再生能源與儲能系統(tǒng)整合的測試方案
2024-11-27
各國綠電政策，以及電網(wǎng)穩(wěn)定度需求，再生能源與儲能相關技術將在未來十年蓬勃發(fā)展。根據(jù)彭博能源財經(jīng)(BNEF)評估，全球的儲能裝置于2030年底將達到358GW/1,028GWh高峰，為 2020年底所統(tǒng)計容量和發(fā)電量的20倍以上。儲能應用主要包括了與再生能源(太陽能/風力發(fā)電)并設之大型儲能系統(tǒng)，及住宅、商業(yè)與產(chǎn)業(yè)用的中小型系統(tǒng)，其中用于住宅及工、商業(yè)的儲能裝置發(fā)展最為熱絡。BNEF表示，中小型儲能裝置將占總儲能系統(tǒng)容量四分之一，未來將會全球普及。
太陽能與風力發(fā)電皆會因氣象變化而無法穩(wěn)定供應電力，利用電池儲能來調(diào)節(jié)是目前最常用的解決方法。儲能系統(tǒng)的電壓規(guī)格從小于1,000V往高壓1,500V發(fā)展，功率也朝MW以上增加。電力公司對此類大型儲能系統(tǒng)最常的應用為自動頻率控制(Automatic Frequency Control，AFC) ，與即時備轉(zhuǎn)(Fast Response load shedding Resource，F(xiàn)RR)。近期因能源價格高漲與 不穩(wěn)定，更多人愿意在自家住宅設置儲能系統(tǒng)。住宅型太陽光電儲能系統(tǒng)主要構(gòu)成為太陽能板、混合型逆變器(Hybrid PV Inverter)及儲能電池等。儲能電池容量約為5kWh~15kWh，其中混合型逆變器功率約為10kW以內(nèi)，扮演著能源轉(zhuǎn)換的關鍵角色。
在此電池儲能與風光發(fā)電配合應用的趨勢下，也因應推出體積小、具能源回收及一機多用途的測試儀器產(chǎn)品。包括在直流源、交流源與電池測試與模擬的相關設備。另外也搭配多功能的軟體平臺，整合為自動測試系統(tǒng)。相關介紹如下：
一、61800系列電網(wǎng)模擬電源+能源回饋式交流負載，一機兩用節(jié)能減碳于混合型逆變器測試
▲Chroma61815一機實現(xiàn)混合型逆變器的交流電源和交流負載測試需求
Chroma 61815電網(wǎng)模擬電源具備四象限輸出能力，不僅可模擬各種電壓頻率輸出，應用于逆變器并網(wǎng)功能測試，還可進行四象限模擬交流負載于逆變器離網(wǎng)功能測試。自產(chǎn)品上市后已獲各儲能設備指標性廠商采用，在混合型逆變器測試部分也快速累積了許多經(jīng)驗。透過高效率的能源回收功能可大幅節(jié)省模擬市電測試的電力耗費，且藉由List、Pulse、Step等多組進階編程功能可模擬各種市電異常情形。另外選配的回饋交流負載功能，可將能量回饋電網(wǎng)以幫助廠商達到節(jié)能減碳之測試要求，更可透過Rectified和Lead/Lag特定拉載模式、半波拉載模式、Stand-By即時反應功能等，真實模擬各類型的整流性及非整流性負載特性。藉由Chroma 61815一機實現(xiàn)混合型逆變器的交流電源和交流負載測試需求，實現(xiàn)高效率且高CP值的儲能設備測試方案。
二、3 in 1雙向直流電源+能源回饋式負載+光伏/電池模擬，符合新能源光儲逆變器測試
其中Chroma 62000D系列為雙向拓撲電源架構(gòu)設計，單臺設備為18kW，適合使用在家用儲能系統(tǒng)(< 10kW)、廠房用儲能系統(tǒng)(50~150kW)，為三合一雙向直流電源兼具太陽電池陣列模擬與能源回饋式負載，可將吸收的能量回饋至電網(wǎng)，符合測試節(jié)能減碳之趨勢及廠商開發(fā)光儲充逆變器時儀器設備具多功能性、易于組合為多套電源做彈性調(diào)度于研發(fā)及生產(chǎn)時測試系統(tǒng)配置使用。
62000D具選配太陽電池陣列模擬功能，于單機內(nèi)建歐美標準EN50530 & Sandia的I-V數(shù)學模型方便使用者簡單操作或遠端控制整合使用，且可模擬動態(tài)遮罩曲線及實際天候的I-V曲線變化測試，非常適合驗證于光/儲逆變器性能于電池儲能容量計算vs全球各地實際天候I-V模擬。
另外可搭配電池模擬軟體( Battery Simulator Soft-Panel )成為一電池模擬器，具有可模擬操作于不同電池電量(SOC)條件或載入特定的電池特性V-I曲線，進行評估測試電力轉(zhuǎn)換裝置做充電或放電的電池模擬使用于混合逆變器及儲能變流器(PCS)。
三、Chroma 17040/17040E配備電池測試儀和電池模擬器雙重模式
17040E系統(tǒng)，單臺設備為200kW/1,700V，應用并網(wǎng)系統(tǒng)(FOM)的測試；17040系統(tǒng)，單臺設備為60kW/1,000V，適合家用(Res.)商用(C&I)系統(tǒng)的測試應用，具備電池充放電機與電池模擬器兩種功能，測試電池柜和電池柜連接的產(chǎn)品。
自動電壓/電流檔位切換功能，隨著電流的動態(tài)變化自動調(diào)整正確檔位，搭配高頻取樣量測技術確保動態(tài)量測精度，獲得優(yōu)化的量測結(jié)果；支援動態(tài)電流/功率模式的工況模擬( Wave form)功能，電流上升時間為1ms (10 ~ 9 0 %)，模擬儲能柜在調(diào)頻進行時，電力調(diào)節(jié)系統(tǒng)(PC S)對儲能柜的充放電行為；在電流快速響應的同時，切換過程無電流突波，測試過程不會損傷待測物；采用雙向電路架構(gòu)達到高效能的放電能量回收目的，精確控制交流電流的正反向變化，設計符合電網(wǎng)要求不會污染電網(wǎng)上的其他設備，且量測到電網(wǎng)異常，主動切斷主回路電源保護安全。
軟體BatteryPro整合第三方硬體，包括BMS通訊裝置，數(shù)據(jù)記錄器和溫箱等第三方 軟硬體，將其資料用于測試程序控制，檢出電池芯在調(diào)頻過程的各串電池芯的電壓變化，找出儲能柜品質(zhì)缺陷；透過電池模擬器軟體Battery Simulator Soft-Panel，能程控不同電池電量狀態(tài)(SOC狀況)，測試產(chǎn)品充放電狀態(tài)，做儲能逆變器與電池搭配的測試評估。
四、Chroma自動測試系統(tǒng)
若要建構(gòu)太陽光電/儲能設備的測試平臺, 必須使用模擬電網(wǎng)的交流電源供應器與交流電子負載、太陽電池陣列模擬電源、電池模擬器等多臺設備。
▲光伏/儲能逆變器測試具能源回饋系統(tǒng)架構(gòu)
因應此趨勢，Chroma推出最新的自動化測試系統(tǒng)8000, 整合上述雙向直流電源62000D或電池模擬器17040E & 電網(wǎng)模擬器61800，即具有雙向直流電源+能源回饋式負載+光伏/電池模擬功能 & 電網(wǎng)模擬電源+能源回饋式交流負載的五種設備功能，在測試過程中將待測物輸出能量回饋到電網(wǎng)直接循環(huán)利用，降低設備成本外，更節(jié)省設備體積與達到節(jié)能減碳的目的。
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