登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
图1 DC/AC 单级结构
图2 DC/DC+DC/AC 双极式结构
受电池串联规模的制约,两电平储能PCS直流侧电压600~800 V,均采用低压并网,多用于低压220/380 V场合。因此单机容量较小,从几千瓦到兆瓦,其中绝大多数不超过500 kW。在需要大容量的场合采用多PCS并联提高储能系统容量,利用升压变压器并入中压电网。两电平储能PCS多采用LCL滤波以改善并网电流质量同时降低成本和减小体积,其控制环路阶数高,控制复杂,在弱电网下多机并联容易产生稳定性问题。
4.2 三电平PCS
为提高储能单机容量和改善电能质量,学者对三电平变流器在电池储能方面的应用展开了研究。三电平储能变流器需要对注入直流中性点的平均直流电流进行控制以取得对上下电池组的均衡。在相同的器件条件下,三电平储能变流器可以得到比两电平储能变流器更高的输出电压和更高的容量,直接输出电压可以达到数千伏,单机容量可达数兆瓦,适合单机容量需求较大的场合。
目前三电平储能PCS尚处于研究阶段,未见实际应用的报道。
4.3 级联H桥多电平PCS
多电平PCS又分为级联H桥(cascaded H bridge,CHB)和模块化多电平(modular multilevel converter,MMC)2种。CHB和MMC结构具有高度模块化的特点、优良的输出特性和简单的电压扩展方式。基于上述2种结构的PCS对功率的控制粒度为一个子模块,可从电路控制的角度促进电池的梯次利用。在某一子模块故障时将其旁路可实现冗余容错运行。通过对不同子模块的差别化控制,该结构还可以现实BESS的相内均衡和相间均衡。
日本学者于2008年对CHB拓扑结构应用于电池储能进行了研究,搭建了200 V/10 kW/3.6 kWh的实验室验证系统,验证了功率控制和相内、相间的均衡控制。CHB-BESS拓扑结构见图3。
图3 CHB-BESS拓扑结构图
在此基础上,2014年进一步实现了500 kW/1.5 kV的级联H桥电池储能系统(cascaded H bridge based battery energy storage system,CHB-BESS),该CHB-BESS三相星形连接,每相6个子模块,通过1.5 kV/6.6 kV升压变压器并网。其CHB-BESS采用PCS和储能电池分别集中布置,其CHB结构的PCS见图4。
图4 日本500kW/1.5kV CHB结构PCS
CHB-BESS无公共直流母线,故只能应用于交流电网。国内外众多学者对CHB-BESS展开了研究。
中国南方电网公司2014年在深圳宝清电池储能站建设了2 MW/10 kV无变压器直接中压并网的CHB-BESS,效率达98.3%。文献[15-18]对其主电路设计、功率控制、冗余控制和SOC均衡进行了研究,同时指出:不经过工频变压器而把储能系统直接接入中压电网,减小了损耗并降低了成本,该结构单机容量可达10 MW以上,易于实现储能系统的大容量化。文献[19]对该CHB-BESS可能的接地故障、影响范围及其保护进行了初步分析。
与日本CHB-BESS不同,宝清储能站的CHB-BESS采用电池分散布置的方式,其储能电池与对应的PCS功率模块就近布置在一起,以尽可能减小直流侧分布参数及其影响。宝清电池储能站见图5。
图5 深圳宝清电池储能站CHB-BESS
从研究与应用情况看,对CHB-BESS的研究比较多,工程上也有应用,但仍有一些不足。目前,CHB-BESS的相内均衡控制和相间均衡控制均是在输入/输出参考功率的基础上产生偏差功率来实现,即均衡必须在输入输出功率的过程中完成,这决定了CHB-BESS只能运行时均衡,而不能离线均衡,故均衡控制的灵活性受到一定的限制。
另一方面,CHB-BESS的特点和潜力尚未得到充分挖掘。利用其模块化结构的特点进行不同批次电池、不同类型电池混用的电池梯次利用的研究尚未深入展开。
4.4 模块化多电平PCS
模块化多电平电池储能系统(modular multilevel converter based battery energy storage system,MMC-BESS)在规模化电池储能中是非常有前景的拓扑结构,目前相关研究包括配合光伏发电接入、作为电动汽车充电站能量缓冲器和牵引系统等。
MMC-BESS有2种布置电池的形式:在公共直流母线集中布置和子模块中分散布置。文献[20]将MMC-BESS与光伏结合,在MMC子模块的直流侧接入分布式光伏,在公共直流母线上集中储能。文献[23-24]分析对比了MMC公共直流母线直接集中布置储能电池、MMC分散布置储能电池以及CHB-BESS的性能,仿真结果显示MMC分散布置储能电池效率最优,CHB-BESS效率次之,MMC公共直流母线上直接集中布置储能电池效率最低。
根据功率流向,MMC-BESS有着12种不同的运行方式,较MMC-HVDC复杂很多,其控制策略需要进行深入细致地研究。
图6为储能电池分散接入的MMC-BESS拓扑结构图。由于MMC结构中每个子模块均是可控的,因此MMC-BESS对电池的功率控制粒度为一个子模块。
图6 储能电池分散布置的MMC-BESS拓扑结构图
MMC-BESS作为MMC与电池储能的结合,虽然与柔性直流输电同为模块化多电平的结构,在技术方面与MMC有很多相同之处,但其子模块电路结构不同,模块数量差异大,在调制方法、子模块均衡、子模块控制、主电路电压等级与参数设计等方面有其特殊之处。
文献[26]对MMC-BESS的功率控制、模块均衡、桥臂均衡、相间均衡以及均衡增益的限制进行了理论分析和仿真,其采用的均衡控制原理与CHB-BESS的均衡思路相同。文献[27]对两级式MMC-BESS的调制、功率控制、电池均衡和冗余控制进行了研究。其均衡功能利用子模块的冗余功能来实现,具体为:对SOC最大的子模块冗余退出充电,对SOC最小的子模块冗余退出放电,从而实现SOC的均衡。文献[28]对MMC-BESS的调制,相间均衡,功率控制策略进行了研究,其相间均衡利用公共直流母线的环流控制实现。
将光伏组件接到MMC-BESS直流端,直流端口采用变电压运行实现光伏发电的最大功率跟踪,通过一级功率变换即可实现光伏发电和电池充放电控制功能,提高了光伏发电和储能的综合效率。
与基于H桥级联的储能系统一样,MMC结构储能系统PCS控制粒度为一个储能模块。应用于中低压微网/配电网时,通过增加每相模块的数量,可以使得单个模块的电压等级降低到100 V以内,甚至48 V、36 V或24 V。模块电压的降低增加了对电池管理的细粒度,降低了电池管理系统的压力。在模块内部这种低电压场合,功率MOSFET较IGBT在效率上更具优势。由于单个模块电压的降低,模块功率的减小,可以采用软开关技术进一步提高储能系统的效率。
因避免了电池的直接串并联,以模块的形式隔离了电池特性的差异,即使各个模块中采用不同类型的电池,只要辅以合适、完善的电池管理系统,甚至电池容量不同也可以在MMC结构的储能系统中混合使用。
5 结语
大规模电池储能系统的工程设计和应用中,选择何种技术路线,除了考虑技术的先进性,整体成本和技术的成熟度也是至关重要的因素。合理的电池梯次利用可以有效降低电池全寿命周期成本,有利于电池储能的推广应用。
电池储能系统的拓扑结构决定了电池储能应用的电气规模和性能。两电平PCS技术单机成熟度最高,但单机容量小,大规模并联时PCS之间相互影响造成的稳定性问题短时难以解决。
从拓扑结构特点和级联H桥在相关领域的应用来看,CHB结构PCS单机容量在并网电压为10 kV时可以达到10~20 MW,在并网电压为35 kV时,单机容量可达40~50 MW,因此构成大规模电池储能系统所需机组少。且由于CHB-BESS仅需采用电感并网,单机控制模型的阶数低,并联运行时储能站控制环路模型与耦合也远远低于小容量电池储能系统的低压并联时的情况,不易发生稳定性问题。
基于MMC的PCS构成的MMC-BESS尚处于研究起步阶段,多数研究是参照对MMC-HVDC的研究移植而来。鉴于MMC-BESS的运行和控制有其特殊性且其运行模式远较MMC-HVDC复杂,目前对MMC-BESS 的研究尚不全面。
无论是CHB-BESS,还是MMC-BESS,其共同的特点是以模块的形式隔离了电池特性的差异。实现相同容量时,MMC-BESS和CHB-BESS比两电平BESS的电池串并联规模要低一个数量级,这在细化电池管理的同时,极大地降低了电池均衡的压力。反之,在相同的电池串并联规模下,MMC-BESS和CHB-BESS可实现比两电平BESS高出一个数量级的容量。得益于模块化拓扑具有对各个子模块相对独立的功率控制能力,使得在各子模块中采用不同梯次和不同类型的电池成为可能。
作者简介:
凌志斌,男,博士,副教授,从事电池储能系统和新能源发电技术方面研究工作。
黄中,男,硕士研究生,从事电池储能技术方面研究。
田凯,男,硕士研究生,从事电池储能技术方面研究。
引文信息
凌志斌,黄中,田凯.大容量电池储能系统技术现状与发展[J].供用电,2018,35(9):3-8,21.
LING Zhibin,HUANG Zhong,TIAN Kai,et al. The state of art and trend of large scale battery energy storage system technology[ J]. Distribution & Utilization,2018,35(9):3-8,21.
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
6月24日,伦敦——“伦敦气候行动周”期间,全球领先的循环经济倡导机构艾伦·麦克阿瑟基金会(EMF)与宁德时代就“全球能源循环计划”愿景达成高度一致——推动电池循环经济全面落地,同时助力新电池生产彻底摆脱对原生矿产资源的依赖。“在全球范围内,循环经济正从理念迈入系统实践的新阶”艾伦·麦
面向加快建设新型能源体系、新型电力系统的国家重大战略需求,可深度调峰的灵活性煤电起到了促进电网接纳高比例新能源,同时保障电力系统安全、经济、低碳运行的关键作用。国务院《2030年前碳达峰行动方案》明确,推动煤电向基础保障性和系统调节性电源并重转型。煤电灵活性改造工作的不断推进,为加快
6月26日,新疆油田新能源及配套煤电、碳捕集一体化项目(二期)136万千瓦光伏项目光伏发电工程EPC总承包中标候选人公布,项目分为6个标段,规模合计1.36GW。本次标段1-标段5公布中标候选人,标段6暂未公布中标候选人。中标候选人分别为中国能源建设集团湖南火电建设有限公司、中国电建集团贵阳勘测设计
6月21日,水电十四局承建的黄龙抽水蓄能电站项目输水发电系统土建、机电及金属结构设备安装工程项目开工仪式在甘肃省天水市举行,工程正式进入实质性建设阶段。黄龙抽蓄电站是《抽水蓄能中长期发展规划(2021年―2035年)》中甘肃省抽水蓄能“十四五”规划重点实施项目之一,同时也是甘肃省装机容量最
为推动国家能源规划、政策和项目落实,按照国家能源局规划监管工作要求,湖南能源监管办建立健全湖南“十四五”能源规划重点项目建设进度监测机制,分月开展监测分析,督促协调重点项目按规划推进落实。现将2025年6月监测情况简要通报如下:截至2025年5月底,纳入监测机制的能源建设项目计划投资共3395
“十四五”以来,交通运输部深入贯彻落实党中央、国务院决策部署,统筹推进交通运输节能减排和环境保护工作,加快推动行业绿色低碳转型。一、系统谋划交通运输领域节能降碳工作制定碳达峰碳中和交通运输领域“1+N”政策体系,会同国家发展改革委、工业和信息化部联合制定《交通运输领域绿色低碳发展实
北极星售电网获悉,6月26日,工业和信息化部办公厅印发《关于深入推进工业和信息化绿色低碳标准化工作的实施方案》的通知。文件提出,加强绿色低碳产业培育标准引领。加快工业绿色微电网、工业领域清洁低碳氢应用、中低温余热余能高效利用、超长寿命高安全性储能电池等多能互补利用标准制修订,加大工
随着近年发展,光伏发电占比越来越高,极大得影响了电力调度和电力现货交易策略,甚至有交易员认为,“现货玩的是天气预报和负荷猜心术”。而0-4小时的光伏发电,非常容易受到云量的突变影响。从当前的观测及预测手段看,主要来自三类设备,但都存在或多或少的问题:·地面辐射计,只能满足局地实时观
进入智能化时代,当每度电都学会“思考”,能源系统的变革才真正开始。今天,在全球能源结构与电力系统转型的浪潮中,人工智能(AI)技术正成为不可或缺的关键“破局者”,让能源系统迎来前所未有的“数字觉醒”。6月20-21日,以“人工智能深化协同,能源科技求索创新”为主题的2025国家能源互联网大会
比攀峰更难的,是于挫败后重新鼓起再战的勇气;而比重拾勇气更显不易的,是历经狂风暴雨洗礼后,仍能再度傲然屹立于行业之巅。回望光伏行业数十年的风云变幻,几番大浪淘沙,无数企业在残酷的市场竞争中折戟沉沙,能够重燃生命力的企业寥寥无几,英利能源当为其一。01重返巅峰的“三驾马车”提及英利,
赣锋锂业6月25日在2024年年度股东大会上表示,公司已形成固态电池全链路布局,覆盖硫化物电解质及原材料、氧化物电解质、金属锂负极等关键环节。公司同步推进硅基与锂金属负极双路线,其中400Wh/kg电池循环寿命突破800次并完成工程验证;首款500Wh/kg级10Ah产品实现小批量量产。硅基体系实现320-450Wh/
2025年6月19日,欧洲议会在法国斯特拉斯堡通过《清洁工业协议决议》及《电网自主倡议报告》,旨在推动欧盟工业脱碳进程并提升能源系统灵活性。《清洁工业协议决议》核心内容该决议聚焦工业部门的绿色转型,提出以下措施:能源成本降低:通过《可负担能源行动计划》推广清洁能源,目标到2030年将欧盟能
德国正在北莱茵-威斯特法伦州靠近荷兰边境的明斯特兰地区规划建设该国最大的电池储能项目之一。据三家参与该项目规划的公司介绍,瓦尔特罗普电池公园的装机功率将达到900MW,储能容量为1,800MWh。这三家公司分别是德国资产管理公司Luxcara、公用事业公司Trianel,以及瑞士公司BKW。目前,Luxcara已经收
受供需突变、债务高企、技术竞争力不足、供应链脆弱、地缘政治加剧贸易与投资不确定性等多重因素冲击,锂电产业链公司正经历前所未有的生存挑战,行业分化加剧,洗牌步入深水区,一场关乎存续与出局的战役已经打响。“红海”搏杀从高歌猛进到销声匿迹2025年全球电池行业破产、退市事件频发。在国际市场
北极星储能网获悉,6月25日,同心县桃山150MW/300MWh储能电站项目一标段入围公示。评标委员会推荐的前五名入围单位分别为上海电气电力电子有限公司、北京四方继保自动化股份有限公司、深圳市禾望科技有限公司、苏州汇川技术有限公司、天津瑞源电气有限公司。据招标公告显示,项目招标人为西藏树叶电源
回首储能行业刚被抽离政策拐杖之初,整个市场不乏犹疑、焦虑的声音。一方面,以低质产品进行低价竞争得以存活的储能企业陆续黯然离场;另一方面,储能在趋向市场化后更加聚焦价值重构,储能企业也在兼顾安全、效率与成本中愈发“求真”,迸发活力。价值导向下,直面储能安全2024年工信部发布的强制性国
北极星储能网获悉,6月25日消息,康能新能源公司打造的“光储充放”V2G综合充电站正式运营。该充电站位于康巴什区青春山街道办事处西侧停车场内,划分了慢充、快充和超充区域,可同时满足56台新能源汽车即插即用,最快15分钟充电80%,并通过智能调度系统,优化充电排队效率。站内安装了2台双向充放电一
6月25日,TV南德意志集团(TV南德)向海辰储能颁发基于IEC62443-4-1标准的工业信息安全TVSDMark认证证书。这一认证标志着海辰储能自主研发的BMS平台系统在网络安全性与全球合规性方面达到国际领先水平,进一步夯实公司在全球储能市场的竞争力。颁证仪式值得注意的是,公司近期还通过了ULSolutions基于I
北极星储能网获悉,6月25日,卧龙新能在投资者互动平台上表示,公司舜丰电力的包头达茂旗新能源加储能构网型试点示范项目己通过有关部门审批,计划于2025年完成建设并实现并网。该项目为保障性风电项目,总装机容量500MW,项目建成后由公司自主运营,并网运行后年发电量约16至18亿KWh。该项目包含50台
北极星储能网获悉,6月24日下午,江苏山阳镇与中车株洲电力机车研究所有限公司合作投资的中车储能集成二期PACK生产线项目签约仪式在广州举行。该项目计划总投资5亿元,其中固定资产投资2亿元,项目将入驻县经济开发区低碳产业园,厂房面积1.5万平方米。项目投产后预计达到年产16亿元的规模,一期二期项
时光奔涌向前,2025年已悄然过半。这半年,科林电气以“智慧能源创新者”之姿,在全球能源变革中破浪前行,交出一份亮眼答卷。订单攻坚,市场拓展的“科林速度”国内市场持续深耕:▶科林电气在南方电网2024年配网设备招标中斩获3.69亿元大单;▶在数据中心、储能等战略领域深入布局并取得显著成果。海
北极星储能网获悉,广东电网公司2025年配网分布式电化学储能系统专项招标(二次招标)中标结果(采购编号:CG0300022002022130)发布,该项目南方电网电力科技股份有限公司中标。
德国正在北莱茵-威斯特法伦州靠近荷兰边境的明斯特兰地区规划建设该国最大的电池储能项目之一。据三家参与该项目规划的公司介绍,瓦尔特罗普电池公园的装机功率将达到900MW,储能容量为1,800MWh。这三家公司分别是德国资产管理公司Luxcara、公用事业公司Trianel,以及瑞士公司BKW。目前,Luxcara已经收
当地时间6月21日,2025年非洲能源论坛期间,中国能建与英国独立发电商Globeleq签署非洲单体规模最大电池储能电站——南非红沙153MW/612MWh电池储能项目EPC合同,实现了南非市场新突破。项目位于南非北开普省阿平顿市东南约100公里,是南非首轮电池储能独立发电商采购计划项目之一。工程内容包括储能电
2025年年初,高盛集团(GoldmanSachs)在其发布的报告中指出:电池储能系统(BESS)正成为全球电池市场的核心增长点。报告数据显示,BESS市场份额已从五年前的5%上升到2024年的25%,到2030年预计将累计装机3.2TWh,是市场此前预期(300GWh)的10倍,年复合增速达到70%。高盛判断,储能行业将走向更强的
北极星储能网讯:6月17日,广州市发展和改革委员会公示广州市节能减排技术应用典型案例(2025年),本次入围9个,与能源相关的3个,包括光储充氢、综合能源等。其中广州发展新能源集团股份有限公司申报的广州发展南沙电动汽车充电站光储充一体式站点项目入围。广州发展南沙电动汽车充电站光储充一体式
国际油服巨头要用百亿家产,换一张“新船票”!(来源:石油Link文|木兰)国际油价波动、能源转型加速、传统油气投资放缓……多重压力下,全球油服行业正经历一场深刻的战略调整。2025年6月,油服巨头贝克休斯宣布以11.5亿美元的价格,将旗下精密传感器与仪器(PSI)业务出售给工业制造集团克兰公司(C
据外媒报道,可再生能源开发商SMTEnergy公司携手公用事业厂商CenterPointEnergy公司以及建筑商Irby公司,计划在美国德克萨斯州部署160MW/320MWh的HoustonIV电池储能系统,日前,该项目已经破土动工。该项目计划在德克萨斯州电力可靠性委员会(ERCOT)服务的休斯顿地区部署,预计将于今年7月初竣工。Irb
根据美国能源信息署的预测,美国开发商计划到2028年向电网增加18.7吉瓦(GW)的天然气联合循环发电能力,其中4.3吉瓦已处于建设阶段。尽管自2016年以来,天然气发电在美国的发电量中一直位居首位,但2024年几乎没有新的天然气发电能力投入运行。(来源:国际能源小数据作者:ESmallData)联合循环燃气
2025年4月,西班牙全国范围内意外停电,此后西班牙继续推动太阳能利用,实现永不枯竭的能源未来。在短短几个月内,西班牙批准了超过65吉瓦的太阳能项目,启动了新的氢能和电池储能试点项目,并增加了对全球聚变研究的支持。西班牙希望打造一个无需进口能源、无需靠天的发电、储能和维持能源的电网。对
在全球能源加速向绿色、低碳、可持续转型的背景下,储能行业正迎来前所未有的发展机遇与挑战,如何深化产业链合作成为重塑储能产业格局的关键路径之一。SNEC展会期间,采日能源与多家行业知名企业进行战略合作签约,旨在通过优势互补,共同应对市场挑战,把握发展机遇,开启合作共赢的新篇章。一系列战
2025年6月11日至13日,全球新能源行业盛会——第十八届(2025)国际太阳能光伏和智慧能源&储能及电池技术与装备(上海)大会暨展览会(简称SNEC)在上海举行。作为行业发展的风向标,中国质量认证中心(CQC)在本届展会上重磅颁发多张行业首张/首批认证证书,并与产业链龙头企业达成系列战略合作,覆盖
北极星储能网获悉,6月17日,首航高科新疆乌什5万千瓦/40万千瓦时磷酸铁锂电化学独立储能项目开工仪式在阿合雅镇举行。项目计划总投3.95亿元,计划新建50MW/400MWh独立储能电站,含储能工程、开关站、送出工程等。工程总占地面积37.13亩,计划工期6个月,拟于年底建成并网。项目建成后,预计实现年产值
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!