光储园 >　光储知识 >　正文

【技术分享】储能系统变压器选择及技术要求

发布时间：作者:中国储能网

光伏园网站发布的文章及资讯信息仅用于知识传播之目的，如有侵权请联系微信pvyuan2，欢迎投稿。

2024-06-17 21:53:17

变压器在储能系统中扮演着至关重要的角色，特别是在那些通过10（6）kV及以上电压等级接入电网的系统中。除了高压级联型储能系统可以直接接入6~35kV电网外，大部分集中式和组串式储能系统都需要经过变压器升压后，才能将电能有效地输送到电网中。对于集中式和组串式储能系统而言，电池簇或电池阵列首先通过电力转换系统（PCS）进行交直流变换。这些PCS设备将电池产生的直流电转换为交流电，以匹配电网的电气特性。然后，多台PCS设备的交流侧并联起来经变压器升压至10（6）kV及以上电压等级，实现与高压电网连接。变压器是储能系统中的核心设备，在储能设备中价格占比在6-10%左右，同时由于储能系统在充电和放电时电流流经变压器均会产生损耗，变压器是影响储能电站综合效率的关键设备，选择合适的变压器对降低储能电站全寿命周期成本，提升储能电站经济高效运行至关重要。通过梳理相关的规程规范，结合储能系统变压器工作特点，重点对储能系统变压器冷却方式、能耗等级和容量选择进行说明。一、变压器冷却方式。不同于国外项目可选用干式变压器或油浸式变压器，在国内，由于油浸式变压器在发生故障产生电弧时，变压器内的绝缘油会发生热分解，析出氢气、甲烷、乙烯等可燃气体，存在燃烧爆炸的风险。考虑锂离子电池储能电站的防火安全要求，国内锂离子电池储能项目普遍选用干式变压器，并通过风机进行散热，干式变压器属于无油设备，安全特性更好，但考虑油浸式变压器在造价、能耗、环境适应性等方面具有一定的优势，在满足防火要求的前提下，储能系统也可选用油浸式变压器。二、变压器能耗等级。变压器损耗主要包括空载损耗（铁耗）和负载损耗（铜耗），能耗等级对储能电站效率影响较大，能耗等级需结合经济和效率综合比选，并满足相关标准要求。国标《电力变压器能效限定及能效等级》规定了三类能耗等级，其中1类能效最高，以35kV储能用3150kVA干式变压器为例，1级能耗等级变压器（绝缘耐热等级F级）空载损耗和负载损耗分别为3.5kW和22.1kW；3级能耗等级变压器（绝缘耐热等级F级）空载损耗和负载损耗分别为4.3kW和24.5kW。按照每天两充两放考虑，年运行330天考虑，1级能耗等级变压器年可节约电量1.4万度左右，可以看出，选择高能耗等级变压器可有效提升储能电站综合效率，降低储能电站运行成本。三、变压器容量选择。变压器额定容量主要与PCS额定功率相匹配，同时考虑辅助用电损耗、过载运行等要求，一般不小于变压器所接PCS额定功率的1.05倍，满足变压器的长期安全运行要求。由于变压器本身具备一定的短时过载能力，在行业设备价格“内卷”的态势下，压减变压器成本也是 “降本”的手段之一。例如，以常用的集中式储能为例，两台额定功率1725kW的PCS经一台双绕组变压器升压，部分厂家选择3450kVA的变压器，缺乏运行裕度，长期运行对变压器的稳定运行带来影响。此外，储能系统变压器选择还需考虑额定电压、短路阻抗、分接范围、联结组等参数技术要求，例如变压器低压侧额定电压需与PCS交流侧额定电压相匹配，变压器高压侧电压需与主变低压侧电压相匹配；变压器联接组主要采用Dy11接线组型式。变压器作为储能系统中的“常规设备”，行业会“经常性”忽视其选型及技术要求，由于变压器选型不当造成项目中频频出现故障甚至事故，通过分析储能系统变压器关键参数确定变压器选型依据，保障储能系统全寿命周期安全经济和高效稳定运行。