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光储充一体化系统中储能逆变器的多模态运行控制策略
来源:浙江格亚电气有限公司
发布时间:2025-09-23 10:42:45
在光储充一体化系统中,储能逆变器需通过多模态运行控制策略,实现光伏发电、储能系统与充电设施的高效协同,其核心控制模式及策略如下:
### **一、储能逆变器核心运行模式**
1. **V/F模式(电压/频率控制)**
- **功能**:为电网提供稳定的电压和频率参考,适用于离网或弱电网场景。
- **特点**:有功/无功功率由负载决定,不可调度,但能维持系统频率和电压稳定。
- **应用场景**:偏远地区微电网、应急供电系统。
2. **P/Q模式(有功/无功功率控制)**
- **功能**:根据能量管理系统(EMS)指令,精确调度有功和无功功率输出。
- **特点**:支持电网调峰、调频需求,实现与光伏、充电设施的功率平衡。
- **应用场景**:并网光储充电站,参与电力市场辅助服务。
3. **恒压恒流充放电模式**
- **功能**:对储能电池进行分段充电(恒流→恒压),延长电池寿命。
- **特点**:接受EMS或电池管理系统(BMS)指令,优化充放电曲线。
- **应用场景**:电池维护、梯次利用储能系统。
### **二、多模态运行控制策略**
#### **1. 日前计划与实时调度结合**
- **日前计划**:
- 基于光伏出力、充电负荷预测,制定次日储能充放电计划。
- **优化目标**:最大化光伏消纳、最小化外购电费。
- **约束条件**:储能安全运行(如充放电深度限制)、电网交互功率限制。
- **实时调度**:
- 结合光伏实际出力、充电负荷等变量,在日前计划基础上滚动调整。
- **策略**:
- **谷价时段**:优先从电网充电,储备电能。
- **峰价时段**:释放储能电能,减少外购电力。
- **平价时段**:根据下一时段电价预测,预留储能电量。
#### **2. 典型日运行模式切换**
- **光伏大发时段**:
- 光伏优先向充电桩供电,余量存入储能。
- **储能策略**:跟随光伏出力,动态调整充电功率。
- **谷价无光时段**:
- 储能从电网充电,尽量充满以备后续使用。
- **充电桩供电**:若需额外电力,从电网补充。
- **平价备战时段**:
- 若下一时段为峰价,储能未充满时从电网充电;已充满则保持待机。
- **充电桩供电**:优先用光伏,不足部分从电网补充。
- **峰价放电时段**:
- 光伏和储能共同向充电桩供电,减少外购电力。
- **储能放电功率**:根据净负荷需求动态调整。
- **峰平无储时段**:
- 储能电量不足且无光伏时,外购市电保障基础用电。
- **充电桩负荷控制**:减少非必要充电需求。
#### **3. 多模式融合优化**
- **功率平滑模式**:
- 利用储能双向变功率输出,缓冲光伏与充电负荷的功率骤变。
- **目标**:减小并网负荷波动,降低对电网的冲击。
- **负荷整形模式**:
- 设定并网负荷上下限,储能系统在负荷低于下限时充电,高于上限时放电。
- **目标**:稳定负荷曲线,延缓电网扩容需求。
- **分时电价模式**:
- 谷价时段充电、峰价时段放电,获取峰谷差价利润。
- **优化方向**:结合功率平滑和负荷整形,平衡技术性与经济性。
### **三、关键控制技术**
1. **最大功率点跟踪(MPPT)**
- 采用双模式扰动观察法,快速追踪光伏最大功率点,提高发电效率。
2. **逆变器调制方式**
- **单极性倍频控制**:通过两个极性相反的参考正弦波与三角载波交截,生成功率开关驱动信号,提高输出频率和稳定性。
3. **保护与显示功能**
- **保护模块**:包括PV输入过压/过流、电池过压/过流、电网过欠压/过欠频等保护。
- **显示模块**:实时监控系统状态,支持工作模式切换和参数设置。
### **四、应用案例与效果**
- **衡阳松木经济开发区项目**:
- 配置65.85MW光伏、3MW/6MWh储能及120个快充桩。
- **效果**:形成“自发自用、余电储存、灵活调配”的能源闭环,破解工业园区能源困局。
- **湖州市长兴公交总站项目**:
- 通过模块化充电单元设计,满足64辆新能源公交车快速充电需求。
- **效果**:提升充电效率,降低运营成本。
### **五、挑战与未来方向**
- **成本优化**:降低光伏组件、储能电池和充电设施成本,提高系统经济性。
- **标准统一**:制定光储充一体化领域的技术标准和规范,确保项目质量和安全。
- **商业模式创新**:探索与电力市场、需求响应、辅助服务等业务的深度融合。
### **一、储能逆变器核心运行模式**
1. **V/F模式(电压/频率控制)**
- **功能**:为电网提供稳定的电压和频率参考,适用于离网或弱电网场景。
- **特点**:有功/无功功率由负载决定,不可调度,但能维持系统频率和电压稳定。
- **应用场景**:偏远地区微电网、应急供电系统。
2. **P/Q模式(有功/无功功率控制)**
- **功能**:根据能量管理系统(EMS)指令,精确调度有功和无功功率输出。
- **特点**:支持电网调峰、调频需求,实现与光伏、充电设施的功率平衡。
- **应用场景**:并网光储充电站,参与电力市场辅助服务。
3. **恒压恒流充放电模式**
- **功能**:对储能电池进行分段充电(恒流→恒压),延长电池寿命。
- **特点**:接受EMS或电池管理系统(BMS)指令,优化充放电曲线。
- **应用场景**:电池维护、梯次利用储能系统。
### **二、多模态运行控制策略**
#### **1. 日前计划与实时调度结合**
- **日前计划**:
- 基于光伏出力、充电负荷预测,制定次日储能充放电计划。
- **优化目标**:最大化光伏消纳、最小化外购电费。
- **约束条件**:储能安全运行(如充放电深度限制)、电网交互功率限制。
- **实时调度**:
- 结合光伏实际出力、充电负荷等变量,在日前计划基础上滚动调整。
- **策略**:
- **谷价时段**:优先从电网充电,储备电能。
- **峰价时段**:释放储能电能,减少外购电力。
- **平价时段**:根据下一时段电价预测,预留储能电量。
#### **2. 典型日运行模式切换**
- **光伏大发时段**:
- 光伏优先向充电桩供电,余量存入储能。
- **储能策略**:跟随光伏出力,动态调整充电功率。
- **谷价无光时段**:
- 储能从电网充电,尽量充满以备后续使用。
- **充电桩供电**:若需额外电力,从电网补充。
- **平价备战时段**:
- 若下一时段为峰价,储能未充满时从电网充电;已充满则保持待机。
- **充电桩供电**:优先用光伏,不足部分从电网补充。
- **峰价放电时段**:
- 光伏和储能共同向充电桩供电,减少外购电力。
- **储能放电功率**:根据净负荷需求动态调整。
- **峰平无储时段**:
- 储能电量不足且无光伏时,外购市电保障基础用电。
- **充电桩负荷控制**:减少非必要充电需求。
#### **3. 多模式融合优化**
- **功率平滑模式**:
- 利用储能双向变功率输出,缓冲光伏与充电负荷的功率骤变。
- **目标**:减小并网负荷波动,降低对电网的冲击。
- **负荷整形模式**:
- 设定并网负荷上下限,储能系统在负荷低于下限时充电,高于上限时放电。
- **目标**:稳定负荷曲线,延缓电网扩容需求。
- **分时电价模式**:
- 谷价时段充电、峰价时段放电,获取峰谷差价利润。
- **优化方向**:结合功率平滑和负荷整形,平衡技术性与经济性。
### **三、关键控制技术**
1. **最大功率点跟踪(MPPT)**
- 采用双模式扰动观察法,快速追踪光伏最大功率点,提高发电效率。
2. **逆变器调制方式**
- **单极性倍频控制**:通过两个极性相反的参考正弦波与三角载波交截,生成功率开关驱动信号,提高输出频率和稳定性。
3. **保护与显示功能**
- **保护模块**:包括PV输入过压/过流、电池过压/过流、电网过欠压/过欠频等保护。
- **显示模块**:实时监控系统状态,支持工作模式切换和参数设置。
### **四、应用案例与效果**
- **衡阳松木经济开发区项目**:
- 配置65.85MW光伏、3MW/6MWh储能及120个快充桩。
- **效果**:形成“自发自用、余电储存、灵活调配”的能源闭环,破解工业园区能源困局。
- **湖州市长兴公交总站项目**:
- 通过模块化充电单元设计,满足64辆新能源公交车快速充电需求。
- **效果**:提升充电效率,降低运营成本。
### **五、挑战与未来方向**
- **成本优化**:降低光伏组件、储能电池和充电设施成本,提高系统经济性。
- **标准统一**:制定光储充一体化领域的技术标准和规范,确保项目质量和安全。
- **商业模式创新**:探索与电力市场、需求响应、辅助服务等业务的深度融合。
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