A Power Conversion System (PCS)je elektronické zařízení s vysokou hustotou výkonu navržené pro užitkové-systémy pro ukládání energie z baterií. Umožňuje přeměnu forem elektrické energie a obousměrný tok energie, podporuje stejnosměrná napětí až do 1500V. PCS je široce používán v systémech skladování energie a výrobě energie z obnovitelných zdrojů.
Nachází se meziakumulátor energiea rozvodné sítě, je to hlavní součást, která umožňuje obousměrný tok elektrické energie mezi systémem skladování energie a rozvodnou sítí. Používá se k ovládání baterie k provádění účinné konverze AC/DC během procesu nabíjení/vybíjení a přebírá klíčové funkce obousměrné přeměny elektrické energie a řízení systému.
Jak PCS funguje
Základním pracovním principem PCS je dosažení obousměrného toku a přeměny formy elektrické energie: mezi střídavým a stejnosměrným proudem je prostřednictvím řízení spínání výkonových polovodičových zařízení střídavý proud ze sítě usměrněn na stejnosměrný proud pro nabíjení baterie; nebo se stejnosměrný proud z baterie přemění na střídavý proud, aby se napájel zpět do sítě. Tento proces je dynamicky regulován monitorovacím systémem mikrosítě, který může provádět příkazy konstantního výkonu (PQ) nebo konstantního proudu (CC) pro přesné řízení toku energie při nabíjení a vybíjení baterie (jako je špička holení a plnění údolí) a současně vyhlazuje kolísání výstupního výkonu kolísajících zdrojů energie, jako je větrná energie a fotovoltaika.
V provozu elektrické sítě hraje Power Control System (PCS) několik zásadních rolí:
1. Udržování stabilního provozu sítě: Poskytování záložního napájení během nestability sítě, zajištění bezpečnosti baterie prostřednictvím komunikace se systémem správy baterií (BMS) a umožnění velkokapacitním elektrárnám pro ukládání energie dosahovat flexibilní regulace energetického systému a lepší ekonomické účinnosti prostřednictvím PCS.
2. Zajištění bezpečnosti baterií: Spolupráce s BMS, zajištění provozu baterií v bezpečných mezích a předcházení rizikům, jako je přebíjení a nadměrné{1}}vybíjení.
3. Zvýšení flexibility a hospodárnosti systému: Zejména ve velkých-elektrárnách na akumulaci energie je PCS klíčem k dosažení flexibilní regulace energetického systému (jako je špička a údolní plnění, regulace frekvence) a zlepšení ekonomické účinnosti.
Základní vlastnosti a funkce PCS
PCS (Power Control System) se skládá z hardwaru, jako jsou IGBT (Bipolární tranzistory s izolovanou bránou), PCB (desky s plošnými spoji) a dráty a kabely. Jeho základní vlastnosti a funkce jsou následující:
Obousměrná přeměna energie:PCS může převádět stejnosměrný proud (DC) na střídavý proud (AC) a naopak, což umožňuje obousměrný tok energie mezi sítí, bateriemi a zátěží. Například v systému skladování energie může převádět střídavý proud ze sítě na stejnosměrný proud, aby se baterie nabíjela ve špičce-, a stejnosměrný proud baterie na střídavý proud, aby se napájela zpět do sítě nebo napájela místní zátěž ve špičce.
Přesné ovládání výkonu:Prostřednictvím pokročilých řídicích algoritmů může PCS upravovat velikost a směr nabíjení a vybíjení v reálném čase, přesně reagovat na příkazy k odeslání do sítě nebo signály z Battery Management System (BMS), což zajišťuje účinnost a stabilitu přeměny energie. Dokáže například dynamicky upravovat nabíjecí a vybíjecí proud, napětí a frekvenci na základě změn zatížení sítě nebo stavu baterie.
Optimalizace kvality energie:PCS má funkce potlačení harmonických a kompenzace jalového výkonu, které mohou zlepšit kvalitu výstupního výkonu a snížit rušení sítě. V nových scénářích výroby energie může také vyrovnat kolísání výstupního výkonu přerušovaných zdrojů energie, jako je fotovoltaika a větrná energie, čímž se křivka výroby energie stane stabilnější a zlepší schopnost sítě přijímat obnovitelnou energii.
Přepínání režimů a ochranné funkce:PCS podporuje několik provozních režimů, včetně mřížky-připojené a vypnuté{1}}gridové sítě (ostrovní), a může rychle a plynule přepínat mezi různými režimy. Zároveň integruje několik ochranných mechanismů, jako je přepětí, nadproud, přehřátí a ochrana proti ostrovnímu-ostrovu, aby byl zajištěn bezpečný provoz systému při poruchách nebo abnormálních podmínkách a předcházelo se poškození zařízení nebo nehodám v síti.
Stručně řečeno, PCS je klíčovým mostem spojujícím skladování energie a přenos energie, který umožňuje flexibilní distribuci energie, efektivní využití a stabilní provoz sítě prostřednictvím efektivní a inteligentní přeměny a řízení energie.
Scénáře aplikací PCS
Na základě různých aplikačních scénářů lze PCS rozdělit do tří hlavních kategorií: elektrárny pro skladování energie, průmyslové a komerční a obytné. Hlavní rozdíl je ve výstupním výkonu.
Elektrárny pro skladování energie
Velké-akumulační elektrárny hrají v energetickém systému několik důležitých rolí, včetně regulace frekvence, regulace napětí a zálohování. Jejich výkon PCS obvykle dosahuje úrovně megawattů nebo vyšší, s kapacitou od několika megawattů do stovek megawattů. Mají přísné požadavky na rychlost odezvy systému a přesnost ovládání a musí mít silnou přizpůsobivost -připojení k síti a více-možnosti paralelní koordinace strojů, aby byl zajištěn bezpečný, efektivní a stabilní provoz energetického systému během rozsáhlé-obousměrné přeměny energie. Jsou nepostradatelnou základní podpůrnou jednotkou pro výstavbu chytrých sítí.
Průmyslové a komerční systémy skladování energie (PCS)
Výkonový rozsah pro průmyslové a komerční systémy skladování energie se obvykle pohybuje od 50 kW do 500 kW. Vzhledem ke složitému a neustále se{3}}měnícímu se elektrickému zatížení a provozním podmínkám musí PCS dosahovat účinnosti konverze vyšší než 98,5 % a musí mít schopnost -provozu chyb na úrovni milisekund-. Přesným provedením strategie „ukládání elektřiny během-špičky a vybíjení během špičky“ efektivně snižuje náklady na elektřinu ve špičce pro podniky o 30–50 %. Současně jeho izolace kolísání sítě a plynulé spínací funkce zajišťují nepřetržité napájení kritických výrobních linek nebo obchodních prostor, výrazně zvyšují spolehlivost napájení a stávají se strážcem podnikového energetického managementu.
PCS pro ukládání energie v domácnostech
Výkon PCS pro rezidenční úložiště energie se obvykle pohybuje od 5 kW do 10 kW. Jeho kompaktní, modulární design umožňuje snadnou instalaci a bezproblémovou integraci s distribuovanými zdroji energie, jako je střešní solární energie. Tím, že přes den ukládá přebytečnou solární energii a v noci dodává energii do domácnosti, efektivně šetří náklady na elektřinu ve špičce i mimo{4}}špičku. Kromě toho poskytuje bezproblémové záložní napájení během výpadků sítě, nepřetržitě zajišťuje napájení kritických zátěží, jako jsou ledničky, osvětlení a komunikační zařízení, čímž vytváří bezpečné a autonomní řešení mikrosítě pro domácnost.