逆变器消峰什么意思



双向PCS储能变流器（一）基于I型NPC三电平逆变器拓扑的单级式PCS MATLAB/Simulink仿真实现

在电网系统中，电力负荷周期性变化，峰谷差大，为满足高峰负荷需求，电网公司需投资大量输配电设备，导致设备利用率低，整体负荷率下降。分布式发电和智能电网的大规模应用推动了储能技术的发展，储能系统可平抑可再生能源发电并网功率波动，缓解高峰负荷需求，起到“削峰填谷”作用，维持微电网功率平衡，改善电能质量，提高电网设备利用率，减少电网建设投资，降低运营成本。能量转换系统（PCS），即储能变流器，作为储能载体与电网的接口装置，起着能量双向交换的重要作用。

PCS电路拓扑分为单级式和双级式两种。单级式PCS仅含有一个双向DC/AC变流器，电路拓扑结构和控制简单，效率较高，但储能单元容量选择不够灵活，电池需要串并联成高压大电流电池组后，才能接入直流母线。

双级式PCS拓扑相对于单级式拓扑多了一个前级的双向DC/DC变流器。双级式电路拓扑结构直流侧接入电池电压范围较宽，电池组配置更加灵活，但由于多了一个双向DC/DC环节，结构和控制系统较复杂，系统效率降低。

不管是单级式PCS还是双级式PCS，都需要双向DC/AC变流器。双向DC/AC变流器可以采用两电平或三电平变流器拓扑结构。相比于两电平变流器，三电平变流器具有以下优点：

（1）桥臂上单个功率开关管承受的电压仅为直流母线电压的一半，降低了器件耐压等级的要求，从技术和经济方面都是可实现的，同时避免了器件串联时的动态均压问题，保证了系统的稳定性和可靠性；

（2）在相同调制频率下，每个开关管的开关频率是两电平的一半，交流侧电流谐波含量低，直流电压纹波小，器件损耗和应力小，电磁干扰小，减小了旋转用电设备的振荡，提高了系统的性能。

下文展示了一个50kW双向单级式PCS的MATLAB/Simulink仿真案例，主电路原理如下图，双向DC/AC变流器采用I型二极管中点钳位(Neutral Point Clamped, NPC)三电平逆变器，实现DC/AC逆变并网和AC/DC整流能量双向流动的功能。

三相电网电压3AC380V，频率50Hz，直流电压DC800V，储能变流器开关频率10kHz。AC/DC变换时负载功率50kW，DC/AC变换时并网功率P=50kW，Q=25kVar。

电压外环采用PI控制器，PQ控制时计算dq电流参考值。电流内环采用PI控制器，dq电流解耦，电网电压前馈。采用三电平SVPWM空间矢量调制。含中点电位平衡控制。含锁相环（基于单同步旋转坐标系的锁相环SRF-PLL）。控制算法框图如下图。

0-0.5s储能变流器工作在整流AC/DC模式，控制整流输出电压为DC800V，直流负载50kW，单位功率因数运行。0.5-1s储能变流器工作在逆变并网DC/AC模式，采用有功功率无功功率PQ控制，P为50kW，Q为25kVar。仿真结果如下。

基于I型二极管中点钳位(Neutral Point Clamped, NPC)三电平逆变器的双向单级式PCS的MATLAB/Simulink仿真案例，实现了DC/AC逆变并网和AC/DC整流能量双向流动的功能，具备中点电位平衡功能，上电容电压与下电容电压稳态偏差在±5V以内，同时具有较低的电流畸变率，电流THD<1%。

储能变流器（PCS) 选型方法

储能变流器（PCS）选型方法

储能变流器（PCS）的选型是确保储能系统高效、稳定运行的关键步骤。以下是从负荷分析、容量匹配、变压器变比选择、附加功能需求等方面综合考虑的储能变流器选型方法。

一、负荷分析

储能变流器的配置需根据微网内实际负荷及分布式发电能源容量来定。负荷通常分为重要性负荷（如机房、办公、监控等）和非重要性负荷（如空调、照明、锅炉、门岗等）。负荷数据的获取一般需要现场测量，包括工作日、节假日以及四季典型时间的数据，以进行综合分析。

二、储能变流器容量匹配

储能变流器的容量配置建议按负荷容量的1.2倍进行配置。例如，若重要负荷达到200KW，则建议配置250KW的储能变流器。这一配置可以确保在负荷波动或分布式发电能源输出不稳定时，储能系统能够提供足够的电力支持。若其他负荷也需离网运行，则需相应增加储能功率配比，以满足整体电力需求。

三、储能变流器变压器变比选择

储能变流变压器的变比由直流电源输入范围（即电池电压范围）决定。计算方法为：变压器变比=Ui（电池最低电压）/1.414。例如，若选用铁锂电池的电压范围为360~480VDC，则变压器变比可确定为200（360/1.414）。

若选用不带变压器的配置，则电池最低电压需要达到540V以上才能接入400V电网。这是因为三相全桥储能变流器正负母线电压需达到540V，才能确保在调制比为1时，最大输出相电压峰值达到311V，从而满足400V电网的接入要求。若电池最低电压小于540V，将导致电池能量无法充分利用，且无法以设计额定倍率进行充放电。

四、储能变流器附加功能需求

在选型过程中，还需考虑储能变流器的附加功能需求。以下是一些常见的附加功能：

自同期功能（S）：储能变流器无需其他装置即可实现无缝并离网切换。在并网开关可以远程控制的前提下，储能变流器可发出指令控制并网开关的分闸和合闸，实现并离网的平滑切换。超级电容“充电机”功能（C）：当储能变流器接入超级电容产品时，可由0电压开始为超级电容充电，并在超级电容电压达到运行电压时进行充放电，取代传统充电机的作用。

五、储能逆变器的主要功能和作用

储能逆变器（即储能变流器）的主要功能和作用是实现交流电网电能与储能电池电能之间的能量双向传递。它可以适配多种直流储能单元，如超级电容器组、蓄电池组、飞轮电池等。储能逆变器不仅可以快速有效地平抑分布式发电系统随机电能或潮流的波动，提高电网对大规模可再生能源发电（如风能、光伏）的接纳能力，还可以接受调度指令，吸纳或补充电网的峰谷电能，及提供无功功率，以提高电网的供电质量和经济效益。在电网故障或停电时，储能逆变器还具备独立组网供电功能，以提高负载的供电安全性。

六、案例分析

以下通过展示储能逆变器在平抑新能源发电波动、负荷削峰填谷以及参与电网调频等方面的应用案例：

该图展示了储能逆变器如何平抑新能源发电（如风电、光伏）的波动，确保电网的稳定运行。

该图展示了储能逆变器在负荷削峰填谷方面的应用，通过储能系统的充放电来平衡电网负荷，提高电网的经济性。

该图展示了储能逆变器如何参与电网调频，通过快速响应电网频率的变化，提供必要的电力支持，确保电网的稳定运行。

综上所述，储能变流器（PCS）的选型需综合考虑负荷分析、容量匹配、变压器变比选择以及附加功能需求等方面。通过科学合理的选型，可以确保储能系统的高效、稳定运行，为电网的可靠供电和可再生能源的接入提供有力支持。

一文轻松读懂四大光伏发电系统：并网、离网、并离网储能和微网

一文轻松读懂四大光伏发电系统：并网、离网、并离网储能和微网

太阳能光伏发电是一种将光能直接转化为电能的技术，它依赖于半导体界面的光生伏特效应。根据应用场景的不同，太阳能光伏发电系统可以分为并网发电系统、离网发电系统、并离网储能系统和多种能源混合微网系统。下面将分别对这四种系统进行详细介绍。

一、并网发电系统

并网发电系统依赖于电网，采用“自发自用，余电上网”或“全额上网”的工作模式。它由光伏组件、并网逆变器、负载、双向电表、并网柜和电网组成。工作原理是将光伏组件产生的直流电通过逆变器转化为交流电，再供给到负载和接入电网。这样，在满足家庭负载的同时，多余的电还可以卖入电网。

特点：

与电网连接，电量部分或全部上传电网。

电网停电时，光伏发电也停止，因为逆变器都有防孤岛功能，电网停电时光伏电也必须立刻断电，主要是出于安全考虑。

晚上居民还是依靠市电。

没有储能装置。

二、离网发电系统

离网发电系统不依赖于电网，依靠“边储边用”或“先储后用”的工作模式，不受停**响。它由光伏组件、离网逆变器、蓄电池、负载等构成。在有光照时，将太阳能转化为电能，通过离网逆变器给负载供电，或给蓄电池充电。在没有光照或电网停电时，可以通过蓄电池给交流负载供电。

特点：

不依靠电网的独立系统，只要有太阳光照满足，离网系统就可以独立工作，提供电能。

必须有储能设备，即蓄电池，否则晚上或阴雨天无法工作。

可以不接光伏，但必须有蓄电池作为储能设备。

三、并离网储能系统

并离网储能系统兼具离网和并网系统的优势，由光伏组件、并离网混合逆变器、蓄电池、负载等构成。白天有光的情况下，通过离并混合逆变器优先供给负载用电，多余的电存储到蓄电池中；晚上时，蓄电池通过离并网混合逆变器为负载进行供电。同时，可以设置充放电时间，以实现电价的峰平谷调节。当电网断电时，系统会自动切换为离网模式，保证用户供电需求。

特点：

可以并网卖电，在电网断电时也可以正常运行。

无电网情况下，必须有电池才能运行。

可以不接光伏，作为离网系统，进行电价削峰填谷或应急备电用。

四、微网系统

微网系统由分布式电源（光伏/风电/柴油）、负载、储能系统和控制装置构成的配电网络。它可将分散能源就地转化为电能，然后就近供给本地负载。微电网系统是一种能够自我控制、保护和管理的自治系统，不仅可以与外部电网并网接入，也可以孤立运行。它极大程度上解决了分布式电源并网问题，促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，是一种对负荷多种能源形式的高效供给，实现主动式配电网的智能电网系统。

特点：

自我控制、保护和管理的自治系统。

可以与外部电网并网接入，也可以孤立运行。

解决分布式电源并网问题，促进可再生能源的大规模接入。

以下是各系统示意图：

并网发电系统示意图：

分体式离网发电系统示意图：

一体式离网发电系统示意图：

并离网储能系统示意图：

微网混合能源系统示意图：

综上所述，不同类型的光伏发电系统各有其特点和适用场景。在选择时，应根据具体需求和条件进行综合考虑。

光伏储能系统简介

光伏储能系统简介

光伏储能系统是一种集成了光伏发电和储能技术的能源系统，主要由光伏源、电池源、市电源、发电机源以及负载等关键部分组成。以下是对光伏储能系统的详细介绍：

一、系统组成

光伏源：即太阳能电池板（PV），是系统的核心发电部分。太阳能电池板通过串联和并联组成方阵，利用光电效应将太阳能转化为电能。其电路模型包括开路电压Voc和短路电流Isc，以及存在最大功率点的U-P曲线。

MPPT（最大功率点追踪）：由于太阳能电池板的非线性特性，系统需要MPPT设备来自我调整负载，以匹配光伏源的最大输出功率。常用的MPPT追踪算法有扰动观察法和增量电导法，并通过BOOST或BUCK电路实现MPPT。

电池源：即蓄电池，是储能系统的核心部分，起到能量存储的作用。可以是传统的铅酸类电池或锂电池。蓄电池的物理模型显示其具备一定的恒压源独特性，短路电流极大。标定电池容量的单位是安时（AH），例如100AH、51.2V的电池即为5.12KWH的电池。

市电源：即大电网，一般对应目前的低压配电网，可以是单相、分相或三相的电网形式。低压配电网是一个具有低输出阻抗的交流电压源。

单相电网：单相三线制，包括火线（L）、零线（N）和保护地（PE）。

分相电网：两相四线制，包括两个火线（L1、L2）、零线（N）和保护地（PE）。

三相电网：三相五线制，包括三个火线（L1、L2、L3）、零线（N）和保护地（PE）。

发电机源：内燃发电机，可以是柴油、汽油或天然气发电机，一般用作后备电源。发电机是一个有一定输出阻抗的交流电压源，由内燃机拖动同步发电机实现发电。

负载：即普通的用电设备，可以是线性负载（如电热棒、电动机、钨丝灯泡等）或非线性负载（如日光灯、各种带整流器的家电、微波炉、打印机等）。

二、工作模式

削峰填谷：

削峰：在用电高峰期，电价较高时，将光伏/电池能量卖入到电网，削除用电峰值。此时，电池侧LLC正向工作，逆变器工作于逆变状态，将直流能量馈入到电网中。

填谷：在用电低谷期，电价较低时，允许从电网取能量给电池充电，实现储能。此时，逆变器工作于整流状态，将交流的电网能量反向输入到LLC，LLC反向工作给电池充电。

防逆流：即禁止卖电模式，储能系统放出的能量只能小于等于负载能量，不会造成卖电的工况。防逆流状态下，是可以允许充电的。

离网供电：当系统所有交流源（包括电网/发电机）都处于不可用状态时，如电网停电，此时系统由光伏和电池联合提供能量，逆变输出稳定的交流能量供给负载使用。

离并网切换：

离网切并网：俗称“进市电”，离网电压需要在相位幅值与电网同步（即锁相完毕后）才能切入电网。

并网切离网：俗称“退市电”，分异步退市电（电网彻底丢失导致的退市电，被动切换，需确保切换瞬间电压不能中断过长）和同步退市电（电网正常，机器主动退出市电）。

并联技术：

光伏并联技术：光伏板通过串并联组成阵列满足用电规格，光伏组串间也可以通过逆变器内部的均流控制实现并联。

电池并联技术：电池可以通过CAN通信实现多个电池的并联，满足负载段对后备时间的需求。

逆变器并联技术：逆变器可以通过CAN通信以及并机控制算法实现多个机器的功率扩容。

三、总结

光伏储能系统依赖于新型的数字化控制平台，实现光伏源、电池源、市电源、发电机源以及负载的能量管理调度控制。系统具备削峰填谷、防逆流、离网供电等功能，并能够依托于先进的并联技术，实现光伏组件、电池系统、逆变系统的并联扩容。这一系统为可再生能源的利用和能源管理提供了高效、灵活的解决方案。

光伏电站出故障怎么排查

发电量偏低,可以从以下几个方面排查：

1、 定位问题

通过每日的发电量情况以及监控软件对系统进行检查，确定是逆变器没有工作，还是组串烧毁、漏接，亦或是组串都正常发电？

各组串工作电压是否相近，是否都有电流，是否存在电流偏低的组串？

2、 周边环境

现场考察光伏电站的建筑物女儿墙高度、楼面遮挡物（避雷针、排气排尘通道等）、周围遮挡物（高大建筑、树木等），早晚是否会形成遮挡？

周边是否有腐蚀性的工厂，例如炼铁厂，化工厂等，组件上灰尘、粉层是否严重？

组件的下边沿是否有水渍灰尘遮挡

组件是否通风，安装在不通风大大棚上的组件发电量偏低10%以上！

逆变器是否安装在太阳直射下，温度过高会导致逆变器降额运行。

逆变器散热系统（风扇）是否正常工作？

3、 系统&电网问题

每路MPPT的各组串的组件型号、功率、块数是否一致？

同一组串的组件朝向是否一致？

组串的组件块数是否偏少，组串工作电压是否偏低？（建议单相机大于420V，三相机大于630V）

组件超配是否过多，光照好的时候，逆变器是否有功率削峰运行？

接入电网是否稳定，是否有间歇性的电网电压过高而导逆变器停机？

储能变流器是双向还是单向 双向储能变流器的工作模式有哪些

储能变流器（PCS）是双向转换装置，连接储能电池系统和电网，能够精确地调节电压、频率、功率，实现恒功率恒流充放电以及平滑波动性电源输出。除了满足传统并网逆变器对直流电转换为交流电的需求，它还适用于储能系统“充电 放电”的双向变流需求，广泛应用于光伏、风力发电功率平滑、削峰填谷、微型电网等场合。

在并网模式下，储能变流器会在负荷低谷期把电网的交流电整流成直流电给电池组充电，在负荷高峰期，又将电池组中的直流电逆变成交流电反送到电网中。这种模式下，储能变流器连接在一个大容量公用电网中，其容量至少应为电网容量的十分之一。并网模式下的储能逆变器必须与电网频率同步，这要求储能逆变器作为电流源工作，并且在必要时能通过无功控制为电网提供电压支持。此模式常用于削峰填谷、电力负载平衡和调节电能质量。

在离网模式下，储能变流器与主电网脱开，为本地部分负荷提供满足电网电能质量要求的电能。此时，储能系统可以充当网路电源，给局部电网提供电压和频率控制。若某个发电装置无法与其他发电装置同步，如柴油发电机连接在局部电网上，储能系统则需作为一个电源进行同步。此模式常见于偏远山区或小岛屿等地方，用于平滑由可变电源可变负载引起的功率波动、稳定电网、优化燃料使用和调节电能质量。

混合模式则允许储能系统在并网和离网模式之间切换。在正常情况下，储能系统作为并网系统运行，微网与公共电网相连。当微网与公共电网脱离时，储能系统则工作在离网模式为微网提供主电源。这种模式常见于滤波、稳定电网、调节电能质量和创建自愈网的应用中。

储能变流器PCS：工作原理、工作模式、功能特点、应用场景及发展趋势

电力系统中，储能系统与电网的电能双向转换依赖于储能变流器（PCS），也被称为储能逆变器。在电力行业中，储能系统的随机性、波动性和间歇性特性有助于电网维持电力供需平衡。当无法通过常规电源调节新能源出力波动时，储能系统便显得至关重要。

PCS作为储能系统的核心器件，其功能如同人体的心脏，是电力转换的关键。它具备双向储能逆变能力，能够控制储能系统充电和放电过程，实现交直流电之间的变换。它既可以将储能系统的直流电逆变成交流电，供应给电网或交流负载，也可以将电网的交流电整流为直流电，给储能系统充电。

了解储能变流器的双向或单向特性有助于我们更好地理解其工作原理。作为双向电流可控转换装置，PCS能够在电网和储能系统之间精确快速地调节电压、频率、功率，实现恒功率恒流充放电以及平滑波动性电源输出。它不仅能满足传统并网变流器对直流电转换为交流电的要求，还能满足储能系统“充电+放电”带来的双向变流需求，提供电池充电和放电功能，适用于光伏、风力发电功率平滑、削峰填谷、微型电网等多种场合。

在并网模式下，PCS在负荷低谷期将电网的交流电整流成直流电给电池组充电；在负荷高峰期，它则将电池组中的直流电逆变成交流电反送到电网中。而在离网模式下，PCS与主电网脱开，直接给本地部分负荷提供满足电网电能质量要求的电能。

工作原理方面，储能变流器利用交、直流侧可控的四象限运行的变流装置实现电能的交直流双向转换。微网监控指令通过恒功率或恒流控制，实现对电池的充电或放电，同时平滑风电、太阳能等波动性电源的输出。

储能变流器由IGBT、PCB板、电线电缆等硬件组成，其主要功能包括平抑功率、信息交互、保护等。它决定了输出电能质量和动态特性，对电池的使用寿命也产生重要影响。

工作模式分为并网模式、离网模式和混合模式。并网模式下，PCS具有充电和放电功能，支持自动和手动模式，能够与大容量公用电网同步，用于削峰填谷、电力负载平衡和调节电能质量。离网模式则适用于局部电网与大电网脱离的孤岛系统，储能系统充当网路电源，稳定电网，优化燃料使用和调节电能质量。混合模式则允许储能系统在并网和离网模式之间灵活切换。

储能变流器的主要功能特点包括过欠压、过载、过流、短路、过温等保护，具备孤岛检测能力进行模式切换，实现与上级控制系统及能量交换机的通信功能，以及并网-离网平滑切换控制等。

在应用场景方面，储能变流器（PCS）根据应用环境的不同可以分为储能电站、集中式或组串式、工商业及户用四大类。功率大小是主要的区别点。储能电站的功率通常大于10MW，采用级联型多电平拓扑，支持多机并联运行。集中式PCS功率在250KW以上，采用两电平拓扑，适用于大规模系统。工商业PCS功率在250KW以下，与分布式光伏结合，实现自发自用，利用电网峰谷差价获利。家庭户用PCS功率在10KW以下，与户用光伏相结合，作为应急电源、电费管理等，对安全规范、噪声等要求较高。

从发展趋势来看，技术路线主要分为集中式逆变器、组串式逆变器、集散式逆变器和微型逆变器。目前，集中式PCS在电池储能系统中较为常见，组串式PCS因其簇级管理的优势正逐渐受到青睐。随着储能市场规模的不断扩增，储能系统PCS设备的集成能力将不断提升。未来，储能系统PCS将倾向于集成设备，通过软件开发、升级、优化实现储能系统的智能化控制、安全性能保障等，从而实现储能技术在电网中的更广泛、更高效的应用。

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