和各大院校進(jìn)行合作，公司產(chǎn)品主要有四大類，變頻、電能質(zhì)量、軌道交通還有儲(chǔ)能和防爆產(chǎn)品，電壓等級(jí)是400伏到35千伏都有。
公司的生產(chǎn)場(chǎng)景，新風(fēng)光公司生產(chǎn)面積達(dá)到8萬平。新風(fēng)光堅(jiān)持請(qǐng)進(jìn)來和走出去這么一個(gè)方針，所謂請(qǐng)進(jìn)來，新風(fēng)光每季度進(jìn)行一次培訓(xùn)，邀請(qǐng)客戶到公司進(jìn)行較系統(tǒng)和全面的培訓(xùn)，也是客戶全面了解新風(fēng)光的一個(gè)機(jī)會(huì)，走出去就是為客戶提供陽光服務(wù)。
我的匯報(bào)完畢，謝謝大家。
