Principe et fonctions des systèmes de conversion d'énergie par stockage

Il réalise un flux d'énergie bidirectionnel dans des situations telles que l'effacement des pics et des creux du réseau électrique, l'atténuation des fluctuations de l'énergie nouvelle, la récupération et l'utilisation de l'énergie, le soutien actif de la tension et de la fréquence du réseau et l'amélioration de la qualité de l'alimentation électrique. Cet article vous permettra de comprendre les fonctions du système de conversion de l'énergie et la sélection du système de conversion de l'énergie.

La définition du système de conversion d'énergie

En tant que forme importante de systèmes de stockage d'énergie à grande échelle, le stockage d'énergie par batterie, en particulier le stockage d'énergie par batterie lithium-ion, a de nombreuses utilisations telles que la régulation des pics, le remplissage des vallées, la régulation de la fréquence, la régulation de la phase et la sauvegarde d'urgence. Pour plus d'informations sur les batteries, veuillez consulter les 10 premières entreprises de batteries de stockage d'énergie en Chine.

Par rapport aux sources d'énergie conventionnelles, les centrales de stockage d'énergie à grande échelle peuvent s'adapter aux changements rapides de la charge et jouer un rôle important dans l'amélioration du niveau de fonctionnement sûr et stable du système électrique, ainsi que de la qualité et de la fiabilité des réseaux électriques. Dans le même temps, elles peuvent également optimiser la structure de l'alimentation électrique, assurer une protection environnementale verte, réaliser des économies d'énergie globales et une réduction de la consommation du système électrique, et améliorer les avantages économiques globaux.

Dans le système de stockage d'énergie électrochimique du système de conversion d'énergie, le dispositif connecté entre le système de batterie et le réseau électrique (et/ou la charge) pour réaliser la conversion bidirectionnelle de l'énergie électrique peut contrôler le processus de charge et de décharge de la batterie, et effectuer la conversion de CA et de CC, dans le cas où il n'y a pas de réseau, il peut directement fournir de l'énergie à la charge de CA.

Le PCS se compose d'un convertisseur bidirectionnel DC/AC, d'une unité de contrôle, etc. Le contrôleur du PCS reçoit des commandes de contrôle en arrière-plan par le biais de la communication, et contrôle le convertisseur pour charger ou décharger la batterie en fonction du signe et de la taille de la commande de puissance, de manière à ajuster la puissance active et la puissance réactive du réseau.

Parallèlement, le PCS peut communiquer avec le système de gestion de la batterie via l'interface CAN, la transmission par contact sec, etc., afin d'obtenir des informations sur l'état de la batterie, ce qui permet de réaliser la charge et la décharge de protection de la batterie et d'assurer un fonctionnement sûr de la batterie.

Fonctionnement du système de conversion de l'énergie

Le système de conversion de puissance de stockage d'énergie (PCS) est un dispositif de conversion contrôlable côté CA/CC à quatre quadrants, qui réalise la conversion bidirectionnelle CA/CC de l'énergie électrique. Le système de conversion de puissance peut réaliser le transfert d'énergie bidirectionnel entre la batterie CC et le réseau CA du système de stockage d'énergie par batterie. Grâce à la stratégie de contrôle, la gestion de la charge et de la décharge du système de batterie, le suivi de la puissance de la charge côté réseau, le contrôle de la puissance de charge et de décharge du système de stockage d'énergie par batterie et le contrôle de la tension côté réseau dans le mode de fonctionnement hors réseau sont réalisés.

Caractéristiques et fonctions du système de conversion de l'énergie

La fonction principale du système de conversion de l'énergie est que, dans les conditions de connexion au réseau, le système de stockage de l'énergie effectue un contrôle de la puissance constante ou du courant constant selon les instructions de surveillance du micro-réseau, charge ou décharge la batterie et, en même temps, lisse la sortie des sources d'énergie fluctuantes telles que l'énergie éolienne et l'énergie solaire ;

Dans les conditions du micro-réseau, le système de stockage d'énergie sert d'alimentation principale pour assurer la tension et la fréquence (contrôle V/F) du micro-réseau, et la charge dans le micro-réseau fonctionne en fonction de cette tension et de cette fréquence. Le PCS adopte un double contrôle en boucle fermée et la méthode de modulation d'impulsions SPWM, qui peut ajuster la tension de sortie, la fréquence, la puissance active et réactive avec précision et rapidité.

Fonctions de contrôle de base

● Contrôle de la charge et de la décharge à puissance constante connecté au réseau
● Chargement à tension constante et à limitation de courant connecté au réseau
● Contrôle V/F hors réseau
● Contrôle de la régulation de la puissance réactive
● Commande de commutation sans à-coups entre le réseau et l'extérieur
● Fonction de protection contre l'îlotage et détection de l'îlotage pour la fonction de commutation de mode Fonction de contrôle de la traversée des défauts

Fonction de protection de base

● Protection contre l'inversion de polarité de la batterie
● Protection contre les surtensions en courant continu
● Protection contre les surintensités en courant continu
● Protection contre les surtensions et les sous-tensions du côté du réseau
● Protection contre les surintensités côté réseau
● Protection contre la sur-fréquence et la sous-fréquence du côté du réseau
● Protection contre les surintensités du module IGBT
● Protection contre la surchauffe du module IGBT
● Protection contre la surchauffe du transformateur/réacteur
● Protection contre la foudre
● Protection des îles non planifiée

Scénarios d'application des systèmes de conversion d'énergie

● Il peut être utilisé dans les systèmes de production d'énergie distribuée tels que l'énergie éolienne et l'énergie solaire pour assurer l'équilibre et la continuité de l'alimentation électrique distribuée, améliorer efficacement la qualité de la production d'énergie et améliorer la capacité à se connecter au réseau électrique.

● Il peut être utilisé pour assurer la stabilité du système électrique. Il peut répondre aux fluctuations de la charge par un stockage rapide de l'énergie électrique, absorber l'énergie excédentaire ou suppléer au manque d'énergie, et réaliser un ajustement dynamique de la puissance élevée. Il est bien adapté à la régulation de la fréquence et à la correction du facteur de puissance de la tension, améliorant ainsi la stabilité du fonctionnement du système.

● Il peut être utilisé comme source d'alimentation de secours comme Batterie au lithium de l'onduleur fournir de l'énergie électrique aux utilisateurs en cas de panne du grand réseau électrique ou d'autres sources d'énergie, et améliorer la fiabilité de l'alimentation électrique.

● Il peut être utilisé pour l'écrêtement des pointes et le remplissage des vallées dans le réseau électrique, ce qui peut atténuer la contradiction entre l'offre et la demande du côté de l'utilisateur, réduire l'investissement dans les équipements de production d'électricité, améliorer le taux d'utilisation des équipements électriques et réduire les pertes en ligne.

● Il peut être utilisé dans le micro-réseau, en tant qu'alimentation principale, pour assurer la tension et la fréquence du micro-réseau, de sorte que l'énergie éolienne et l'énergie photovoltaïque puissent contribuer au micro-réseau et alimenter les charges régionales.

● Il peut être utilisé pour différents types d'éléments de stockage d'énergie afin de réaliser une interface flexible entre le stockage d'énergie et le réseau électrique, et peut répondre aux exigences d'un fonctionnement indépendant ou connecté au réseau.

Comment sélectionner et calculer le convertisseur de stockage d'énergie ?

Les charges sont divisées en charges importantes (charges telles que la salle informatique, le bureau, la surveillance, etc.), charges non importantes (charges telles que la climatisation, l'éclairage, les chaudières, les protections de porte, etc.), les données de charge nécessitent généralement une mesure sur site, généralement la mesure des données de partage du temps des jours ouvrables et des jours fériés, et l'extraction des données du temps typique des quatre saisons pour une analyse complète.

Adaptation de la capacité des systèmes de conversion d'énergie

La capacité de stockage d'énergie est configurée en fonction de 1,2 fois la capacité de charge. Si la charge importante atteint 200 kW, il est recommandé de configurer un système de conversion d'énergie de 250 kW. Si d'autres charges doivent fonctionner hors réseau, le rapport de puissance du stockage d'énergie doit être augmenté en conséquence.

Rapport de transformation du système de conversion d'énergie

Le rapport de transformation du système de conversion d'énergie est déterminé par la plage de tension d'entrée CC (c'est-à-dire la plage de tension de la batterie). La méthode de calcul est la suivante :

Rapport de transformation = Ul (tension minimale de la batterie)/1,414. Si la plage de tension de la batterie fer-lithium est de 360~480VDC, 360/1,414=254, le rapport de transformation peut être déterminé comme étant de 200. Si la configuration sans transformateur est choisie, la tension minimale de la batterie doit être supérieure à 540 V avant qu'elle ne puisse être connectée au réseau électrique de 400 V.

Configuration des fonctions supplémentaires du système de conversion d'énergie

Fonction d'auto-synchronisation (S) : Le système de conversion d'énergie peut réaliser une commutation transparente entre le réseau et l'extérieur sans l'aide d'autres dispositifs. En partant du principe que le commutateur connecté au réseau peut être contrôlé à distance, le système de conversion d'énergie envoie une instruction pour ouvrir le commutateur connecté au réseau lorsqu'il passe d'un fonctionnement connecté au réseau à un fonctionnement hors réseau.

Fonction de chargeur de supercondensateur (C) : lorsque le système de conversion d'énergie est connecté à un produit à supercondensateur, il peut commencer à charger le supercondensateur à partir d'une tension nulle, et effectuer la charge et la décharge lorsque la tension du supercondensateur atteint la tension de fonctionnement, remplaçant ainsi le rôle du chargeur traditionnel.

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