A Stroomconversiesysteem (PCS)is een elektronisch apparaat met een hoge vermogensdichtheid, ontworpen voor energieopslagsystemen op grote schaal op batterijen. Het maakt de conversie van elektrische energievormen en bidirectionele energiestromen mogelijk, en ondersteunt gelijkspanningen tot 1500 V. PCS wordt veel toegepast in energieopslagsystemen en de opwekking van hernieuwbare energie.
Gelegen tussen deenergie opslag batterijen het elektriciteitsnet is het de kerncomponent die de bidirectionele stroom van elektrische energie tussen het energieopslagsysteem en het elektriciteitsnet mogelijk maakt. Het wordt gebruikt om de batterij te besturen om een efficiënte AC/DC-conversie uit te voeren tijdens het laad-/ontlaadproces en vervult de belangrijkste functies van bidirectionele elektrische energieconversie en systeemcontrole.
Hoe PCS werkt
Het belangrijkste werkingsprincipe van PCS is het bereiken van bidirectionele stroom en vormconversie van elektrische energie: tussen de AC- en DC-zijde wordt, door de schakelcontrole van vermogenshalfgeleiderapparaten, de wisselstroom van het elektriciteitsnet gelijkgericht in gelijkstroom om de batterij op te laden; of de gelijkstroom van de batterij wordt omgezet in wisselstroom om terug te leveren aan het elektriciteitsnet. Dit proces wordt dynamisch geregeld door het microgrid-monitoringsysteem, dat commando's met constant vermogen (PQ) of constante stroom (CC) kan uitvoeren om de energiestroom van het opladen en ontladen van batterijen (zoals peak shaving en valley-filling) nauwkeurig te regelen en tegelijkertijd de schommelingen in het uitgangsvermogen van fluctuerende energiebronnen zoals windenergie en fotovoltaïsche zonne-energie af te vlakken.
Bij de werking van het elektriciteitsnet speelt het Power Control System (PCS) meerdere cruciale rollen:
1. Handhaven van een stabiele werking van het elektriciteitsnet: het leveren van back-upstroom tijdens instabiliteit van het elektriciteitsnet, het waarborgen van de veiligheid van de accu door middel van communicatie met het Battery Management System (BMS) en het mogelijk maken van grootschalige energieopslagcentrales om flexibele regulering van het energiesysteem te realiseren en een verbeterde economische efficiëntie via het PCS.
2. Zorgen voor de veiligheid van de accu: in samenwerking met het BMS ervoor zorgen dat de accu's binnen veilige limieten werken en risico's zoals overladen en te veel ontladen- voorkomen.
3. Verbetering van de systeemflexibiliteit en zuinigheid: Vooral in grootschalige- energieopslagcentrales is het PCS de sleutel tot het bereiken van flexibele regulering van het energiesysteem (zoals piekscheren en dalvulling, frequentieregeling) en het verbeteren van de economische efficiëntie.
Kernkenmerken en functies van PCS
Een PCS (Power Control System) bestaat uit hardware zoals IGBT's (Insulated Gate Bipolar Transistors), PCB's (Printed Circuit Boards) en draden en kabels. De belangrijkste kenmerken en functies zijn als volgt:
Bidirectionele energieconversie:Een PCS kan gelijkstroom (DC) omzetten in wisselstroom (AC) en omgekeerd, waardoor een bidirectionele energiestroom tussen het elektriciteitsnet, de accu's en belastingen mogelijk wordt. In een energieopslagsysteem kan het bijvoorbeeld wisselstroom van het elektriciteitsnet omzetten in gelijkstroom om de accu op te laden tijdens- piekuren, en de gelijkstroom van de accu omzetten in wisselstroom om terug te leveren aan het elektriciteitsnet of lokale belastingen te voeden tijdens piekuren.
Nauwkeurige vermogensregeling:Via geavanceerde besturingsalgoritmen kan het PCS de omvang en richting van het laad- en ontlaadvermogen in realtime aanpassen, waarbij het nauwkeurig reageert op netverzendingsopdrachten of signalen van het batterijbeheersysteem (BMS), waardoor de efficiëntie en stabiliteit van de energieconversie wordt gegarandeerd. Het kan bijvoorbeeld de laad- en ontlaadstroom, spanning en frequentie dynamisch aanpassen op basis van veranderingen in de netbelasting of de batterijstatus.
Optimalisatie van de stroomkwaliteit:Het PCS beschikt over harmonische onderdrukking en reactieve vermogenscompensatiefuncties, die de kwaliteit van het uitgangsvermogen kunnen verbeteren en interferentie met het elektriciteitsnet kunnen verminderen. In nieuwe scenario's voor de opwekking van energie kan het ook de fluctuaties in het uitgangsvermogen van intermitterende energiebronnen zoals fotovoltaïsche energie en windenergie afvlakken, waardoor de curve voor de opwekking van energie stabieler wordt en het vermogen van het net om hernieuwbare energie te accepteren wordt verbeterd.
Modusomschakeling en beveiligingsfuncties:Het PCS ondersteunt meerdere werkingsmodi, waaronder net-verbonden en off--net (islanding), en kan snel en naadloos schakelen tussen verschillende modi. Tegelijkertijd integreert het meerdere beveiligingsmechanismen zoals overspanning, overstroom, overtemperatuur en anti-islanding om een veilige werking van het systeem te garanderen onder foutieve of abnormale omstandigheden, waardoor schade aan apparatuur of ongelukken op het elektriciteitsnet worden voorkomen.
Kortom, het PCS is een belangrijke brug die energieopslag en energietransmissie met elkaar verbindt, waardoor flexibele energiedistributie, efficiënt gebruik en stabiel netwerkbeheer mogelijk worden gemaakt door middel van efficiënte en intelligente energieconversie en -beheer.
PCS-toepassingsscenario's
Op basis van verschillende toepassingsscenario's kunnen PCS worden onderverdeeld in drie hoofdcategorieën: energieopslagcentrales, industriële en commerciële, en residentiële. Het belangrijkste verschil zit in het geleverde vermogen.
Energieopslagcentrales
Grootschalige energieopslagcentrales spelen meerdere belangrijke rollen in het energiesysteem, waaronder frequentieregeling, spanningsregeling en back-up. Hun PCS-vermogen bereikt doorgaans megawattniveaus of hoger, met capaciteiten variërend van enkele megawatt tot honderden megawatt. Ze stellen strenge eisen aan de reactiesnelheid en besturingsprecisie van het systeem, en moeten beschikken over een sterk aanpassingsvermogen van de net-netwerkverbindingen en parallelle coördinatiecapaciteiten voor meerdere- machines om de veilige, efficiënte en stabiele werking van het energiesysteem te garanderen tijdens grootschalige bidirectionele energieconversie. Ze vormen een onmisbare kernondersteuningseenheid voor de aanleg van slimme netwerken.
Industriële en commerciële energieopslagsystemen (PCS)
Het vermogensbereik voor industriële en commerciële energieopslagsystemen varieert doorgaans van 50 kW tot 500 kW. Geconfronteerd met complexe en steeds-veranderende elektriciteitsbelastingen en bedrijfsomstandigheden, moeten PCS een conversie-efficiëntie van meer dan 98,5% en milliseconden-fout-rit-door-capaciteit- hebben. Door nauwkeurig een strategie voor piek-scheren en dalen- uit te voeren waarbij 'elektriciteit wordt opgeslagen tijdens de-piekuren en wordt ontladen tijdens de piekuren', worden de piekelektriciteitskosten voor bedrijven effectief met 30% tot 50% verlaagd. Tegelijkertijd zorgen de isolatie van netfluctuaties en naadloze schakelfuncties voor een continue stroomtoevoer naar kritieke productielijnen of bedrijfspanden, waardoor de stroombetrouwbaarheid aanzienlijk wordt verbeterd en een bewaker wordt van het energiebeheer van ondernemingen.
Residentiële energieopslag-PC's
Residentiële energieopslag-PCS varieert doorgaans in vermogen van 5 kW tot 10 kW. Het compacte, modulaire ontwerp zorgt voor een eenvoudige installatie en naadloze integratie met gedistribueerde energiebronnen zoals zonne-energie op daken. Door overdag overtollige zonne-energie op te slaan en 's nachts huishoudelijke verbruikers te leveren, wordt effectief bespaard op elektriciteitskosten in de piek- en daluren-. Bovendien biedt het een naadloze back-upstroom tijdens stroomuitval, waardoor de stroomtoevoer naar kritieke belastingen zoals koelkasten, verlichting en communicatieapparatuur continu wordt gegarandeerd, waardoor een veilige en autonome microgrid-oplossing voor thuis wordt gecreëerd.