光伏储能系统的构建与技术要求

　　目前储能系统基本都采用模块化组件系统方案，为了兼顾分布式电源储能和规模并网储能的应用，储能系统最适宜采用的方式就是模块化组合搭建方式，主要包括电池组(模块)、电池管理系统(BMS)、双向储能逆变器、监控(主机)保护系统四个部分。这个储能系统主要用于平抑光伏、风力等有间歇性分布式发电的波动，改善电网对新能源电力的吸纳能力，同时具有对电网的削峰填谷作用。

　　为了实现储能技术在光伏并网发电系统的广泛应用，对储能系统的技术要求主要有以下几个方面。

　　(1)储能电池

　　用于光伏并网发电的储能装置往往工作在比较恶劣的环境下，而且，受光伏发电输出不稳定的影响储能系统的充放电条件也比较差，有时甚至需要频繁的小循环充放电。因此，储能电池必须满足以下要求:①容易实现多方式组合，满足较高的工作电压和较大的工作电流;②电池容量和性能可检测和可诊断，使控制系统能在预知电池容量和性能的情况下实现对电站负荷的调度控制;③具备高安全性、高可靠性，在正常情况下，电池使用寿命不低于15年。在极限情况下，即使发生故障，电池也应在受控范围内，不应该发生爆炸、燃烧等危及电站安全运行的事故;④具有良好的快速响应和大倍率充放电能力，一般要求达到5~10倍的充放电能力;⑤要具有较高的充放电转换效率，易于安装和维护，具有较好的环境适应性，较宽的工作温度范围;⑥符合环境保护的要求，在电池生产、使用、回收过程中不对环境产生破坏和污染。

　　目前，电化学储能技术的发展进步很大，以锂离子电池、铅炭电池、液硫电池为主导的电化学储能技术在安全性、能量转换效率和经济性等方面均取得了重大突破，并逐步得到推广应用

　　(2)电池管理系统(BMS)

　　为了使储能装置实现最长的使用寿命、最大的能量输出以及最优的使用效率，需要针对储能装置的特点设置适用于分布式光伏发电系统的充放电和均衡保护管理策略。

　　以目前已经得到推广应用的锂电池储能装置为例，储能电池模块往往由几十串甚至几百串以上的电池组构成。电池在生产和使用过程中，会造成电池内阻、电压、容量等参数的不一致，这种差异表现为电池组充满电或放完电时串联电芯之间的电压不相同，或能量不相同。这种情况使得部分电芯在充电的过程中会被过充，而在放电过程中电压过低的电芯有可能被过放，从而使电池组的离散性明显增加。局部电芯过充或过放的现象，使电池组整体容量急剧下降，整个电池组表现出来的容量为电池组中性能最差的电池芯的容量，最终导致电池组提前失效。因此，对于磷酸铁锂电池组而言，均衡保护电路是必须的。当然，锂电池的电池管理系统不仅仅是电池的均衡保护，还需满足更多的要求以保证锂电池储能系统稳定可靠运行。

　　(3)采用大功率PCS拓扑技术的双向逆变器

　　大功率PCS拓扑(Pole Changing Switch--换极开关)技术符合大容量电池组的电压等级和功率等级要求，结构简单，稳定可靠，功率损耗小，能够灵活进行整流、逆变的双向切换。随着新型电池技术的应用以及功率器件和拓扑技术的发展，双向逆变器采用DC/DC+DC/AC两极变换结构，首先通过DC/DC直流转换电路将电池组输出电压进行升压，再通过DC/AC逆变电路输出交流电。逆变部分采用多重化、多电平、交错并联等大功率变流技术，以降低并网谐波，简化并网接口。针对经DC/DC转换后较高的电池组电压(5~6kV)，换极开关PCS系统采用多电平技术，功率器件采用IGCT或IGBT串联，实现直流一交流和交流一直流的灵活切换。