淺談風力發電場儲能系統的設計方案

曾秀英 智勇鳴

摘要：為確保能源轉型速度的進一步提升，確保低碳清潔發展，風力發電場儲能電站的發展受到更多業內人士關注。在開發風力發電場儲能電站的過程中，應注意風電場儲能電站接入系統方案，以此有效促進風力發電場儲能站的可持續發展，能夠節約更多的能源，提高風力發電的應用效果。

關鍵詞：儲能電站;設計接線;配置方案

前言

風能是一種無污染、可再生的綠色清潔能源，隨著風電裝機容量的不斷提高，風電所固有的隨機性、間歇性也給電網的安全、可靠運行提出越來越大的挑戰，風電的大規模并網問題已經成為制約風電進一步發展的瓶頸。通過在風電成配置儲能系統，與風電出力預測相結合，利用儲能系統快速調節能力，及時有效地平滑和補償風電出力波動，為大規模風電的可靠接入提供經濟有效的解決途徑。本文以山東省某一風電場的儲能系統設計方案為例進行闡述。

一、儲能系統的設計容量

根據《關于開展儲能示范應用的實施意見》中，新能源場站原則上配置不低于10%，連續充電不低于2小時的儲能設施。本項目風電場發電容量為50MW，規劃配置5MW（10MWh）儲能系統，接入35kV母線。

二、儲能系統的主要組成部分

儲能系統由電池預制艙、儲能逆變升壓艙、EMS及二次設備等設備組成。

（1）電池預制艙

電池預制艙采用40尺標準集裝箱，主要作用是將電池、BMS、環境監控、通訊等設備有機地集成到一個標準的單元中，該標準單元擁有自己獨立的溫度控制系統、隔熱系統、阻燃系統、火災報警系統、安全逃生系統、應急系統、消防系統等自動控制和安全保障系統。

（2）儲能逆變升壓艙

本方案3MW儲能逆變升壓艙采用40尺預制艙，內部配置6臺500kW PCS、一臺3000kVA雙繞組變壓器及配套開關柜、測控柜及相關配套設備等;2MW儲能逆變升壓艙采用20尺預制艙，內部配置4臺500kW PCS、一臺2000kVA雙繞組變壓器及配套開關柜、測控柜及相關配套設備等

儲能逆變升壓艙的主要任務是將PCS、通訊監控等設備有機的集成到1個標準的單元中，該標準單元擁有自己獨立的自供電系統、溫度控制系統、隔熱系統、阻燃系統、火災報警系統、視頻監控系統、安全逃生系統、應急系統、消防系統等自動控制和安全保障系統。

（3）EMS及二次設備

儲能電站的能量管理系統包括電池管理系統（BMS）、變流器（PCS）監控系統和儲能系統就地監控系統。其中，電池管理系統（BMS）監控系統實現對電池設備的監控;變流器（PCS）監控系統實現對變流器設備的監控;儲能系統就地監控系統實現對儲能電站內的電氣設備監控，并作為儲能電站全站的監控平臺實現全站（包括電池管理系統（BMS）變流器監控系統（PCS））的集中監控。

三、儲能系統的設計接線

本方案風電儲能5MW/10MWh，共有2套儲能子系統，其中1套儲能子系統單獨容量為2MW/4MWh，1套儲能子系統容量為3MW/6MWh;

風電儲能2MW/4MWh子系統由2臺2MWh的電池預制艙和1臺2MW的逆變升壓艙組成：2MWh的電池預制艙電池采用磷酸鐵鋰電池，2MW逆變升壓艙包含4臺500kW雙向變流器PCS、1臺380V/35kV/2000kVA變壓器。儲能電池通過預制艙內部匯流柜匯流后接入儲能逆變升壓艙內部變流器PCS，PCS將電池的直流轉換為380V交流電壓，通過變壓器將電壓升高至35kV。

風電儲能3MW/6MWh子系統由3臺2MWh的電池預制艙和1臺3MW的逆變升壓艙組成：2MWh的電池預制艙電池采用磷酸鐵鋰電池，3MW逆變升壓艙包含6臺500kW雙向變流器PCS、1臺380V/10kV/3000kVA變壓器。儲能電池通過預制艙內部匯流柜匯流后接入儲能逆變升壓艙內部變流器PCS，PCS將電池的直流轉換為380V交流電壓，通過變壓器將電壓升高至35kV。

參考文獻

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