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【技术分享】储能系统变压器选择及技术要求

发布时间:   来源:中国储能网


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2024-06-17 21:53:17
<p style="text-indent: 2em; text-align: start; line-height: 1.5;"><span style="font-size: 16px; font-family: 微软雅黑;">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。</span></p><p style="text-indent: 2em; text-align: start; line-height: 1.5;"><span style="font-size: 16px; font-family: 微软雅黑;">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</span><span style="color: rgb(0, 0, 0); font-size: 16px; font-family: 微软雅黑;">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。</span></p><p style="text-indent: 2em; text-align: start; line-height: 1.5;"><span style="color: rgb(0, 0, 0); font-size: 16px; font-family: 微软雅黑;">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。</span></p><p style="text-indent: 2em; text-align: start; line-height: 1.5;"><span style="font-size: 16px; font-family: 微软雅黑;">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。</span></p><p style="text-indent: 2em; text-align: start; line-height: 1.5;"><span style="font-size: 16px; font-family: 微软雅黑;"><strong>一、变压器冷却方式。</strong></span><span style="font-size: 16px; font-family: 微软雅黑;">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。</span></p><p style="text-indent: 2em; text-align: start; line-height: 1.5;"><span style="font-size: 16px; font-family: 微软雅黑;"><strong>二、变压器能耗等级。</strong></span><span style="font-size: 16px; font-family: 微软雅黑;">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。</span></p><p style="text-indent: 2em; text-align: start; line-height: 1.5;"><span style="font-size: 16px; font-family: 微软雅黑;"><strong>三、变压器容量选择。</strong></span><span style="font-size: 16px; font-family: 微软雅黑;">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。</span></p><p style="text-indent: 2em; text-align: start; line-height: 1.5;"><span style="font-size: 16px; font-family: 微软雅黑;">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。</span></p><p style="text-indent: 2em; text-align: start; line-height: 1.5;"><span style="font-size: 16px; font-family: 微软雅黑;"><strong>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。</strong></span></p><p><br></p>
['新能源通识']