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储能逆变器测试

应用背景

 

储能变流器(PCS)是储能系统并网的核心枢纽设备,承担各种电网支撑功能(高低穿、调 峰、调频),接受电网调度,控制电池充放电功率,实现储能电站与电网间的双向能量传递,已广泛应用于可再生能源并网、分布式发电及交直流微网、电动汽车储能应用、电力输配及辅助服务等领域。

 

储能系统应用于不同领域时,其控制策略、拓扑结构以及所需满足的测试标准也不完全相同,为了保障储能系统的健康、友好并网运行,在工业实际的 “研发—生产—试验”的产品迭代环节中,研发测试工程师要反复修改控制器参数和测试条件以进行一系列不同工况下储能系统测试,而基于半实物仿真支持任意拓扑模型搭建且高度精确的特点,采用HIL半实物硬件在环进行储能系统并网测试已逐渐成为主流趋势。

 

采用远宽能源自研MT 6040 HIL实时仿真器,可以帮助企业工程师进行如下储能变流器半实物仿真研究和测试:

1)   各类储能变流器(PCS)拓扑结构应用研究

2)   储能变流器(PCS)并网功能和性能标准测试

3)   新型控制板/控制算法的控制性能验证


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储能系统仿真测试典型应用

 

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(1)   可再生能源并网中储能系统测试方案

随着可再生能源发电比重的提升,弃风弃光问题日益显著,通过配置储能系统储可以参与电网调峰调频、平抑可再生能源波动,有效改善可再生能源并网的质量和经济收益。根据储能变流器在可再生能源并网中的功能作用,依托实时仿真平台不仅可以独立对储能变流器进行标准测试,而且还可以基于可再生能源并网架构进行储能系统的功能性测试验证。

 

(2)   交流微网中储能系统测试方案

交流微网中的储能系统可有效地发挥分布式清洁能源的潜力,减少容量小、发电功率不稳定、独立供电可靠性低等不利因素的影响,确保电网安全运行,是大电网的有益补充,实现能源效益、经济效益和环境效益最大化。根据储能变流器在交流微网中的功能作用,依托实时仿真平台不仅可以独立对储能变流器进行标准测试,而且还可以基于交流微网架构进行储能系统的相关功能性测试验证。

 

基于StarSim的解决方案



基于远宽能源MT 6040实时仿真平台,可以进行储能系统入网标准测试和控制器功能性测试。其中入网标准测试主要包括高/低压穿越测试、电网适应能力-频率响应测试等,控制器功能性测试主要包括快速功率调度、一次调频等功能测试;同时也能有效避免由控制器引起的“炸机”现象,为企业提供安全、低成本的测试平台。


 

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储能变流器入网标准测试内容


1、高/低电压穿越测试

根据《电化学储能系统储能变流器技术规范》(GB/T 34120-2017)、《储能变流器检测技术规程》(GB/T 34133-2017)、《电化学储能系统接入电网技术规定》(GB/T 36547-2018)测试标准,对储能变流器在充放电两种运行模式下瞬时电压跌落/上升等工况下的反应能力进行测试,保证储能变流器能不脱网连续运行,具备充放电两种运行模式下的高/低电压穿越功能。

2、电网适应能力-频率响应测试

根据《电化学储能系统储能变流器技术规范》(GB/T 34120-2017)测试标准,对储能变流器并入10(6)kV及以上电压等级时需具备一定的耐受系统频率异常能力,保证储能变流器能稳定、安全运行。测试频率范围可具体分为:低于48Hz、48Hz-49.5Hz、49.5Hz-50.2Hz、50.2Hz-50.5Hz、高于50.5Hz。


储能变流器控制功能测试内容


1、 快速功率调度

储能变流器支持接收智能网荷互动终端空接点命令,实现ms级负荷投切;储能变流器应能在100ms内实现由满功率充电状态切换至满功率放电状态。

2、 一次调频

储能变流器在充电、放电、零功率运行状态时,应具备一次调频和一次调频在线监测功能;同时保证频率采集误差小于0.005Hz,响应时间应小于200ms。


储能系统仿真测试DEMO展示


通常电网侧的储能电站对PCS的控制要求,储能变流器应能在100ms内实现由满功率充电状态切换至满功率放电状态。下面我们以该功能测试为例进行介绍。

拓扑结构如下:

主要包含储能系统、储能变流器、断路器、电压电流表以及电网。


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实时仿真结果:

PCS接收到上级命令后,能在100ms内完成满功率充电状态(-75kW)切换至满功率放电(75kW)状态,动态性能良好。


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