李 峰

上海电气集团股份有限公司 中央研究院 上海 200070

1 设计背景

风能、太阳能、潮汐能等可再生能源被认为是未来电能的有效来源,在世界范围内已被大量使用。为解决可再生能源发电的间歇性和多变性问题,需要配备储能系统,通过储能系统减小可再生能源发电对电网产生的冲击和影响,保证电网运行的稳定性[1-2]。另一方面,由于新能源汽车的快速发展,大量汽车动力电池退役,退役电池作为储能电池被二次利用。退役电池储能系统和液流电池储能系统作为化学储能系统,被逐步应用于风电、光伏发电和配电系统。液流电池储能系统由于电压低,需要配备DC-DC变换器,对电池进行升压,再传送至储能变流器。退役电池储能系统从电池安全性、一致性角度考虑,减少电池的串联数量,导致退役电池储能系统的电压相比新电池系统明显偏低,同样需要配备DC-DC变换器,对电池进行升压,再传送至储能变流器。

目前,国家鼓励可再生能源发电系统配备储能系统。在行业内,一般按照发电系统装机容量的20%～30%配备储能系统。以此估算,液流电池储能系统用于可再生能源发电系统,所配备的容量至少为兆瓦时级,输出功率一般在500 kW以上。单个退役电池储能系统的装机容量也为兆瓦时级,输出功率一般在250 kW以上。对于如此高的输出功率,目前行业内由于缺少大功率DC-DC变换器,通常采用小功率DC-DC变换器多机并联应对。但是,储能系统达到兆瓦级输出功率时,DC-DC变换器多机并联的方案存在成本高、稳定性差、效率低等缺点,无法满足应用要求[3]。……