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如何让储能电站更安全可靠?
2021-05-17

2021年储能市场异常火爆,包括山东、山西、新疆、内蒙古、安徽及西藏等十几个省份,相继出台相关文件要求光伏、风电等新能源电站加装储能系统。储能是解决光伏、风电等新能源间歇性及波动性,促进消纳、减少弃风、弃光的重要手段,全面平价时代的临近也让这种优势更加凸显,安全性问题也逐渐被重视。



01-为什么集中式储能存在安全风险呢,我们可以从电能维度的角度去解释。


电压、电流是一维度的,单纯的电压,如果没有电流是没有危险的,比如说10KV,220KV的高压线,我们用一根绝缘体去接触,因为电阻很大,几乎没有电流,所以没有风险。同理,单纯的电流,如果电压很低,低到48V以下,对人体也是没有伤害的。


功率是电压和电流的乘积,是二维的,功率到了一定的程序,就会有危险。光伏系统中,组件、逆变器、开关、电缆都有功率,所以这些设备要加强防护,主要是做绝缘防护和温度防护。


储能蓄电池是电压、电流和时间的乘积,是三维的,它可以将光伏组件几个小时,甚至几天发出来的能量储存起来,在光伏系统中风险程序最高。因为一旦发生事故,蓄电池可能将几天储存起来的能量几秒种内释放出来,功率有可能放大几十倍到几百倍。集中式储能如果发生事故,会相互传递和叠加,风险系数随着电站的容量而加大。


02-储能电站的安全风险在哪里,还可从设备原理和防护角度去解释。


蓄电池分为正负极两个极性,这两极要保持绝缘,负载和蓄电池也要电气隔离,防止传导,因为负载是储能电站控制不了的,这个绝缘和隔离主要依赖绝缘材料和电气开关。但是,绝缘材料和导电材料并不是非常严格,在一定条件下会相互转化,绝缘材料在高温下有可能碳化,变成导电材料,隔离开关在高压下也可能击穿,功率器件开关管,在反向高压,浪涌冲击下,也有可能非正常导通。


电力储能是解决光伏风电等新能源波动性有最效的办法,而光伏风电又是国家达成碳中和目标最关键的方式,从碳中和的主线路径来看,电力行业中,光伏加储能是整个电力探索的主线,所以尽管电力储能遇到一些困难,但国家不会取消,反而会加大力度开发,继续向前推进。


集中式储能,要配置非常强的安全防护措施,成本将会很高;组串分布式储能,采用直流耦合的方式,把储能蓄电池分散,同组串式逆变器放置在一起,这样就可降低储能电站的风险。


目前光伏储能方式有两种:

一种是集中式交流耦合,光伏发电先逆变为交流电,再从交流端通过DC-AC变换进入蓄电池。

另一种是组串分布式直流耦合,光伏发电从直流端通过DC-DC变换进入蓄电池。

目前集中式储能基本上采用交流耦合,因为国内的并网逆变器技术和双向PCS技术都非常成熟。直流耦合主要用于离网电站和小型并网储能项目。


古瑞瓦特MIN 2500-6000 TL-XH系列户用储能并网逆变器,采用直流耦合的方式,从逆变器直流母线侧引出两根线,先接直流DC-DC变换器,再连接储能电池。



组串式分布式直流侧储能和集中式交流侧储能的对比优势:

1、在光照好时,分布式直流侧储能可以充分利用超配削峰的电能来充电,减少电量损失,交流耦合没有这个功能,超配减少的费用可以弥补加装储能的费用。

2、在光照一般时,分布式直流侧储能,光伏和蓄电池可以同时逆变,让光伏平滑输出,这个实现的难度要比用交流耦合低很多。

3、 直流DC-DC变换器比双向DC-AC变换器成本更低,效率更高。

4、分布式直流侧储能更安全,安全风险程度不会叠加,一个储能电池发生问题,也不会传递到另外一个电池。

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