面向移動保電的規模化組合式智能充儲設備的設計與應用

國網上海市電力公司青浦供電公司 孫成剛 付慧敏 馮苗苗 魏欣悅 楊志浩

在實踐探究階段，互聯網平臺實時監測功能的建立，有助于轉變所面臨的問題，并保證供電質量的提升。為了能夠有效進行優化與創新，在不同的場景背景下要選擇差異化的共保模式，從而降低作用及價值展現。

1 智能沖儲系統的結構設計及智能電氣設備的設計要求

電池儲能中部分系統的結構較為復雜，如智能充儲系統，主要包含充能電池組、能量轉換系統、電池調度管理系統、體育管理系統等。觀察圖1，對BMS 電池系統進行分析發現，在電池管理系統運行的過程中，主要通過實時進行系統監測對系統運行模型充足掌握，并通過在線SOC 診斷模式的建立最大化保障電池的穩定運行，在實踐探究階段應根據實際情況建立自我診斷功能，這樣可以檢測電池電壓、電池電流等，從而對可能出現異常的狀況進行全面分析，避免受一定因素影響及限制，而且隨著控制單元的運行，能夠對電車回路進行快速切斷，隔離故障點可以對BMS 與外界信息進行中斷處理并報告各項故障，為后續的智能監控提供保障。

圖2中DC/DC 是進行升降壓變換的重要組成，由于儲能電池組成結構的特殊性，其內部電壓通常低于電壓變流器、直流側電壓，因此需要運用buck-boost 模型對變流器進行分析，對其結構有著充足掌握，這樣可以節省元件，促進電池模塊化運行的快速實現，使能量轉換系統的整體工作效率有所提升，而且DC/AC 作為雙向變流器，在實際應用PWM 控制系統的過程中，必須要根據實際情況對運行能量進行可行性控制，這樣有助于更加合理地進行處理并考慮高頻階段所面臨的問題最大化，保障系統運行的效率，從而引入高頻開關波紋，更好地對多種工作進行控制。

圖2 包含DC/DC 和DC/AC 環節的PCS

電氣設備智能化主要是指在電氣設備控制系統中，利用CPU 單片機等作用芯片實現更好地進行監測與控制，而且在實踐運行階段，必須要根據電氣設備的各項優勢展開分析，尤其是針對操作簡單管理便捷等，這樣可以更加有效地實現對多樣化設備的統一管理。在智能化控制階段還應更好的突出其運行效果，通過對智能化電氣設備特點的要求更好地滿足各項標準。例如在機電保護裝置運行過程中，變壓器主保護裝置遠程監控系統等實現更加有效地進行規劃和控制，這樣有助于更加智能化地對電氣設備進行控制，而且在實踐探究階段，主要由現場信息采集、數據處理、指定輸出等部分組成，在實踐運行階段可以更好地進行優化管理，實現更為準確的進行優化控制。

在數據處理階段，主要就是對采集數據進行分類與處理，實時監控現場電氣設備的實際運行狀況，這樣可以更加全面掌握其運行特點，從而了解運行所面臨問題，而且電氣智能化設備能夠在統一平臺的基礎上，實現對現場設備的實施管控工作，所以智能化電氣設備必須要建立統一的支撐平臺，這樣可以將其分為兩個方面，包括支撐平臺與應用軟件兩方面，從而通過網絡系統的建立更好地進行規范化處理應用軟件進行優化控制，通過指令傳輸系統的建立，隨著集成電路技術的健全對支撐平臺的運行情況了解更為充分，有效實現對界面的統一操作與管理，對管理功能進行維護與優化。

2 儲能電池的研究分析

2.1 儲能電池的主要類型及優缺點

儲能電池的類型較為多樣化，而且參數有著一定差距，所以每一種儲能電池的性能有一定差距，具體體現在電池的品牌型號、電壓、容量、使用時間、充電速度等各個方面。在近年科學技術水平不斷提升的背景下，人們越來越重視電動汽車技術，進而對離子電池與其電池特點研究更加深入，通過實踐探究，可以發現離子電池的優缺點均比較明顯，如能量高、循環壽命長、自放電率低等，在電動汽車應用領域得到廣泛重視，所以必須要加強對研究的重視，這樣有助于更加有效將其價值展現。

2.2 電池的主要性能

離子電池容量。主要是指在電池中可以儲備的電量，單位主要以安為主，在某一安培電流強度下所持續的放電時間越長電池容量越高。在實際進行分析的過程中，根據公式能夠對電池最大的放電電流量進行準確計算，而且在規定放電率條件下，臨界電壓值應在用戶明確電池組后備電池量的基礎上進行分析，并采用合理的電池型號，這樣可以根據放電曲線查看電池組放電率，通過公式放電率與實際放電率計算出電池組的總容量。

充放電速率。其不同表現形式主要以充放電時間為主，充放電時間主要是指一定電流對自身額定容量進行充電或放電所需要的時間。充放電速率需要通過公式進行計算，在實際經營探究的過程中，應根據實際情況進行合理規范化控制，這樣助于更加全面保障處理的高效性，而且在實際進行計算的過程中還應該做好更為全面的分析，確保充放電電流電池容量得到保障，同時充放電時數值為倍率的倒數，都能夠對儲能電池的充放電快慢能量進行準確表示。

充放電電壓。電池在充電的過程中，開始階段一般表現為恒流充電方式，在充電時間增長的同時電源電壓逐漸上升，保持充電的電流不發生改變，充電量有所增加，進而完成充電。在充電過程中，若電壓達到了一定的預定值，恒流充電將轉變為恒壓充電，恒壓充電時會保持電流逐漸減少，充入電量呈上升趨勢，但當電池電量充滿后充電并不會停止，而是根據離子電池的情況轉為服從狀態，在更小電流的基礎上繼續對電池進行充電，從而能夠避免受電池自放電造成容量損耗所產生的問題。

電池使用的電壓具有一個安全使用的區間，在使用電池時相關人員必須要做好全面分析，這樣可以根據實際情況更好地進行控制，從而保證電池更加安全充電。當電池充滿電后，電池電量并不會在充電過程中持續增長，此時電壓達到一定狀態后仍持續充電，在此過程中會對電池造成不可逆轉的影響，嚴重影響其后續應用，減少其使用壽命，產生不利的影響。

2.3 電池儲能的智能系統運行模式分析

如圖1得知，在不同開關柜接入的情況下，可實現多元化的在線供保電模式，且在通過串聯共保電模式運行的過程中，主要可通過合理化運用PCS 分別對電網和負荷進行連接，這樣可針對儲能變流器裝置的交流電運行情況合理進行規劃和控制，針對電池之間能量轉換紐帶進行合理控制，通過系統接入電網之后根據監控指令對電池運行情況進行勘察，這樣可以對恒壓限流進行合理化控制，有效管理與優化電池系統。當電池處于充電過程中變流器的工作狀態為整流，在為電池供電的過程中要將電池交流電轉化為直流電，當電池處于放電過程中，變流器在電池中的工作狀態為逆變狀態，直流電轉變為交流電再回饋到電網中，這樣可以更加直接地向負荷進行供電。

在電網順利運行的過程中，閉合電路器QS2啟動電網測PCS 可以通過恒壓電流控制的形式來實現電量輸送，為儲能電池輸送更多的電量。而且在實際運行的過程中，可以針對充電初期與電池電壓運行情況進行核量化控制，能夠有效避免在電池中電流過大對電池的影響與損壞，且當電流中的電壓達到預定值、出現恒壓充電模式時，需要合理進行規劃，避免受一定因素影響及限制，必須要針對閉合斷路器QS5的運行情況進行分析，這樣可以更加合理地進行規范化控制并針對并網后開關運行情況合理進行規劃控制，將多余電能輸送到儲能電池當中，從而組成化學能形式儲存，以便于供電不足時進行合理化應用。

若電網在運行階段存在故障，如較為常見的短路與斷路，則必須要針對具體情況進行針對性的優化控制，確保PCS 屬于停機狀態，這樣可以更加合理地進行規范化，除此之外，還要對電池中的重要負荷進行持續供電，確保在儲能電池電量完全使用前電網能夠恢復運行，在保證交流充電器正常運行的情況下，還應該與電網電壓進行匹配，這樣可以有效解決在并網過程中出現的沖擊電流問題，從而通過閉合電路對優化控制最大化保障變流器離網切換的效果，而且控制模擬可以從橫壓橫平模式轉為橫功率模式，這樣有助于更加有效地進行規范化處理，避免受儲能電池運行不順暢因素限制。而且針對電網故障這一問題，斷開斷路器QS3和QS5閉合斷路器QS4與QS7并接入柴油發電機，這樣可以更加有效地實現負荷供電，實現對重要功率負荷不斷電運行。

圖1系統接入不同開關柜，還可以實現儲能電池的并聯與雙回路供保電運行模式，而且每種模式之間有著一定的差距，只需要通過PCS 投入使用并觀察另一臺設備的運行狀態，則可以更加有效地進行處理，當電網發生故障之后，還需根據實際情況進行合理化控制以便于更加有效地進行控制，避免影響因素過于嚴重，而且在事件進行處理的過程中，還應根據兩個配網運行情況進行優化控制。當兩個配電網不同故障時，則應該根據實際情況進行處理，以便于更加有效地實現并聯優化，而且PCS 以橫壓橫平方式為負荷不間斷供電進行處理，保證其正常運行。若兩側配電網同時存在故障，則技術人員應當根據實情對系統進行可靠性控制，這樣以便于儲能電池能耗得到控制，使得其能夠更加穩定高效地運行。

3 電氣設備智能化設計注意事項

電氣設備負荷設計：區域控電負荷必須要從專業角度與經濟角度進行分析，同時應考慮中心位置，并通過計算找出相對較為合理的配電系統結構，而且在具體進行計算的過程中，必須要合理地進行優化控制，避免受影響嚴重而導致運行效果無法得到保障。而且在實踐探究階段，還應該充分考慮設備的運行條件與質量，并按照實際要求進行核心控制，避免影響更嚴重，最大化保障系統運行的高效性。

智能化設計：其作為電氣設備的重要組成，主要需考慮電流波動、機電保護、二次接線等因素，這樣可以更加合理地進行優化與改善，而且要想確保配電設備具有穩定、可靠的供電數值，必須要采取一系列有效技術對電池的影響進行消除，減少故障發生，避免因限制嚴重而產生不利影響，而且針對降損控制還應該進行優化控制，了解設備當前應用情況，并做好預警報告處理，通過各項要求進行規范化處理，最大化保障系統運行的高效性。根據機電技術進行優化控制，對設備出現的問題進行合理化處理，從而將影響降至最低。

總而言之，對于面向移動保電的規模化組合建設，必須要強化對智能充能設備設計的重視，并對比幾種蓄電池的基本性能，選出將離子電池作為儲能電池展開探究，通過對系統結構進行優化，從而實現不同模式供保電法，技術人員可以根據不同場景選擇合理的供保電模式，實現更加靈活可靠的進行供電。