CN110752615B - 一种电池储能电站现场联调装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池储能电站现场联调装置及方法，通过设置包括两个电池堆，两台双向变流器，两台干式变，两个环网柜在内的装置，在并网前利用电池剩余电量完成电池、变流器、能量管理系统三大系统间的联调，避免了对设备与电网的直接冲击，检验了设备与系统的性能及功能，使得设备系统缺陷消除在整体并网之前。
Description
技术领域
本发明涉及电力控制领域，具体涉及一种电池储能电站现场联调装置及方法。
背景技术
近年来，随着能源危机和环境污染形势的日益严峻，全球都在加紧开发可再生能源发电和大规模储能技术，着力构建高效、安全的未来智慧能源网。大规模储能技术一方面可以有效解决可再生能源发电的间隙性和波动性，实现其发电的平滑输出，另一方面还可以用于电网的削峰填谷和电能质量的改善。随着电池储能产业的高速发展，电池成本不断降低，应用于电网侧的电池储能电站数量及规模也在显著增加。电池储能技术逐渐呈现出了大规模集成与分布式应用并存，多目标协同应用的特征和趋势。
目前，中国的电网侧储能项目尚处于起步阶段，在规划建设、调度控制、运行评价等方面均缺乏经验，相关标准的建立迫在眉睫。由于储能电站现场调试技术规范的空白，现行的储能设备调试方法较为粗放、调试项目不完整。储能电池、变流器、能量管理系统的保护控制功能均在储能设备接入电网后进行，这种方法可能对电网及设备造成的冲击影响，还需频繁对储能汇集线断路器进行操作，更大大延长了调试周期。
发明内容
针对目前储能设备调试方法操作不便、时间长且影响设备寿命的技术问题，本发明提供一种电池储能电站现场联调方法，可以实现在并网前完成三大系统的联调。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是，
一种电池储能电站现场联调装置，包括两个电池堆，两台双向变流器，两台变压器和两个环网柜，所述的两个电池堆分别与一个双向变流器、一个变压器和一个环网柜依次串联，且两个环网柜互相连接.
所述的一种电池储能电站现场联调装置，所述的两台双向变流器的其中一台以离网V/F控制模式运行，以作为系统电压源双向变流器，另一台变流器以并网PQ控制模式运行，以作为负荷节点双向变流器，调整负荷节点双向变流器的参数模拟电池的充放电运行。
一种电池储能电站现场联调方法，采用所述的电池储能电站现场联调装置，包括以下步骤：
S1.将电池堆并网，分别对两台双向变流器进行空载启动试验；
S2.进行双向变流器带变压器空载升压试验；
S3.进行双向变流器启停及充放电运行试验；
S4.校核电池管理系统、双向变流器、能量管理系统之间的四遥数据；
S5.校验电池管理系统与双向变流器之间的保护逻辑。
所述的电池储能电站现场联调方法，所述的步骤S1包括如下步骤：
S11.手动闭合电池堆中各簇电池的高压隔离开关，以及双向变流器的直流断路器，保持双向变流器的交流断路器断开，启动电池管理系统并网流程以使各簇电池的主正接触器自动闭合，建立直流母线电压；
S12.将两台双向变流器均设置为就地、V/F控制模式并启动变流器，待直流侧电容充电完毕后，双向变流器闭合直流侧断路器、交流接触器，使交流侧电压升至额定值，检查变流器空载启动性能；
S13.将双向变流器停机，退出电池管理系统并网流程，所有开关恢复初始状态。
所述的电池储能电站现场联调方法，所述的步骤S2包括如下步骤：
S21.闭合系统电压源双向变流器和所连接的变压器之间的交流断路器，闭合两台环网柜负荷开关，
S22.闭合与系统电压源双向变流器连接的电池堆中各簇电池的高压隔离开关，以及系统电压源双向变流器的直流断路器，启动电池管理系统并网流程以使各簇电池的主正接触器自动闭合，建立直流母线电压；
S23.启动以离网V/F控制模式运行的双向变流器，待直流侧电容充电完毕后，系统电压源双向变流器闭合直流侧断路器、交流接触器，使交流侧电压升至额定值，检查双向变流器空载升压性能；
S24.将系统电压源双向变流器停机，退出电池管理系统并网流程，所有开关恢复初始状态。
所述的电池储能电站现场联调方法，所述步骤S3具体包括如下步骤：
S31.闭合系统电压源双向变流器和变压器之间的交流断路器，闭合两台环网柜负荷开关；
S32.闭合与系统电压源双向变流器连接的电池堆各簇高压隔离开关以及汇流柜直流断路器，启动电池管理系统并网流程，各簇电池的主正接触器自动闭合，建立直流母线电压；
S33.将系统电压源双向变流器设置为就地、V/F控制模式，闭合系统电压源双向变流器交侧流断路器并启动，待直流侧电容充电完毕后，系统电压源双向变流器自动闭合直流侧断路器、交流接触器，使交流侧电压升至额定值；
S34.闭合负荷节点双向变流器和变压器之间的交流断路器，闭合负荷节点电池堆各簇高压隔离开关以及汇流柜直流断路器，启动电池管理系统并网流程；
S35.将负荷节点双向变流器设置为就地、PQ控制模式并启动负荷节点双向变流器，待直流侧电容充电完毕后，负荷节点双向变流器自动闭合直流侧断路器、交流接触器；
S36.就地设置负荷节点双向变流器以10％额定功率充电运行1分钟，然后直接转放电运行1分钟，检查变流器和电池状态是否正常；
S37.就地下发负荷节点双向变流器停机指令；
S38.采用EMS远方控制模式，重复步骤S35～S37；
S39.完成后将所有装置停机并恢复初始状态。
所述的电池储能电站现场联调方法，所述步骤S4的具体内容包括：校核能量管理系统与电池管理系统、能量管理系统与双向变流器之间的遥测、遥信、遥调、遥控信息。
所述的电池储能电站现场联调方法，所述步骤S5的具体内容包括：通过修改定值模拟电池管理系统的三级保护动作，检查双向变流器是否响应正确。
本发明的技术效果在于，在并网前利用电池剩余电量完成电池、变流器、能量管理系统三大系统间的联调，避免了对设备与电网的直接冲击，检验了设备与系统的性能及功能，使得设备系统缺陷消除在整体并网之前。
附图说明
图1为电池储能电站电气一次结构图。
图2为联调试验一次接线示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，以目前储能电站的一般电气结构为例，说明本发明提供方法的实施方式。两个1MWh的电池堆分别与两台500kW变流器连接共用一台1250kW的干式变压器，四台干式变压器的高压侧通过环网柜并联后经储能汇集线接入10kV母线。本发明所提方法利用环网柜的连接构成一个小型电气系统，实现两个电池堆之间的功率交互。电池出厂电量约为30％，可以小功率完成系统联调试验。
图2示出了本实施例的一种电池储能电站现场联调方法实施例，本实施例的试验对象包括：两个电池堆，两台双向变流器，两台干式变，两个环网柜。电气一次拓扑可描述为：电池堆-变流器-变压器-环网柜-环网柜-变压器-变流器-电池堆依次串连。该联调系统的结构组成包括：电池堆1和电池堆3，一台以离网V/F控制模式运行的变流器(VSC1-1)，两台10kV/380V的干式变压器即干式变(T1和T2)，一台以并网PQ控制模式运行的变流器(VSC2-1)，其余还包括直流开关DC1-1、DC2-1等，以及交流开关AC1-1、AC2-1等。
在试验前，应确定试验初始状态为：储能汇集线302断路器已断开，1号环网柜与302断路器的电缆连接已断开，储能汇集线电缆头已做好绝缘，302-1地刀已接地。2号环网柜与3号环网柜的两处电缆连接已断开，电缆两头均已做好绝缘并接地；负荷开关311，313，AC1-1，AC1-2，AC2-1，AC2-2，变流器交\直流断路器，交流接触器，直流开关DC1-1，DC1-2，DC2-1，DC2-2，电池堆各簇高压隔离开关均断开；VSC1-1与VSC2-1变流器、以及与之对应的电池堆及电池管理系统BMS无异常告警。
本发明的一种电池储能电站现场联调方法，包括以下试验内容步骤：
S1.变流器VSC1-1和VSC2-1的空载启动试验
S11.手动闭合电池堆1各簇高压隔离开关以及汇流柜直流断路器，手动启动电池堆1的BMS并网流程，BMS自动闭合每簇电池的主正接触器，建立直流母线电压；
S12.将变流器VSC1-1设置为就地、V/F控制模式，手动闭合变流器VSC1-1交侧流断路器并启动变流器，待直流侧电容充电完毕后，变流器自动闭合直流侧断路器、交流接触器，在1s内交流侧电压升至额定值，检查变流器空载启动性能；
S13.将变流器VSC1-1停机，退出BMS并网流程，所有开关恢复初始状态。
S14.电池堆2和变流器VSC2-1重复(1)～(3)进行空载启动试验。
S2.变流器VSC1-1带变压器空载升压试验
手动闭合变流器VSC1-1和变压器T1之间的交流断路器AC1-1，闭合两台变压器之间的环网柜负荷开关311和313，重复所述S11～S13的试验内容
S3.进行变流器VSC2-1启停及充放电运行试验
S31.手动闭合交流断路器AC1-1，闭合负荷开关311和312，手动闭合电池堆1各簇高压隔离开关、DC1-1，启动BMS并网流程，自动闭合电池堆1各簇接触器，建立直流母线电压；
S32.变流器VSC1-1从直流母线取电上电，将变流器设置为就地控制、VF模式，手动闭合变流器VSC1-1交侧流断路器并启动变流器，VSC1-1自动闭合电容充电回路，电容充电完毕后，VSC1-1自动闭合直流侧断路器、交流接触器，VSC1-1变流器输出交流电压自动升至额定电压值；
S33.手动闭合交流断路器AC2-1和VSC2-1交流断路器，VSC2-1变流器从交流侧取电上电；
S34.手动将VSC2-1变流器设置为就地、PQ控制模式，手动闭合电池堆3各簇高压隔离开关、DC2-1，手动向电池堆3的BMS发并网指令，BMS自动闭合电池堆3各簇接触器，手动启动变流器VSC2-1，VSC2-1自动闭合电容充电回路，电容充电完毕后，VSC2-1自动闭合直流侧断路器，交流接触器；
S35.就地设置VSC2-1变流器及电池堆3按小功率(10％额定功率)充电运行1分钟，然后直接转放电运行1分钟，检查储能变流器和电池状态是否正常；
S36.就地由VSC2-1下发储能系统输出功率为0，检查VSC2-1变流器运行功率均应以设定速率降为0，就地下发VSC2-1变流器停机指令；
S37.启动VSC2-1，就地设置VSC2-1变流器及电池堆3储能系统按10％额定功率充电运行，检查VSC2-1变流器紧急停机功能，
S38.将VSC2-1停机，重复S34-S37步，采用EMS远方控制模式进行试验。
S39.将VSC1-1停机，VSC2-1停机，将电池堆1和电池堆3退出，将所有开关状态置于断开。
S4.校核电池管理系统、变流器、能量管理系统之间的四遥数据
按前述步骤启动联调系统，设置VSC2-1变流器按10％的额定功率充电30分钟，而后按10％的额定功率放电30分钟，在此期间完成电池管理系统、变流器、能量管理系统之间的四遥数据校核。
S5.校验电池管理系统与变流器之间的保护逻辑。
通过修改BMS的保护定值，触发BMS的三级保护动作，一方面跳开电池簇的接触器，另一方面通过硬接点使PCS停机，检查接触器与PCS是否响应正确。
本领域的技术人员应当理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种电池储能电站现场联调方法，其特征在于，采用一种电池储能电站现场联调装置，包括两个电池堆，两台双向变流器，两台变压器和两个环网柜，所述的两个电池堆分别与一个双向变流器、一个变压器和一个环网柜依次串联，且两个环网柜互相连接；
所述的两台双向变流器的其中一台以离网V/F控制模式运行，以作为系统电压源双向变流器，另一台变流器以并网PQ控制模式运行，以作为负荷节点双向变流器，调整负荷节点双向变流器的参数模拟电池的充放电运行；
包括以下步骤：
S1.将电池堆并网，分别对两台双向变流器进行空载启动试验；
S2.进行双向变流器带变压器空载升压试验；
S3.进行双向变流器启停及充放电运行试验；
S4.校核电池管理系统、双向变流器、能量管理系统之间的四遥数据；
S5.校验电池管理系统与双向变流器之间的保护逻辑；
所述步骤S3具体包括如下步骤：
S31.闭合系统电压源双向变流器和变压器之间的交流断路器，闭合两台环网柜负荷开关；
S32.闭合与系统电压源双向变流器连接的电池堆各簇高压隔离开关以及汇流柜直流断路器，启动电池管理系统并网流程，各簇电池的主正接触器自动闭合，建立直流母线电压；
S33.将系统电压源双向变流器设置为就地、V/F控制模式，闭合系统电压源双向变流器交流侧断路器并启动，待直流侧电容充电完毕后，系统电压源双向变流器自动闭合直流侧断路器、交流接触器，使交流侧电压升至额定值；
S34.闭合负荷节点双向变流器和变压器之间的交流断路器，闭合负荷节点电池堆各簇高压隔离开关以及汇流柜直流断路器，启动电池管理系统并网流程；
S35.将负荷节点双向变流器设置为就地、PQ控制模式并启动负荷节点双向变流器，待直流侧电容充电完毕后，负荷节点双向变流器自动闭合直流侧断路器、交流接触器；
S36.就地设置负荷节点双向变流器以10％额定功率充电运行1分钟，然后直接转放电运行1分钟，检查变流器和电池状态是否正常；
S37.就地下发负荷节点双向变流器停机指令；
S38.采用EMS远方控制模式，重复步骤S35～S37；
S39.完成后将所有装置停机并恢复初始状态。
2.根据权利要求1所述的电池储能电站现场联调方法，其特征在于，所述的步骤S1包括如下步骤：
S11.手动闭合电池堆中各簇电池的高压隔离开关，以及双向变流器的直流断路器，保持双向变流器的交流断路器断开，启动电池管理系统并网流程以使各簇电池的主正接触器自动闭合，建立直流母线电压；
S12.将两台双向变流器均设置为就地、V/F控制模式并启动变流器，待直流侧电容充电完毕后，双向变流器闭合直流侧断路器、交流接触器，使交流侧电压升至额定值，检查变流器空载启动性能；
S13.将双向变流器停机，退出电池管理系统并网流程，所有开关恢复初始状态。
3.根据权利要求2所述的电池储能电站现场联调方法，其特征在于，所述的步骤S2包括如下步骤：
S21.闭合系统电压源双向变流器和所连接的变压器之间的交流断路器，闭合两台环网柜负荷开关，
S22.闭合与系统电压源双向变流器连接的电池堆中各簇电池的高压隔离开关，以及系统电压源双向变流器的直流断路器，启动电池管理系统并网流程以使各簇电池的主正接触器自动闭合，建立直流母线电压；
S23.启动以离网V/F控制模式运行的双向变流器，待直流侧电容充电完毕后，系统电压源双向变流器闭合直流侧断路器、交流接触器，使交流侧电压升至额定值，检查双向变流器空载升压性能；
S24.将系统电压源双向变流器停机，退出电池管理系统并网流程，所有开关恢复初始状态。
4.根据权利要求1所述的电池储能电站现场联调方法，其特征在于，所述步骤S4的具体内容包括：校核能量管理系统与电池管理系统、能量管理系统与双向变流器之间的遥测、遥信、遥调、遥控信息。
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