中国储能网讯:11月24-26日,由湖南省工业和信息化厅、湖南省商务厅、长沙市人民政府、中国化学与物理电源行业协会储能应用分会联合主办,100余家机构共同支持的湖南(长沙)电池博览会暨第二届中国国际新型储能技术及工程应用大会在长沙圣爵菲斯大酒店召开。此次大会主题是“新能源、新机遇、新高度”。
会议期间,组委会邀请了深圳迈格瑞能技术有限公司李刚山分享主题报告《一种基于CAN通讯的储能变流器的并机方案及应用》。以下是发言主要内容:
李刚山:尊敬的各位领导、各位专家,大家上午好!我是深圳迈格瑞能技术有限公司李刚山。很高兴有这样一个机会与大家分享储能变流器的并机应用:《一种基于CAN通讯的储能变流器的并机方案及应用》。首先,请允许我简单介绍一下迈格瑞能:迈格瑞能是一家以PCS为核心的储能变流器产品及解决方案的供应商。我今天演讲的内容是:储能变流器的并机方案及应用。我演讲的这个PPT,正是我前一段时间写的一个发明专利改编而成,鄙人比较幸运,这个发明专利在上个礼拜也取得了授权。
我们做电力电子的都知道:并联可以把电流做得更大,串联可以把电压串得更高。我们搞并机只有两个目的:(1)把系统容量做得更大。(2)并机之间互为冗余,提高系统供电的可靠性。如果五个同功率变流器并联,其中有一个出现问题了,不影响系统其他机器的正常运行,只是系统总带载能力有所下降而已。如果五个储能变流器并联,其中有一个出现故障,系统带载能力还可以达到原来的80%。如果采用单机的解决方案,如果单台变流器出现问题,整个系统都会崩溃。
我们迈格瑞能的并机方案解决了哪些问题?
目前在行业里面还是存在一些并机系统痛点(1)并机的数量受限,一般就会并4-8台,而且很难超越16台的极限。(2)无法实现不同功率变流器的并联,比如一个100千瓦的和一个250千瓦的并联。(3)并机的数量越多,主、从之间的均流效果可能会更差,电流不平衡度也难以控制在5%之内。(4)多台并机,SOC出现不均衡。(5)动态响应慢,系统由暂态向稳态过渡的这个时间比较长。(6)当主机出现故障时,整个系统都会崩溃。
现在,迈格瑞能这种方案就可以很好的解决上述问题。我们采用主从同步的方案,并且采用载波同步,载波同步会减少并机之间的环流问题。并机核心就是调节主从之间的有功功率和无功功率均衡。当主、从机之间无功功率和有功功率平衡,主、从机之间的电流必然就会处于平衡。下面我以三台并机为例,阐述迈格瑞能的解决方案:三台并机,一台是主机,两台是从机。我们把主机的信息发送给从机,从机做 PID跟随控制。当主、从机的有功功率和无功功率出现平衡时,就自然而然的实现了主、从机电流的均衡。CAN通讯是一种去中心化的结构,当主站遇到故障的时候,其他从站可以无缝切换为新的主站,这种冗余的机制可以确保并机系统更加安全。我们采用CAN通讯会有一个优先级好处: ID号越低,总线优先级别会越高,当1号主机出现问题的时候,可以自动把2号从机切换为主机,这样就可以避免主机出现问题,整个系统完全崩溃的状况。
我们核心的控制模型就是通过3个PID控制器,控制从机的相位、频率和幅值跟随主机的相位、频率和幅值。调节从机的频率,我们可以控制从机的有功功率;调节从机的电压,就可以控制从机的无功功率。当从机的有功功率逼近于主机的有功功率,当从机的无功功率逼近于主机的无功功率,就实现了主、从机功率和电流的平衡。主机只发送自身的电流、功率和故障等信息,从机接收信息后与自身的数据进行比较,并且从机自适应去调节跟随,这种高效的处理机制,理论上可以实现无限台储能变流器的并联,并且多台并联的控制算法及响应时间与3台并联完全一样。
如果采用电流和功率的标值模型,还可以实现不同功率变流器的并联。比如我们可以实现1号变流器是150千瓦,2号变流器是100千瓦,3号变流器是50千瓦,三台并联,实现不同功率的变流器的并联协同出力(按照自身的额定带载能力,成比例的协调出力),比如说每个都出50%的功率,最终实现整个并机可以带180千瓦的负载。
迈格瑞能的并机解决方案主要具有以下优势:(1)理论上可以实现无限台的并联,从根本上解决了系统扩容的问题。(2)若采用标幺值控制,可以实现不同功率的变流器并联。(3)电流不均衡度可以控制在3%以内(4)系统动态响应快,由暂态向稳态切换时间短。(4)若注入SOC修正系数,可以实现并机的SOC均衡控制。(5) 并机之间互为冗余,在提高系统容量的情况下,提高系统供电的可靠性。
迈格瑞能的储能变流器产品种类齐全,能够满足储能全领域的市场需求。迈格瑞能有户用储能变流器(HINA、LNA高、低压北美机、H3三相机、L1单相机)、工商业/微电网储能变流器(MPS光储一体机)、电网级储能变流器(MEGA500TS)。因此,迈格瑞能并机的解决方案主要分为三个部分:一是户用储能并机方案,工商业储能并机方案,电网级储能并机方案。
迈格瑞能48V户用储能LNA系列低压北美机,并机电流不平衡度,我们在实验室实测可以控制在3%以内。LNA系列现在有两种并联方案,一种是电池侧并联的方案,一种是电池侧独立连接的方案,这两种方案都有丰富的现场应用案例。LNA系列上述两种并机方案:电网侧和负载侧都是分别并联,达到了系统扩容和各机之间互为冗余的目的。
MPS系统光储一体机是迈格瑞能针对微电网推广的明星产品。单机功率涵盖:30~500kW。目前支持最大10台并联,并机功率可以扩展到5MW。
迈格瑞能电网级别的储能变流器解决方案:为4台630KW的储能变流器组成一个2.5MW逆变升压一体20尺标准集装箱。
下面是我们并联的一些应用案例。这是我们在牙买加储能项目的4台LNA并联。这是我们微网级别的并机方案,6台MPS光储一体机的并联。北京冬奥会的一个项目,我们2台MPS光储一体机的并联。迪拜项目是2台光储一体机的并联。湖南调峰调频项目,80套,2.5mw的升压逆变一体仓方案。埃塞俄比亚6台100Kw,MEGA储能变流器的并联运行。深圳华侨城共直流母线的并联方案:2台630储能变流器交流侧和直流侧分别并联的项目。
迈格瑞能户用储能并联案例、微电网储能并联案例、电网储能并联案例还有很多,很多……我就不一一列举了。由于时间的关系,我今天的分享就到这里,感谢大家的聆听,谢谢。