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非标设备

变压器作为储能系统中的关键角色

日期:2024-11-23 来源:非标设备
设备概述

  变压器作为储能系统中的关键角色,其应用广泛且不可或缺。在接入10(6)kV及以上电压等级的电网时,除了高压级联型储能系统能够直接融入6~35kV的电网体系外,集中式和组串式储能系统均需依赖变压器进行升压,从而顺利接入电网的怀抱。

  对于集中式和组串式储能系统而言,电池簇或电池阵列经过PCS交直流变换的魔法,多台PCS交流侧并联后,便踏上了变压器升压之旅,直至达到10(6)kV及以上电压等级。这一过程犹如一场精密的舞蹈,每一个步骤都不可或缺,共同编织出储能系统稳定运行的华美乐章。变压器,作为储能系统的核心设备,其价格占比在6-10%左右,足以彰显其重要性。然而,它的作用远不止于此。在储能系统充电和放电的过程中,电流如同潺潺流水般流经变压器,而每一次的流动都会带来一定的损耗。因此,变压器成为了影响储能电站综合效率的关键设备。选择正真适合的变压器,就如同为储能电站挑选了一位得力的助手,能够助力降低全寿命周期成本,提升储能电站的经济高效运行水平。综上所述,变压器在储能系统中扮演着举足轻重的角色。我们应该用尽心思挑选和维护它,以确保储能系统的稳定运行和高效利用。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、在国内,对于变压器的冷却方式选择,我们一定要尤为谨慎。与海外项目所享有的自由性不同,我国一般更倾向于选择干式变压器而非油浸式变压器。这主要源于油浸式变压器在出现故障、产生电弧时,其内部的绝缘油会经历热分解过程,进而释放出氢气、甲烷、乙烯等易燃气体,这无疑增加了燃烧和爆炸的风险。鉴于锂离子电池储能电站对防火安全有着严苛的要求,我国锂离子电池储能项目大多青睐干式变压器,并配备风机进行散热。干式变压器作为无油设备,在安全性方面更胜一筹,堪称防火的“守护者”。然而,油浸式变压器在造价、能耗以及环境适应性等方面亦有其独特的优势。因此,在严格确保满足防火要求的前提下,储能系统一样能考虑选用油浸式变压器,以充分的发挥其各项优势,实现经济效益与安全性的双赢。总的来说,在国内锂离子电池储能项目中,选择何种冷却方式的变压器,需考虑安全性、经济性和环境适应性等多方面因素,确保在满足防火要求的同时,实现项目的稳定运行和可持续发展。二、变压器能耗等级,犹如衡量其节能性能的标尺,精准刻画着每一台变压器的能效表现。其损耗最重要的包含空载损耗(亦称铁耗)与负载损耗(又称铜耗),这两者宛如变压器的“呼吸”,无声无息中却对储能电站的效率产生深远影响。能耗等级的选择,如同在经济与效率的天平上寻找平衡,需经过精细的比选,确保既符合经济实际,又能满足效率要求。而这一切,还需严格遵循国家标准的指导,确保每一步都走得稳健而有力。国标《电力变压器能效限定及能效等级》如同一本能效的宝典,将变压器的能耗等级规划区分为三个层次。其中,1类能效如同璀璨的明珠,高居能效之巅。以35kV储能用3150kVA干式变压器为例,1级能耗等级的变压器,其绝缘耐热等级达到F级,空载损耗和负载损耗分别仅为3.5kW和22.1kW;而相比之下,3级能耗等级的变压器,虽然同样拥有F级的绝缘耐热等级,但其空载损耗和负载损耗却分别高达4.3kW和24.5kW。倘若我们按每天两充两放、年运行330天的实际使用情况来计算,选择1级能耗等级的变压器,每年可节约电量高达1.4万度左右。这一数字的背后,不仅代表着能源的节约,更意味着储能电站综合效率的提升和经营成本的降低。因此,选择高能耗等级的变压器,就如同为储能电站注入了一股强大的动力,推动其在节能降耗的道路上阔步前行,为未来的可持续发展奠定坚实的基础。三、变压器容量的选择,犹如一场精心策划的交响乐,既要与主旋律——PCS的额定功率和谐共鸣,又要兼顾其他音符——辅助用电损耗、过载运行等要求的微妙变化。在这个乐章中,变压器的额定容量,就像一位舞者,轻盈地穿梭于各种要求之间,力求完美呈现。一般而言,这位舞者的身姿——即变压器的额定容量,应当不小于它所承接的PCS额定功率的1.05倍,这是为了确认和保证其能够在长期的舞蹈中,稳定而优雅地展现自己的风采,满足变压器的长期安全运行要求。而变压器本身所具备的短时过载能力,就像是舞者偶尔的即兴发挥,为这场交响乐增添了更多惊喜和变化。在行业设施价格“内卷”的态势下,压减变压器成本成为了实现“降本”目标的重要手段之一。然而,正如一场交响乐不能仅靠主旋律支撑,变压器的选择也不能仅仅追求成本的压缩。以常用的集中式储能为例,当两台额定功率为1725kW的PCS通过一台双绕组变压器升压时,部分厂家选择3450kVA的变压器,虽然看似节约了成本,但这样的选择却如同舞者失去了足够的舞台空间,长时间运行下来,难免会对变压器的稳定运行造成影响。

  因此,在变压器容量的选择上,我们既要考虑到成本的节约,更要兼顾其运行的稳定性和安全性。只有这样,我们才可以在这场交响乐的演奏中,既享受到美妙的旋律,又确保每一个音符都能够准确无误地呈现。此外,储能系统变压器选择还需考虑标称电压、短路阻抗、分接范围、联接组等参数技术方面的要求,例如变压器低压侧标称电压需与PCS交流侧标称电压相匹配,变压器高压侧电压需与主变低压侧电压相匹配;变压器联接组主要是采用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”忽视其选型及技术方面的要求,由于变压器选型不当造成项目中频频发生故障甚至事故,通过一系列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。