双向充放电的并网变流装置 ,它肩负着充电和电能回馈作用,是储能系统的关键设备之一。当PCS从电网吸收能量时,运行在可控整流状态对蓄电池充电,反之,若变流器向电网馈送能量时,PCS工作于有源逆变状态将蓄电池电能向电网输送。PCS可将夜间的“谷电”或平日富余的电能存储起来以平衡电网峰谷,它不仅可应对电网中断和大面积停电等突发事件,同时,可用于太阳能及风力发电系统中,使其并网发电更稳定。
充放电模式能够最终靠远方或就地进行参数设置,实现恒流和恒功率充放电。PCS的额定功率能满足电池组的额定长时间工作,上限功率能满足电池组的迅速放电能力。
如图所示,当断开外部电网时,根据调度指令PCS和光伏逆变器可组成独立微网的供电系统,该系统能实现对本地负载的供电。同时,当光伏发电系统发出的电能大于本地负载消耗的电能时,可通过PCS将多出的电能向电池组充电,如果电池组SOC达到100%,则光伏逆变器调节输出功率以稳定三相交流母线的电压;当光伏发电系统发出的电能不能够满足本地负载消耗,则PCS转入放电状态向三相母线供应电能以稳定交流母线电压。
并网逆变器是整个PCS的核心部件,并网逆变器的性能决定着总系统的性能。PCS的并网逆变器采用三相全桥逆变器拓扑结构,经并网电抗器与电网相连。
PCS实时对蓄电池电流控制,将蓄电池实际电流与设定电流作比较,通过PI调节给出并网电流参考值。
并网电流波形控制要求快速,需要在1个开关周期(80微秒)内实现对目标电流的跟踪。系统控制如图5所示。
智能楼宇光伏发电储能系统并网发电,一定要考虑电网出现故障时其运作时的状态对电网稳定性的影响,低电压穿越能力是一个重要的衡量指标。
低电压穿越是指在光伏发电储能系统并网点电压跌落时,系统内的并网设备能够保持有条件的并网,必要时甚至可向电网提供一定的无功功率支持电网恢复。
PCS低电压穿越能力曲线所示,在并网点电压跌至20%标称电压时能确保不脱网连续运行625ms的能力,并网点电压在发生跌落后2s内能够恢复到标称电压的90%时,PCS能确保不脱网连续运行。