储能系统简介及断路器供电建议
发布时间:2022-03-02       来源:      点击:403
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根据国家3060”双碳远景目标的规划,在“十四五”期间,将单位GDP能源消耗降低13.5%,单位GDP二氧化碳排放降低18%。为此,风力、光伏等清洁新能源将会得到大力发展,但风光发电波动性大,必须引入足够的储能系统进行调节,使其与负载匹配。如图1,展示了在从发电、输电到用电的完整能源链条中,各个位置所配置的储能系统,及其对于电网调度的作用曲线。

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风力、光伏发电储能

电网、工业储能

充电站储能

家庭储能

储能系统在电网中的配置及作用

  储能系统种类多,其中电池储能系统由于具备能源利用效率高、使用灵活、响应速度快等优点,目前正得到大力推广,图2为典型的机柜式电池储能系统。

电池包(PACK#1 …… #N

电池包管理单元(BMU

储能系统

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……

图片10.png 

机柜式电池储能系

  统以兼具市电交流输入和光伏直流输入的家庭储能产品为例做简要介绍,如图3,电池储能系统可看做是由三个部分组成的:双向功率转换单元,电池包单元和管理单元。

图片11.png 

电池储能系统的功能框图

功率转换单元:通常由充电模块和逆变模块组成,是能够单独工作的独立模块。充电模块把从电网(通常是电网负荷少的谷值时候,电费便宜)或者光伏板(有太阳光的时候)的能量,以化学能的形式存储在电池里面。当需要储能系统放电时,逆变模块将电池里面的化学能转换为交流电输出,供给用电设备使用。

电池包单元:每个电池包都能看成独立的模块,根据系统需要,多个电池包像积木一样搭起来,获得不同的母线电压和系统容量。在电池包内部,多节电池单体串联在一起,并由BMS(电池管理系统)进行管理。若电池单体电压为4.2Vdc,16节单体串联,则电池包的输出电压为67.2Vdc。

管理单元:管理单元将功率转换单元和电池包单元连接起来,组成完整的系统,其工作包括:监控电池包单元,连通或断开母线,收发遥控信号,状态显示等。管理单元和其他两个单元通过母线连接,其供电最适合通过母线直接取电。

电池包母线电压范围取决于电池包电压和所串联的个数,若电池包个数为2到10个,电池单体最低电压3.4Vdc,则母线电压范围为108-672Vdc。广州冠图电子针对储能系统专门开发出从电池包母线直接取电的电源模块,GH60-V2Sxx-L60W)和GH25-V2Sxx-L25W),输入电压范围为100-1000VDC,具备12V24V等多个输出电压等级(并可根据客户要求定制输出电压)。相对于市电取电方案,母线取电方案解决了在市电断电时候的辅助供电问题,并支持储能系统工作于完全离网的状态。另外,广州冠图电子提供专业的定制电源服务,根据客户储能系统的具体要求,为客户开发最合适的辅助电源。

在储能系统中,电池包单元和功率转换单元一般会通过断路器连接起来,由于断路器功耗比较大,是内部主要的耗能元件。储能系统本身就是用来存储能量的,自然希望自身损耗越小越好。

某款1000V/300A直流断路器的线圈参数如下表所示:

线圈参数

额定工作电压

24VDCUs

工作电压范围(20

Us85% - Us110%

吸合电压(20

Us75%Max

保持电压(20

Us85%Min

释放电压(20

Us10%Min

最大启动电流(20

2.0A

保持功率(20

6W

 

在断路器吸合后,如果维持电压能降低,维持功耗也随之降低。如图4,实测上述断路器,若将维持电压从24V降低到18V,维持功耗将从大于5W降低到略小于3W,能节省功耗2W以上,降幅超过40%

图片12.png 

某款直流断路器的实测功耗曲线

储能系统维持自身供电的能量来源于电池,任何节省下来的功耗都是弥足珍贵,值得去“抠”的。而降低断路器的维持电压,将是可选方法之一。








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