关于储能系统设计的干货细节.docx
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1、关于储能系统设计的干货细节储能系统(EnergystorageSyStem)在建设低碳世界的过程中发挥着关键作用,也是目前最蓬勃发展的工业应用之一。究其原因,主要包括各国以脱碳目标为主导的积极政策、新能源应用快速发展过程中对光伏发电等可再生能源存储和控制的需求,以及锂离子电池成本的不断降低。储能系统在应用方面与光伏系统和电动汽车充电站密切相关,它们在硬件设计和元器件选择方面有着相似之处。本指南将全面介绍储能系统及其市场,以及安森美(OnSenIi)提供的先进产品和解决方案,本文为第一部分,将重点介绍储能市场概况以及系统设计框架。1、系统目标储能系统(ESS)是一个被广泛研究的应用领域,它能将源
2、自煤电、核电、风电和光伏发电等多种发电方式所产生的电力,以多种方式进行有效存储。例如电化学储能(电池)、机械储能(压缩空气)、热储能(熔盐)等。在本指南中,我们将重点关注与光伏逆变器系统相连接的电池储能系统。电池储能系统(BESS)在住宅和商业场景中均有广泛应用。在住宅应用中,BESS作为一种备用电源,可以防止意外停电,并通过将电能从低价时段转移至高价时段来节省电费开支。在更大规模的商业应用中,BESS能够高效地存储并管理由光伏逆变器产生的免费清洁能源,从而实现低碳排放。BESS另一个主要应用是能够减轻电动汽车充电需求增长对电网带来的压力。锂离子电池作为电化学储能系统的主要组成部分,具有功率/
3、能量密度高、循环效率高、体积小、易于扩展等特点。锂离子电池技术经过三十多年商业化发展的积淀,相对成熟,已成为一种可靠且低成本的解决方案。可以说,锂离子电池成本的持续下降有力地推动了储能行业的发展。2、市场信息与展望1、不断增长的电池储能系统需求根据2023年世界能源展望,全球能源模型既定政策情景(StatedPo1.iciesSCenario)显示,电池储能的总容量将从2022年的45太瓦时(TWh)增长至2030年的552太瓦时,复合年增长率(CAGR)达37%。另一方面,据彭博新能源财经(B100nIbergNEF)的数据显示,锂离子电池单体的价格已经降至历史最低点,每千瓦时为107美元,
4、相比2013年的535美元/千瓦时降低了约80%,这在很大程度上推动了电池储能系统市场的发展。同时,可再生能源带来的积极影响也不可忽视,国际能源署(IEA)预测,到2030年将新增超过800吉瓦(GW)光伏基础设施。2、更高的功率和电压大功率充电器通常用于商业场合,电池储能系统通常与光伏逆变器系统配合使用。目前,额定电压为1500V的光伏逆变器已进入批量生产并投入使用。因此,功率转换系统(PCS)的直流电压也需要提升到相同水平。在大功率转换应用中,如光伏逆变器和电动汽车直流充电桩,高压是一个明显的趋势,因为高压可以在相同输出功率下带来更低的电流,减少系统损耗和电缆直径。然而,高压系统也对元器件
5、提出了挑战。在1500V系统中,一般首选多电平电路中额定电压为1200V的功率器件,或两电平拓扑结构中额定电压为200OV的碳化硅MOSFET。此外,必须仔细考虑由更高电压和更大功率引起的安全和电磁干扰问题。3、分布式系统和智能系统新一代分布式电池储能系统可以解决集中式系统的缺点。当多个电池组并联时,容易造成电池组之间的不平衡,导致某些电池组长期过度使用,最终影响电池系统的整体性能。相比之下,分布式系统可以实现子系统的分散管理,使维护工作变得更加容易,并提高系统的使用寿命,从而增加电池的充电循环次数。同样的,光伏逆变器系统也具有这些特点和趋势。能源管理系统(EMS),是负责控制和决策的指挥中心
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