一、儲能變流器的結(jié)構(gòu)
儲能變流器(Energy Storage Inverter,簡稱ESI)通常由以下幾部分構(gòu)成:
直流側(cè):包括電池組、充電器、直流開關(guān)和直流濾波電容等。
逆變器:包括逆變器橋、逆變控制器、PWM模塊、濾波電容和輸出變壓器等。
控制系統(tǒng):包括功率控制器、電網(wǎng)連接控制器、電池管理系統(tǒng)(BMS)等。
通信模塊:用于與上位機進行通信、監(jiān)控和遠程控制等。
下面對各部分進行詳細介紹:
1、直流側(cè):電池組是儲能變流器的核心部件,用于儲存電能。充電器用于將電網(wǎng)中的交流電轉(zhuǎn)換為直流電,并充電到電池組中。直流開關(guān)用于控制電池組與逆變器的連接和斷開。直流濾波電容用于平滑直流側(cè)電壓,并減小電流的諧波。
2、逆變器:逆變器橋是將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的核心部件,其結(jié)構(gòu)一般采用全橋式或半橋式。逆變控制器負責控制逆變器橋的開關(guān)管,使其按照一定的PWM模式進行開關(guān),從而實現(xiàn)對輸出電壓、電流和頻率等參數(shù)的控制。濾波電容用于減小輸出電壓的諧波,提高電路的效率和穩(wěn)定性。輸出變壓器用于將輸出電壓調(diào)整到所需的電壓等級。
3、控制系統(tǒng):功率控制器用于控制逆變器的輸出功率,以滿足負載需求。電網(wǎng)連接控制器用于控制儲能變流器與電網(wǎng)的連接和斷開,以保證電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性。BMS用于對電池組的充放電過程進行管理和控制,以避免過充或過放等不良影響,從而保護電池和延長其使用壽命。
4、通信模塊:用于與上位機進行通信、監(jiān)控和遠程控制等,可以實現(xiàn)儲能變流器的遠程監(jiān)控和控制,提高儲能系統(tǒng)的可靠性和安全性。
總之,儲能變流器通過以上幾部分構(gòu)成,能夠?qū)崿F(xiàn)對電能的高效轉(zhuǎn)換、儲存和調(diào)節(jié),具有廣泛的應用前景。
二、儲能變流器的參數(shù)有哪些
儲能變流器的參數(shù)有九大類:直流輸入?yún)?shù)、電池參數(shù)、輸出參數(shù)(并網(wǎng))、輸出參數(shù)(離網(wǎng))、通訊情況、基本參數(shù)、逆變器保護、逆變器效率、法規(guī)及標準。
以最常用的單相儲能機型為例。
1、直流輸入?yún)?shù)
儲能機直流側(cè)共2路輸入組串,2路MPP追蹤,每串最大輸入電流為11A,最大輸入電壓為580V,MPPT工作電壓范圍為125~550V,在組串數(shù)量設(shè)計的時候,要考慮到到組串的開路電壓不要超過580V(考慮現(xiàn)場極限溫度),工作電壓在125~550V之間,建議額定工作電壓在360V;若采用285W的板子,建議使用20~22塊,組件容量為5.70~6.27kWp為宜)。
2、電池參數(shù)
電池的電壓為48V(額定電壓),如果用戶使用了2V,12V等電壓的鉛酸電池,可以通過串聯(lián)多塊電池的方式得到48V的電壓。
電池的容量跟電池的數(shù)量、單塊電池的安時數(shù)有關(guān),在選擇電池容量的時候要合理選型,最常見的辦法是根據(jù)用戶側(cè)的負載大小、用電時長來計算電池容量;如果負載比較大或者用電情況復雜,可以考慮到儲能機1~2天光伏發(fā)電的能力來配置電池。
電池的選型一般要考慮電池的壽命、放電深度、循環(huán)次數(shù)等因素,鉛酸電池價格較為便宜,但是電池的壽命相對較短,DOD深度較低,且鉛酸電池組充放電沒有BMS協(xié)議管理,存在不一致性,可能出現(xiàn)電池鼓包等現(xiàn)象,故不推薦使用;鋰電池價格較為昂貴,但由于有BMS協(xié)議進行充放電的管理,一般壽命較長。
電池的接線:ES電池輸入的充放電電流可達直流100A,考慮到電池到逆變器的參數(shù),一般選用25mm的直流線纜。
3、輸出參數(shù)(并網(wǎng))
儲能逆變器有兩個輸出端:
一個是并網(wǎng)輸出端,又叫on-grid端;
另一個離網(wǎng)輸出端,又叫back-up輸出端。
并網(wǎng)輸出端一定要接電網(wǎng)才有輸出,在并網(wǎng)端和電網(wǎng)之間可以接負載,叫做并網(wǎng)端負載;
當電網(wǎng)斷電的時候,這些負載不能工作(防孤島保護)。當電網(wǎng)有電的時候,光伏會優(yōu)先供負載使用,光伏不夠的時候,電網(wǎng)予以補充,對負載的容量沒有限制。
4、輸出參數(shù)(離網(wǎng))
而離網(wǎng)輸出端(back-up輸出端),Back-up端輸出電壓為220/230V,只能接負載,對于常見的負載都可以接入,負載功率受到逆變器功率的限制,一般5kW(GW5048D-ES)逆變器離網(wǎng)端最大輸出不超過4.6kW,接單個感性負載不超過1.5kW,總的感性負載不超過2.5kW。
同時還必須注意以下事項:離網(wǎng)端不能和并網(wǎng)端接在一起。多臺儲能機的離網(wǎng)端也不能接在一起。
在備用模式下,back-up由電網(wǎng)供電,突然電網(wǎng)斷電會自動切換到電池供電,并離網(wǎng)切換時間小于10ms,UPS級別響應時間,屬于不間斷電源;而很多逆變器廠家的儲能逆變器為EPS,屬于應急電源,切換時間只是小于5s。
5、通訊情況
1接BMS協(xié)議通訊,逆變器自帶3m的通訊線,默認CAN通訊;
2為DRED接口,澳洲電網(wǎng)要求;
3為RS485接口,可做第三方監(jiān)控;
4為預留接口。
WiFi模塊可實現(xiàn)本地配置,逆變器沒有按鍵和顯示屏,需要通過手機APP或平板連接逆變器的solar-wifi進行相關(guān)工作模式的設(shè)置,同時WiFi還可以像并網(wǎng)機一樣可實現(xiàn)遠程監(jiān)控。
Ezmeter口接Ezmeter表,線長10m,電表通訊為RS485通訊Ezmeter表可監(jiān)測本地負載的情況,還可以實現(xiàn)防逆流的功能(不往電網(wǎng)送電)。
6、基本參數(shù)
散熱方式——無風扇,自然散熱,超靜音(<25dB),低損耗;
安裝方式—壁掛式安裝,含背板。
防護等級——IP65(可以戶外安裝使用)
人機交互—LED燈,APP控制,逆變器上共有8個LED等,分別代表SYSTEM、BACK-UP、SOLAR、BATTERY、GRID、ENERGY、WIFI、FAULT,每個燈含義如下:
7、逆變器效率
逆變器的效率是很重要的,同時逆變器的穩(wěn)定性、保護、電磁干擾能力、輸出電壓冗余、短時過載能力、諧波諧振也是非常重要的,為此國家或者行業(yè)制定了相關(guān)法規(guī)和標準。
8、法規(guī)及標準
逆變器要并到當?shù)仉娋W(wǎng),必須符合當?shù)氐牟⒕W(wǎng)標準,安全標準和EMC標準;目前國內(nèi)暫時還沒有關(guān)于儲能的標準,并網(wǎng)的標準對儲能逆變器有諸多不適用。期待關(guān)于儲能的法規(guī)和補貼能夠早日到來。