1000V和1500V一体化箱式储能系统设计应用研究.pdf

1000V和1500V一体化箱式储能系

统设计应用研究

摘要：

储能系统作为新能源发展的“最后一公里”，是现代能源体系采-发-输-配-

用-储压轴一环，在可再生能源并网、分布式发电与微网、调峰调频、需求响应

等领域有重要作用。储能技术的应用无论是在发点侧、电网侧或是负荷侧，电池

储能系统都能够发挥双向功率控制和能量调控的作用，使得电力的生产者、调度

者和消费者均能基于各自的安全考量和经济利益，从中取得最大化价值；储能技

术及系统打破了传统电力系统中电力实时平衡的瓶颈，显著增强了电力系统的灵

活性。

锂电池一体化箱式移动电源系统优势比较明显，不仅能储存较多的能量，还

具有较强的适应能力、扩展性，工程应用效果明显。

针对一体化箱式储能系统两种主流设计方案,通过具体方案采用不同的电池

系统、功率变换系统（PCS），在储能系统性能方面使得功率密度、循环效率、

充放电损耗、整站的综合效率产生不同的效果；从工程建设整体方面使得辅助设

备成本、建设成本、占地面积产生不同的效果，通过比较分析认为1500V一体

化箱式储能系统在工程降本增效方面效果显著。

关键词：电池储能系统（BESS）；磷酸铁锂电池；功率变换装置（PCS）

引言

储能系统目前在国内已广泛应用于电网侧调峰、发电侧调频、新能源光伏、

风电等项目中，因可平滑光伏、风电的出力，减少其输出的间歇性、随机性，增

强电力系统的调控能力，减缓因新能源占比增高带来的电力系统平衡压力，伴随

能源替代的趋势将快速发展。

以风电和光伏为代表的新能源发电系统，具有明显的出力波动性和不确定性。

无论是风电还是光伏，其有功出力直接受到局部气候的影响，易出现急剧的出力

爬升或陡降，对电力系统的调频裕度产生挑战；由于功率波动和较为复杂的并网

阻抗特性，在大规模集中并网或分布式并网情况下，易导致功率振荡，引发电力

系统稳定性问题，影响负荷用电安全;新能源出力的随机性和反调峰性能，也要

求系统留有足够的备用容量，以免影响常规机组的正常计划性生产。因此，提高

新能源发电可调度性，改善其短时波动性，是提高电网新能源接纳能力，获得系

统广域稳定性和经济性的关键。

储能与新能源发电相结合，可以减少电网等效负荷峰谷差，提高发电预测精度和

计划性，平抑短时波动。通过小时级能量存储与释放，实现对电网负荷削峰填谷，

缓解常规机组调峰压力，充分发挥现有电网接纳新能源的能力；通过分钟级或10

min级功率调节，基于短期日前发电功率预测，能够较好地将新能源纳入日前发

电计划，制定包括新能源在内的各种发电机组合理的运行方式，合理配置备用容

量；基于超短期功率预测，在提高超短期预测精度的同时，平滑新能源分钟级实

时波动，降低对电网快速调频资源的需求，提高电网频率稳定性。在新能源电站

增加储能系统，能够完成或改善调峰、一次调频和AGC调度等方面的功能。

电池储能电站以电池为能量载体，通过功率变换系统进行充放电，与电网实

现有功和无功能量交换的电站。现阶段，新能源大型储能电站系统设计方案基本

可分为1000V系统和1500V系统，这两种不同电压等级的储能设计方案，采

用的电池系统、功率变换装置（PCS）、设计思路等均不同，从储能系统性能方

面使得功率密度、循环效率、充放电损耗、整站的综合效率产生不同的效果；从

工程建设整体方面使得辅助设备成本、建设成本、占地面积产生不同的效果。

1、1000V、1500V储能系统介绍

电池储能系统（BESS），是将储能电池、功率变换装置（PCS）也称为变流

器、本地控制器、配电系统、温度与消防安全系统等相关设备按照一定的应用需

求而集成构建的较复杂综合电力单元。

1000V系统是指储能系统中电池系统直流侧电压不超过1000V、用到的线

缆、BMS硬件模块、变流器等部件的耐压不超过1000V，对应的就是1000V

系统。而1500V系统是指储能系统中电池系统直流侧电压不超过1500V、用

到的线缆、BMS硬件模块、变流器等部件的耐压从不超过1000V提高到不超过

1500V，对应的就是1500V系统。这两种电池储能系统电气简图如下：

图11000V、1500V电池储能系统电气简图

这两种储能系统构成基本类似，放电过程都是