知识科普｜储能变流器PCS的三种工作模式

关键词：变流器

什么是储能系统?

储能系统是电力生产过程中一个重要组成部分。储能系统可以有效地进行削峰平谷，平滑负荷，促进可再生能源的应用；可以调峰调频，提高电力系统运行稳定性；可以有效的利用电力设备，降低供电成本。储能系统对智能电网的建设具有重大的战略意义。

图一：储能的应用场景

什么双向储能变流器?

双向储能变流器pcs是电网与储能装置之间的接口，适用于需要动态储能的应用场合（并网系统、离网系统和混合系统），在电能富余时将电能存储，电能不足时将存储的电能变流后向电网输出，或在微网中作为主电源支撑微网运行。

双向储能变流器pcs产品用于储能系统中，通过与储能组件与公共电网连接，在电网负荷低谷期，将电网中的交流电能转换成直流电能，给储能组件充电，在电网负荷高峰期，又将储能组件中直流电能转换满足电网要求的交流电能，回馈到公共电网中，起到削峰填谷的功能。保证电网的正常运行。以双向变流为基本特点，能够应用在并网和离网等场合，具有一系列特殊性能、功能的变流器。实现储能与电网的柔性接口，适合智能电网建设。

图二：引入储能系统后的智能电网图

图三：电化学储能系统机构示意图

双向储能变流器的工作原理是什么?

储能变流器的工作原理是交、直流侧可控的四象限运行的变流装置，实现对电能的交直流双向转换。该原理就是通过微网监控指令进行恒功率或恒流控制，给电池充电或放电，同时平滑风电、太阳能等波动性电源的输出。PCS采用双闭环控制和SPWM脉冲调制方法，能够精确快速地调节输出电压、频率、有功和无功功率。

双向储能变流器pcs可以通过快速的电能存储来响应负荷的波动，吸收多余的能量或补充缺额的能量，实现大功率的动态调节，很好地适应频率调节和电压功率因数的校正，从而提高系统运行的稳定性。

图四：储能双向变流器主电路拓扑

双向储能变流器的工作模式有哪些?

双向储能变流器pcs的工作模式分为并网模式、离网模式和混合模式。

1.并网模式

并网模式下包括充电功能和放电功能，此时用户可以选择自动模式和手动模式。在自动模式下，如果用户选择并网充电或放电状态，储能逆变器将以之前设定好的值对蓄电池进行充电或放电。在手动模式下，用户可以通过手动修改充电或放电电流、电压和时间值，使储能逆变器工作在设定的充电或放电状态。

并网模式中，储能逆变器连接在一个大容量公用电网中，大容量是指该电网的总容量至少比储能逆变器容量大10倍以上。并网模式的主要特征是储能逆变器必须与存在的电网频率同步。要做到与电网同步，储能逆变器相对于电网来说作为一个电流源。有些情况下，储能逆变器必须能通过无功控制为电网提供电压支持。该模式常用于削峰填谷、电力负载平衡和调节电能质量。

2.离网模式

孤岛系统是一个或多个发电系统并联形成一个局部的“微网”。孤岛系统的主要特征是局部电网与所有的大电网脱离，储能系统的额定功率与局部电网产生的总功率大致相等。在这个系统中，储能系统必须可以充当网路电源，给局部电网提供电压和频率控制。另一方面，如果一个发电装置不能与其他发电装置同步，比如一个柴油发电机连接在局部电网上，那么储能系统必须作为一个电源之同步。有些情况下，储能系统还要在作为电源和与发电装置同步之间转换。

孤岛系统的特征是储能系统与局部电网相连，这些情形可能存在于偏远山区或小岛屿。常见应用包括平滑由可变电源可变负载引起的功率波动，稳定电网，优化燃料的使用和调节电能质量。

3.混合模式

储能系统能够在并网模式和离网模式之间进行切换。储能系统处于微网中，微网与公共电网接，正常工作状态下作为并网系统运行如果微网与公共电网脱离，储能系统将工作在离网模式为微网提供主电源。常见应用包括滤波，稳定电网，调节电能质量和创造自愈网。