中國儲能網(wǎng)訊：6月19—20日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會聯(lián)合江蘇省電機(jī)工程學(xué)會、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、中國能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計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)儲能技術(shù)應(yīng)用高層研討會”在蘇州市太湖假日酒店舉行。來自電網(wǎng)公司、設(shè)計院、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。
會議期間，新風(fēng)光電子科技股份有限公司市場技術(shù)顧問石廣保分享了主題報告《儲能系統(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，今天我的匯報題目是《儲能系統(tǒng)中PCS的多種解決方案》。
我的匯報分四部分，第一部分是儲能行業(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，公司簡介。
行業(yè)現(xiàn)狀主要是從電力系統(tǒng)發(fā)、輸、配、用四個方面。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的儲能電源或者是大的UPS（不間斷電源）。這個是從國家電網(wǎng)“三型兩網(wǎng)”源網(wǎng)荷儲方面進(jìn)行一個說明，從這個方面說明一下儲能的應(yīng)用。
這是儲能系統(tǒng)的三大類型，儲能裝置根據(jù)充放電速度的快慢以及儲能的容量大小分為三種類型：
第一種類型是功率型，它特點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)于一個大的UPS，不間斷電源。
對PCS（儲能變流器）來說它的區(qū)別不是太大，以上三種類型比較容易實現(xiàn)，主要還是針對儲能器件上，比如電池或者超級電容器的功率和容量大小。
儲能的形式，有機(jī)械儲能、電化學(xué)和電池儲能、超導(dǎo)儲能，電池儲能大家都比較了解，我就不再細(xì)說了。
這里有兩個圖，鉛炭電池和鋰電池從它的成本以及壽命兩個維度進(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)，特點是開關(guān)頻率低，波形差，這種技術(shù)已經(jīng)過時，現(xiàn)在不再采用了。
第二個方案是低壓并聯(lián)匯集升壓方案，這個和鎮(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。這個是兩電平的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，左邊這個是三相兩電平的拓?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)。下面這個是兩級串聯(lián)，其中增加了一級DC/DC，為什么加上這一級呢？這主要是基于咱們前端儲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，兩級和一級就是這樣的。
這個是經(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臺階，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的場合。
這個是MMC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，也就是模塊化多電平PCS系統(tǒng)，這個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點很重要的一點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。
這個是高壓級聯(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聯(lián)方案，在直流和逆變之間增加一級隔離。但是這種方式因為增加器件，可靠性會降低，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。
這個表是我對前面幾種拓?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、三電平和級聯(lián)式都是比較成熟的方案，我們可以根據(jù)現(xiàn)場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低溫超導(dǎo)儲能系統(tǒng)，它的容量是0.5兆瓦，電壓10千伏，是在甘肅白銀，實現(xiàn)了現(xiàn)場的有源濾波、無功補(bǔ)償以及有功平滑等等。
這是孤網(wǎng)發(fā)電機(jī)儲能方案，在石油鉆井或者是別的現(xiàn)場，電網(wǎng)不能延伸到的地方，它自己獨立發(fā)電，有發(fā)電機(jī)還有電動機(jī)配合的時候，由于電動機(jī)在鉆井的時候它的功率有時候比較大，要求比較穩(wěn)定，但是發(fā)電機(jī)因為慣性它不可能一下子提供出來電動機(jī)需要的功率，這樣增加一個儲能裝置，儲能和發(fā)電機(jī)配合來使用。
左上角這個電流波形圖，是發(fā)電機(jī)、負(fù)荷、儲能裝置的電流分布圖，圖中上面的是發(fā)電機(jī)波形，中間是電動機(jī)的電流波形，下面的是儲能裝置的電流波形，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)荷加重時儲能裝置放電，負(fù)荷減輕時，儲能裝置充電，右邊那個圖是負(fù)荷快速卸載的時候?qū)δ苎b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，電動機(jī)慢慢啟動，通過儲能給它供電的情況。
這個是軌道交通的電容儲能，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，通過不同的組合實現(xiàn)。
地鐵里剎車比較頻繁，牽引電量的22%是需要再生制動的，以前沒有儲能裝置的時候，需要電阻消耗掉。目前增加儲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能型。這是我們在2018年的時候現(xiàn)場回收能量的統(tǒng)計圖，從上面的圖可以看出，整個牽引電量的10%到12%可以吸收利用。因為直流母線是1500，一般情況是1600到1750伏的波動。
這是我們參加了鎮(zhèn)江101兆瓦的項目，我們現(xiàn)場提供了一些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、軌道交通還有儲能和防爆產(chǎn)品，電壓等級是400伏到35千伏都有。
公司的生產(chǎn)場景，新風(fēng)光公司生產(chǎn)面積達(dá)到8萬平。新風(fēng)光堅持請進(jìn)來和走出去這么一個方針，所謂請進(jìn)來，新風(fēng)光每季度進(jìn)行一次培訓(xùn)，邀請客戶到公司進(jìn)行較系統(tǒng)和全面的培訓(xùn)，也是客戶全面了解新風(fēng)光的一個機(jī)會，走出去就是為客戶提供陽光服務(wù)。
我的匯報完畢，謝謝大家。
