電池儲能能量轉換系統研究綜述

王書毅，李勇琦, 彭鵬, 凌志斌

(1.上海交通大學電氣工程系，上海 200240；2.中國南方電網有限責任公司調峰調頻發電公司，廣東 廣州 511400)

0 引 言

儲能是智能電網的重要組成部分。在電網中應用儲能，可以實現電網削峰填谷，提高輸變電設備利用率，促進新能源接入、提高電網的安全性和靈活性。根據應用場景的不同，電網對儲能容量和響應速度有著不同的需求。電池儲能受地理環境影響小,適用面廣，因而目前儲能工程中以電池儲能項目為主[1]。

能量轉換系統(Power Conversion System,PCS)是電池儲能系統的核心之一。PCS連接電網與電池，實現交流側和直流側功率的雙向流動。能量轉換效率、單機容量、對電池和電網的友好性是其重要技術指標。PCS的拓撲結構和控制策略對上述指標有著至關重要的影響，本文將對不同PCS拓撲結構的特點和適用范圍進行分析探討，并總結電池儲能PCS的技術發展方向。

1 兩電平PCS

兩電平儲能系統PCS采用的AC/DC雙向變流器的交流測輸出電壓為雙電平，再通過濾波器和變壓器與電網連接。

兩電平結構的主要優勢在于：拓撲結構簡單 ，上下兩橋臂互補輸出，實際需要控制的只有兩個(半橋模式下)開關管；電路結構中元器件少，系統的通態壓降小，整個通態損耗低；結構簡單，系統穩定性高，發生意外故障的概率較低。

這種結構也會帶來缺點：諧波含量較高，波形較差，增加濾波成本[2]；直流側存在電流波紋，對電池壽命有潛在影響；相對三電平和多電平PCS，兩電平PCS需要更高的開關頻率才能達到同樣的THD指標，因此開關損耗更高，運行成本反而在三電平結構之上[3]；……