負(fù)荷動(dòng)態(tài)自動(dòng)跟蹤平衡型儲(chǔ)能系統(tǒng)

撰編人： 宛路威 李 敏

對(duì)行業(yè)深思、對(duì)傳統(tǒng)存疑、對(duì)真實(shí)的市場(chǎng)需求進(jìn)行探究

當(dāng)下儲(chǔ)能行業(yè)的思索與見(jiàn)解：

1、縱觀目前儲(chǔ)能行業(yè)的項(xiàng)目方案，筆者發(fā)現(xiàn)幾乎所有的儲(chǔ)能企業(yè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)都采用PCS來(lái)進(jìn)行充放電，PCS在工作過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了“充放一機(jī)”的同時(shí)，PCS也變成了一個(gè)“半在線”的單向?qū)ǖ姆茄h(huán)電路；

這種單向?qū)ǖ南到y(tǒng)，是否對(duì)實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)、微網(wǎng)、局域網(wǎng)提供可靠的幫助？

2、由于PCS的使用，傳統(tǒng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)就變成了一個(gè)超大的“充電寶”，定時(shí)、定況的設(shè)計(jì)理念局限了儲(chǔ)能系統(tǒng)的靈活性，使得“儲(chǔ)能+EPS/UPS”成為備選方案；

3、筆者多次跟北京的售電公司及用戶側(cè)托管公司溝通發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)下，售電公司、電力托管公司及用戶，更傾向于找到“一種完整的用戶側(cè)解決方案”，筆者認(rèn)為該解決方案才是真正的客戶需求；

4、筆者曾在2015年，大膽的提出過(guò)一種方案：用儲(chǔ)能系統(tǒng)替換APF、SVG和SVC，“將電路中的高次諧波回收，通過(guò)變流器存儲(chǔ)進(jìn)系統(tǒng)裝置里，再重新使用到電路里，將諧波變廢為寶；

綜上所述，筆者提出了負(fù)荷動(dòng)態(tài)自動(dòng)跟蹤平衡型儲(chǔ)能系統(tǒng)，詳情如下：

設(shè)計(jì)思路：

1、以整體電路為出發(fā)點(diǎn)，將三項(xiàng)平衡、系統(tǒng)優(yōu)化及儲(chǔ)能糅合到一起；

2、將均衡滿充考慮進(jìn)去，針對(duì)電芯一致性、電芯壽命、電芯出力等因素，提出解決方案；

3、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自支撐（亦可稱自增益），提高供電時(shí)間、電量輸出；

4、優(yōu)化電能質(zhì)量，采用各設(shè)備之間的匹配性，“用功能匹配實(shí)現(xiàn)智慧的動(dòng)態(tài)跟蹤；

5、適用于多種場(chǎng)景，園區(qū)、大工業(yè)、商業(yè)綜合體、寫(xiě)字樓、醫(yī)院、學(xué)校、數(shù)據(jù)中心、科研單位等。

“負(fù)荷動(dòng)態(tài)自動(dòng)跟蹤平衡型”儲(chǔ)能系統(tǒng)流程圖（方框圖）：

“負(fù)荷動(dòng)態(tài)自動(dòng)跟蹤平衡型”儲(chǔ)能系統(tǒng)簡(jiǎn)示

1、變壓器

2、開(kāi)關(guān)柜

3、平衡變壓器

4、整流器和充電系統(tǒng)

6、逆變器和自支撐電路

5、電池矩陣（電池簇）

8、負(fù)載

7、平衡器

注：各部分功能（紅色數(shù)字的是自有核心技術(shù)）.

負(fù)荷動(dòng)態(tài)自動(dòng)跟蹤平衡型儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)和意義

負(fù)荷動(dòng)態(tài)自動(dòng)跟蹤平衡型儲(chǔ)能系統(tǒng)關(guān)鍵部分說(shuō)明

1、變壓器： 6KV或10KV通過(guò)高壓開(kāi)關(guān)柜接到變壓器的一次側(cè)，變壓器的二次側(cè)輸出負(fù)載正常運(yùn)行所需的低壓電（一般為線電壓380V、相電壓220V）；

2、開(kāi)關(guān)柜： 為低壓控制柜，有三個(gè)功能，a、控制向負(fù)載的工頻正常供電；b、控制向“3、三相平衡變壓器”的供電；c、控制由“圖中7、平衡器”輸過(guò)來(lái)的儲(chǔ)能電能，與工頻電能并聯(lián)向負(fù)載的供電；

3、平衡變壓器。 具有兩個(gè)功能：

a、將工頻電壓變換為電池組充電所需電壓；

b、抑制諧波的產(chǎn)生，減少無(wú)功。與現(xiàn)有技術(shù)的APF、SVG和SVC相比，不僅成本比較低，而且是非電力電子裝置，運(yùn)行狀態(tài)為靜態(tài)運(yùn)行，基本無(wú)故障，除了可以減少APF、SVG和SVC等電力電子裝置運(yùn)行所需的高額的運(yùn)維費(fèi)用以外，還從根本上避免了電力電子裝置運(yùn)行故障對(duì)用戶正常用電的不良影響。關(guān)于電能質(zhì)量：現(xiàn)有技術(shù)對(duì)電能質(zhì)量的治理是將已經(jīng)產(chǎn)生的諧波等慮除，這就必然浪費(fèi)了一部分電能，減少了儲(chǔ)能電站的收益；而平衡變壓器是抑制（避免）諧波等的產(chǎn)生，它的機(jī)理不是慮除，所以基本沒(méi)有電能的浪費(fèi)，所以采用平衡技術(shù)解決電能質(zhì)量問(wèn)題與采用現(xiàn)有技術(shù)的治理方式，至少可以從三個(gè)方面大大提高儲(chǔ)能電站的收益：一、基本沒(méi)有運(yùn)維費(fèi)用；二、不會(huì)因?yàn)榘l(fā)生故障而影響用電；三、將原來(lái)需要治理的諧波等畸形電能直接提供給下游用電單位使用，不產(chǎn)生任何形式的浪費(fèi)。

4、整流器和充電系統(tǒng)： 與目前通常采用的雙向變流器相比，成本有所增加，但是通過(guò)對(duì)電池矩陣的充電的個(gè)性化管理，一方面可以使儲(chǔ)能電池矩陣的儲(chǔ)能量增加20%左右，也可以理解為：可以減少電池安裝數(shù)量的20%左右，由于儲(chǔ)能電池的成本是儲(chǔ)能電站的最大的投資內(nèi)容，所以WL技術(shù)大大降低了儲(chǔ)能電站的建設(shè)成本；另一方面可以使電池的平均使用壽命延長(zhǎng)15%左右，減少電池的更換次數(shù)，降低儲(chǔ)能電站的運(yùn)行成本，使儲(chǔ)能電站收益最大化；

5、電池矩陣（電池組）： 將谷時(shí)時(shí)段（兩次充電的儲(chǔ)能電站還包括了平時(shí)時(shí)段）的低階電能儲(chǔ)存，待到峰時(shí)時(shí)段，通過(guò)逆變器向負(fù)載供電，將谷時(shí)電價(jià)的電能用于峰時(shí)，減少峰時(shí)從電網(wǎng)的直接用電，降低用電費(fèi)用。這就是建設(shè)儲(chǔ)能電站的核心目的；

6、逆變器和自支撐電路：逆變器的基本功能是與現(xiàn)有技術(shù)基本相同的，將電池組所存儲(chǔ)的直流電能轉(zhuǎn)換成負(fù)載所需的交流電（一般為50Hz,380V或220V），向負(fù)載供電；在電池組放電的過(guò)程中，電池的電壓是在不斷下降的，雖然逆變器可以通過(guò)調(diào)整PWM的占空比適當(dāng)提高逆變生成的交流電的幅值（電壓），但是必須承認(rèn)的事實(shí)是當(dāng)電池的電壓低到一定程度時(shí)，僅僅靠調(diào)整占空比已經(jīng)無(wú)法將逆變生成的交流電的幅值（電壓）提高到足以滿足輸出的電壓，此時(shí)即是達(dá)到了電池組放電的截止點(diǎn)（注意：這個(gè)截止點(diǎn)不是指的電池的放電截止電壓），此時(shí)電池組將不再向負(fù)載供電，以等待下一次的充電。而我們這里所采用的逆變電路配置了具有電壓自支撐功能的電路，在電池組達(dá)到現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法繼續(xù)使儲(chǔ)能電池組繼續(xù)輸出電能的“放電的截止點(diǎn)”的時(shí)候，提供自增益，將電池組的電壓“撐”到可以滿足輸出的電壓，在不突破電池的放電深度底線的前提下，使儲(chǔ)能電池組所存儲(chǔ)的谷時(shí)電能更多的在峰時(shí)輸出，從而增加了儲(chǔ)能電站的收益。

現(xiàn)在大多數(shù)參與儲(chǔ)能電站的公司，事實(shí)上是很狹隘的：一是僅僅看到了峰谷差電價(jià)這一個(gè)收益點(diǎn)，二是一味的通過(guò)招標(biāo)壓低電池和配套設(shè)備的價(jià)格，各個(gè)公司大同小異毫無(wú)技術(shù)創(chuàng)意，這種僅靠客戶關(guān)系和壓低價(jià)格的低水平競(jìng)爭(zhēng)，不僅使儲(chǔ)能電站的投資收益越來(lái)越低，而且很難提高用戶進(jìn)行儲(chǔ)能電站建設(shè)的積極性，甚至阻礙了儲(chǔ)能電站的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展。

我們首先在2013年提出了利用峰谷差電價(jià)進(jìn)行局部電網(wǎng)節(jié)能改造，將低價(jià)時(shí)段的電能儲(chǔ)存起來(lái)，轉(zhuǎn)移到高價(jià)時(shí)段輸出給用戶使用，從而取得收益的設(shè)想。當(dāng)時(shí)我們就指出：

1、儲(chǔ)能電池的資金投入將是利用峰谷差電價(jià)進(jìn)行儲(chǔ)能節(jié)能改造項(xiàng)目的最大成本支出；

2、由于儲(chǔ)能電站輸出的交流電是逆變所產(chǎn)生的，而且在電池充電環(huán)節(jié)使用了整流電路，所以儲(chǔ)能電站既向電網(wǎng)回饋了大量的諸如諧波等的畸形電能，同時(shí)向用戶的下游用電設(shè)備輸出的也是含有大量諸如諧波等畸形電能的劣質(zhì)電能。而治理畸形電能的電力電子裝置，不僅成本高，而且故障率高，更不可取的是現(xiàn)有的治理方法大多是將諧波濾除，這就白白浪費(fèi)了很多的電能，進(jìn)一步降低了儲(chǔ)能電站的投資收益；

3、目前在用的低壓局域電網(wǎng)，大多數(shù)自身就有著一些的需要通過(guò)改造解決的缺陷：諸如三相不平衡、無(wú)功較高、諧波超標(biāo)等等。利用峰谷差電價(jià)進(jìn)行儲(chǔ)能節(jié)能改造，不但不能將新的缺陷疊加到用戶的局域電網(wǎng)，還應(yīng)該通過(guò)儲(chǔ)能電站的技術(shù)條件改造掉用戶局域電網(wǎng)原有的缺陷。

不管是從幾何學(xué)還是從物理學(xué)，我們都知道：三點(diǎn)才能形成一個(gè)平面。上面所提出的三個(gè)問(wèn)題，就是支撐起儲(chǔ)能電站這一平臺(tái)的三個(gè)“點(diǎn)”。

1、儲(chǔ)能電池的成本不是工程集成商所能控制的，僅僅通過(guò)招標(biāo)壓價(jià)也解決不了根本問(wèn)題。WL技術(shù)就是通過(guò)自身技術(shù)條件使儲(chǔ)能電站的電池投資減少20%以上，而且還可以大大延長(zhǎng)電池的使用壽命，再加上“自支撐（自增益）”所增加的轉(zhuǎn)移電量，這就通過(guò)自身的技術(shù)創(chuàng)意，奠定了支撐“儲(chǔ)能平臺(tái)”的第一個(gè)“點(diǎn)”。

2、我們?yōu)閃L技術(shù)而開(kāi)發(fā)的平衡變壓器可以抑制（避免）諧波等畸形電能的產(chǎn)生，它的機(jī)理不是慮除，而是將現(xiàn)有技術(shù)濾除掉的那些畸形電能“二次利用”，所以基本沒(méi)有電能的浪費(fèi)。這是通過(guò)自身的技術(shù)創(chuàng)意，解決了支撐“儲(chǔ)能平臺(tái)”的第二個(gè)“點(diǎn)”。

僅有以上“兩個(gè)點(diǎn)”，就從點(diǎn)到線的形成了高水平儲(chǔ)能電站的全新技術(shù)路線。

3、無(wú)需增加任何成本及資金投入，WL技術(shù)最大限度的解決掉了用戶局域電網(wǎng)自身原有的：諸如三相不平衡、無(wú)功較高、諧波超標(biāo)等需要通過(guò)投資改造才能解決缺陷。

在儲(chǔ)能電站的設(shè)計(jì)和實(shí)施中，充分采用WL技術(shù)，才可以“從點(diǎn)到線---從線到面”全面提高儲(chǔ)能電站技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力以及投資收益，有效的促進(jìn)儲(chǔ)能電站的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展。