储能变流器(Power Conversion System)英文简称PCS,可控制蓄电池的充电和放电过程,进行交直流的变换,在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。 储能变流器PCS由DC/AC 双向变流器、控制单元等构成。 根据功率指令的符号及大小控制变流器对电池进行充电或放电,实现对电网有功功率及无功功率的调节。PCS储能变流器,全称Power Conversion System,是储能系统中的关键设备,用于实现储能电池与电网之间的能量转换和双向流动。它能够将直流电转换为交流电或将交流电转换为直流电,以满足电网对储能系统的充放电需求。PCS储能变流器在储能系统中扮演着“桥梁”的角色,连接着储能电池和电网,确保储能系统的高效、稳定运行。
PCS储能变流器的应用场景
1.能量时移:在用户侧储能系统中,PCS储能变流器可以用于能量时移,将白天时段内光伏多余的发电量储存起来,在晚上或者阴雨天气无光伏发电量的时段内再通过PCS释放出来,可以实现光伏发电的最大化自发自用。
2.峰谷套利:在用户侧储能系统中,尤其是执行分时电价的工商业园区,PCS储能变流器可用于进行峰谷套利,通过在电价低廉的时间段进行充电,在电价高昂的时间段进行放电,实现低充高放进行套利,达到节省园区整体用电成本的目的。
3.动态扩容:在电力容量受限的场景,类似电动汽车充电站场景,通过PCS储能变流器配置储能电池来进行动态扩容,充电高峰时候,PCS储能变流器进行放电,提供额外的功率支持;充电低峰时,PCS储能变流器进行充电,储存低价的电能进行备用,既能实现峰谷套利,又能给充电场站进行动态扩容。
4. 微电网系统:在微电网系统中,PCS储能变流器能够实现分布式电源与储能系统的协调控制,提高微电网的稳定性和供电质量。通过PCS储能变流器的精确功率控制和智能能量管理,可以实现微电网系统中电源和负荷的平衡和优化调度。
5. 电力系统调频调峰:在电力系统中,PCS储能变流器可以用于调频调峰,提高电网的稳定性和可靠性。当电网负荷高峰时,PCS储能变流器可以释放储能电池中的能量,为电网提供额外的功率支持;当电网负荷低谷时,PCS储能变流器则可以吸收电网中的多余能量,为储能电池充电,以备后用。
PCS储能变流器的发展趋势
目前在大型储能电站中普遍采用集中式PCS,一台大功率PCS同时控制多簇并联的电池,电池簇间的不均衡问题得不到有效的处理;而组串式PCS,一台中小功率的PCS只控制一簇电池,实现一簇一管理,有效规避电池簇间的木桶效应,提升系统寿命,提高全寿命周期放电容量,组串式PCS规模化应用趋势已见雏形,在工商业储能一体柜中组串式PCS已成为行业主流方案,未来在大型储能电站中也将实现大规模化应用。
随着新能源和智能电网的快速发展以及储能技术的不断进步,PCS储能变流器将面临更大的发展机遇和挑战。未来,PCS储能变流器将朝着更高效、更智能、更灵活的方向发展。
IGBT模块在十几 kHz开关频率中就会表现出严重的局限性,由于IGBT模块尾电流导致损耗较大。使用 SiC-MOSFET模块,开关频率增加,从而减小了滤波器体积。SiC 模块允许在数十和数百 kHz 的频率下运行,开关损耗相对较低,从而显著减少了滤波器和散热热系统的体积。这些技术进步使变流器总体积大幅度减少,效率提高,从而能够在较低温度下运行并可能延长组件的使用寿命。
为了满足PCS储能变流器更高效的需求,使用基本公司碳化硅SiC模块全面取代IGBT模块,可以提升系统效率1%,有效提升客户在PCS生命周期里的收益。SiC模块全面取代IGBT模块,从而将PCS储能变流器开关损耗降低高达 70% 至 80%,在储能变流器PCS应用中碳化硅SiC模块全面革掉IGBT模块的命!
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国产SiC碳化硅MOSFET功率器件供应商-基本公司™2000V系列SiC碳化硅MOSFET适用于1500V光储系统,1500V系统大组串SiC光伏逆变器,1500V系统储能变流器PCS,1500V系统固态断路器,固态变压器等。
大组串IGBT光伏逆变器MPPT传统上使用飞跨电容IGBT方案,控制复杂,频率低,采用国产SiC碳化硅MOSFET功率器件供应商-基本公司™2000V系列SiC碳化硅MOSFET进行两电平改造,控制简单可靠,频率提升,电感成本降低,MPPT部分提升效率,降低成本。
IGBT芯片技术不断发展,但是从一代芯片到下一代芯片获得的改进幅度越来越小。这表明IGBT每一代新芯片都越来越接近材料本身的物理极限。SiC MOSFET宽禁带半导体提供了实现半导体总功率损耗的显著降低的可能性。使用SiC MOSFET可以降低开关损耗,从而提高开关频率。进一步的,可以优化滤波器组件,相应的损耗会下降,从而全面减少系统损耗。通过采用低电感SiC MOSFET功率模块,与同样封装的Si IGBT模块相比,功率损耗可以降低约70%左右,可以将开关频率提5倍(实现显著的滤波器优化),同时保持最高结温低于最大规定值。
未来随着设备和工艺能力的推进,更小的元胞尺寸、更低的比导通电阻、更低的开关损耗、更好的栅氧保护是SiC碳化硅MOSFET技术的主要发展方向,体现在应用端上则是更好的性能和更高的可靠性。
为此,BASiC™国产SiC碳化硅MOSFET功率器件供应商-基本公司™研发推出更高性能的第三代碳化硅MOSFET,该系列产品进一步优化钝化层,提升可靠性,相比上一代产品拥有更低比导通电阻、器件开关损耗,以及更高可靠性等优越性能,可助力光伏储能、新能源汽车、直流快充、工业电源、通信电源、伺服驱动、APF/SVG、热泵驱动、工业变频器、逆变焊机、四象限工业变频器等行业实现更为出色的能源效率和应用可靠性。