為什么在儲(chǔ)能變流器PCS應(yīng)用中碳化硅SiC模塊全面革掉IGBT模塊的命！

 

儲(chǔ)能變流器（Power Conversion System）英文簡稱PCS，可控制蓄電池的充電和放電過程，進(jìn)行交直流的變換，在無電網(wǎng)情況下可以直接為交流負(fù)荷供電。 儲(chǔ)能變流器PCS由DC/AC 雙向變流器、控制單元等構(gòu)成。 根據(jù)功率指令的符號及大小控制變流器對電池進(jìn)行充電或放電，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)有功功率及無功功率的調(diào)節(jié)。PCS儲(chǔ)能變流器，全稱Power Conversion System，是儲(chǔ)能系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，用于實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電池與電網(wǎng)之間的能量轉(zhuǎn)換和雙向流動(dòng)。它能夠?qū)⒅绷麟娹D(zhuǎn)換為交流電或?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)換為直流電，以滿足電網(wǎng)對儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電需求。PCS儲(chǔ)能變流器在儲(chǔ)能系統(tǒng)中扮演著“橋梁”的角色，連接著儲(chǔ)能電池和電網(wǎng)，確保儲(chǔ)能系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運(yùn)行。

 

PCS儲(chǔ)能變流器的應(yīng)用場景

 

1.能量時(shí)移：在用戶側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)中，PCS儲(chǔ)能變流器可以用于能量時(shí)移，將白天時(shí)段內(nèi)光伏多余的發(fā)電量儲(chǔ)存起來，在晚上或者陰雨天氣無光伏發(fā)電量的時(shí)段內(nèi)再通過PCS釋放出來，可以實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電的最大化自發(fā)自用。

 

2.峰谷套利：在用戶側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)中，尤其是執(zhí)行分時(shí)電價(jià)的工商業(yè)園區(qū)，PCS儲(chǔ)能變流器可用于進(jìn)行峰谷套利，通過在電價(jià)低廉的時(shí)間段進(jìn)行充電，在電價(jià)高昂的時(shí)間段進(jìn)行放電，實(shí)現(xiàn)低充高放進(jìn)行套利，達(dá)到節(jié)省園區(qū)整體用電成本的目的。

 

3.動(dòng)態(tài)擴(kuò)容：在電力容量受限的場景，類似電動(dòng)汽車充電站場景，通過PCS儲(chǔ)能變流器配置儲(chǔ)能電池來進(jìn)行動(dòng)態(tài)擴(kuò)容，充電高峰時(shí)候，PCS儲(chǔ)能變流器進(jìn)行放電，提供額外的功率支持；充電低峰時(shí)，PCS儲(chǔ)能變流器進(jìn)行充電，儲(chǔ)存低價(jià)的電能進(jìn)行備用，既能實(shí)現(xiàn)峰谷套利，又能給充電場站進(jìn)行動(dòng)態(tài)擴(kuò)容。

 

4. 微電網(wǎng)系統(tǒng)：在微電網(wǎng)系統(tǒng)中，PCS儲(chǔ)能變流器能夠?qū)崿F(xiàn)分布式電源與儲(chǔ)能系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制，提高微電網(wǎng)的穩(wěn)定性和供電質(zhì)量。通過PCS儲(chǔ)能變流器的精確功率控制和智能能量管理，可以實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)系統(tǒng)中電源和負(fù)荷的平衡和優(yōu)化調(diào)度。

 

5. 電力系統(tǒng)調(diào)頻調(diào)峰：在電力系統(tǒng)中，PCS儲(chǔ)能變流器可以用于調(diào)頻調(diào)峰，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)，PCS儲(chǔ)能變流器可以釋放儲(chǔ)能電池中的能量，為電網(wǎng)提供額外的功率支持；當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)，PCS儲(chǔ)能變流器則可以吸收電網(wǎng)中的多余能量，為儲(chǔ)能電池充電，以備后用。

 

PCS儲(chǔ)能變流器的發(fā)展趨勢

 

目前在大型儲(chǔ)能電站中普遍采用集中式PCS,一臺(tái)大功率PCS同時(shí)控制多簇并聯(lián)的電池，電池簇間的不均衡問題得不到有效的處理；而組串式PCS，一臺(tái)中小功率的PCS只控制一簇電池，實(shí)現(xiàn)一簇一管理，有效規(guī)避電池簇間的木桶效應(yīng)，提升系統(tǒng)壽命，提高全壽命周期放電容量，組串式PCS規(guī)模化應(yīng)用趨勢已見雛形，在工商業(yè)儲(chǔ)能一體柜中組串式PCS已成為行業(yè)主流方案，未來在大型儲(chǔ)能電站中也將實(shí)現(xiàn)大規(guī)模化應(yīng)用。

 

隨著新能源和智能電網(wǎng)的快速發(fā)展以及儲(chǔ)能技術(shù)的不斷進(jìn)步，PCS儲(chǔ)能變流器將面臨更大的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。未來，PCS儲(chǔ)能變流器將朝著更高效、更智能、更靈活的方向發(fā)展。

 

IGBT模塊在十幾 kHz開關(guān)頻率中就會(huì)表現(xiàn)出嚴(yán)重的局限性，由于IGBT模塊尾電流導(dǎo)致?lián)p耗較大。使用 SiC-MOSFET模塊，開關(guān)頻率增加，從而減小了濾波器體積。SiC 模塊允許在數(shù)十和數(shù)百 kHz 的頻率下運(yùn)行，開關(guān)損耗相對較低，從而顯著減少了濾波器和散熱熱系統(tǒng)的體積。這些技術(shù)進(jìn)步使變流器總體積大幅度減少，效率提高，從而能夠在較低溫度下運(yùn)行并可能延長組件的使用壽命。

為了滿足PCS儲(chǔ)能變流器更高效的需求，使用基本公司碳化硅SiC模塊全面取代IGBT模塊，可以提升系統(tǒng)效率1%，有效提升客戶在PCS生命周期里的收益。SiC模塊全面取代IGBT模塊，從而將PCS儲(chǔ)能變流器開關(guān)損耗降低高達(dá) 70% 至 80%，在儲(chǔ)能變流器PCS應(yīng)用中碳化硅SiC模塊全面革掉IGBT模塊的命！

 

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