SVG
10kV
出线
箱式变压器 10kV/0.4kV 1250kVA 集装箱
已有 高压柜
20MW 光伏电 站集控 系统柜
微网 能量 管理
柜
功率 预测
柜
3*185
站用电 三相四线
800A 400V
800A
400A 1# 2# 3# 4# 本地备用
400A
400A
3*185
3*185
400A
箱式变电站
100kW PCS
2MWp 750+750+500 500kWh 胶体 500kWh 铅炭 3MW
光伏并网逆变器 储能双向变流器 电网电压
2MW 500*2+250*2+100*5 2MW 10kV
(a) 储能电站全貌
(b) 变流器集装箱
(c) 储能集装箱
图 7 海宁广源化纤储能电站现场照片
2. 金太阳工程：青海玉树光/储发电系统（2012 年）
1．采用模块化设计技术、集装箱式建设安装形式，配置灵活、扩展性强 光伏/储能系统中，储能系统采用了模块化设计技术，储能电站的一次电气部分分为电 池模块、变流器模块、升压配电模块、电能质量治理模块，二次控制部分分为电池状态监测 模块、储能电站控制模块、光伏/储能系统能量管理模块。这些模块实现了物理隔离，功能 上各司其职，相互之间采用快速以太网通信，形成有机整体。
2*300
变流器1#
2*300
储能 站管 理系 统柜
1
储能 站管 理系 统柜
2
100kW PCS
2*300
变流器室2#
3*185 2*300
厂区 配电室
储能站1# 功率型电池 20尺集装箱
电
池
管
理
系
统
柜
储能站2#
储能型电池
20尺集装箱
图 2 储能电站的模块化设计 光伏/储能电站建筑形式上采用集装箱式设计，主要包括了光伏逆变器集装箱、电池系 统集装箱、双向变流器集装箱、升压配电集装箱。其中电池集装箱的设计采用优化的结构设 计和热管理设计，根据不同单体电池的热特性进行散热结构最优设计，进行流场和温度场仿 真计算，获得最佳散热结构。在此结构下，采取安装工业空调强制对流换热方式，每个单体 电池均与冷却空气接触，使每个电池均能在最佳工作温度范围内且温度场均匀。
图 4 100kVA 储能双向变流器 3．开发了先进的电池状态监测系统，实现电池荷电状态 SOC 的准确估计 开发标准模块化电池管理系统，底层电池管理单元 BMU 监控单体电池的电压、温度、内 阻等信号，并实现电池模块内电芯的状态监控、数据采集、故障识别，比常规电池检测装置 相比具有高精度、高稳定性的优点。上层集中管理单元 CMU 集中处理每个 BMU 上传的电池状 态信息，结合成组电池信息，进行荷电状态（SOC）估算、电池健康状态（SOH）估算和热管
理控制，并与上位机进行通讯。电池荷电状态是储能电站控制系统进行功率分配的重要依据， 电工所采用基于模型参数在线识别和扩展卡尔曼算法的电池荷电状态估算方法使得估算误 差小于 6%，达到国内先进水平。
网线通信
模块1
模块2
储能站管理 服务器
胶体电池 铅碳电池 电池管理服务器 图 5 蓄电池状态监测系统
4. 功能完善的能量管理，实现多支路储能系统的多模式运行 光伏/储能系统能量管理系统包括储能电站监控平台和光伏/储能监控平台两部分。 储能电站监控平台集成系统参数设置、电池状态数据显示、失效预警显示、历史数据查 询等功能，综合处理串联电池组中电池单体的状态信息、BMU 和 CMU 的控制信息、电池组与 外围设备的状态和控制信息等。监控平台的核心功能是实现对储能电站的充放电控制策略， 通过本地、远程的自动控制可实现对光伏发电并网功率的平抑、光伏并网点电压的调整以及 根据当地分时电价进行充放电提高光伏/储能混合系统的整体经济性。该控制策略可实现在 无人值守的情况下自动根据当地光伏发电功率、负荷功率、光伏并网点电压、电池荷电状态 以及预设的分时电价时间等数据进行充放电。经过半年来不断的调试和修正，储能电站的控 制策略已经可实现全部预设功能。该控制策略不仅能够提供电能质量，降低光伏发电功率波 动对电网的影响，提高经济效益，同时还充分考虑了多类型的蓄电池的充放电特性，保证电 池能够实现长期使用，降低电池损耗成本。 光伏/储能监控平台协调储能电站、光伏并网发电系统、无功补偿装置、可调度光伏系 统、负荷等部分，通过自主研发的并网功率优化算法，使得分布式发电系统并网点电能质量 满足国家要求。
技术方案
大规模光伏/储能系统采用低压交流总线形式，交流电压分为 380V 和 10kV 两种。电池 组体系的直流母线电压通常在 300V~900V，需要由上百个单体电池串并联组成，通常将单体 电池先制作成标准的电池模块，然后多个模块串联扩展至所需的额定电压。电池的种类包括 铅酸、铅炭和锂电池，实现了多种电池的互补运行。储能系统与分布式光伏发电系统联合运 行可以实现的功能有：（1）本地电压稳定控制，使并网点电压变化不超过±7%；（2）光伏 并网功率平滑控制，使并网功率分钟变化率小于 10%；（3）结合分时电价充放电，落实节 能措施，提高系统收益。
(b) 光伏阵列
(c) 蓄电池组 图 9 中科院电工所光伏/储能示范系统
(d) 综控系统
注：以上案例如需了解详情或现场考察请联系：中科院电工所 杨子龙 18801022656 yangzl@
光伏阵列容量 蓄电池容量 电网等级
2MWp 平单轴跟踪 15.2MWh 8760 节，分为 40 组 35kV
光伏并网逆变器 DCDC 充电控制器
共 2MW 100kW*20 2MW 100kW*20
(a) 玉树光伏/储能电站全貌
(b) 青海省委书记视察
(c) 电站综控系统
图 8 玉树微网型光/储电站
能量管 理系统
GPS对时
远程数据中心 路由器
打印机
工作站
BM S1 …… BM Sn 电池管理模块
告警 温度
PCS1 …… PCSn 变流器控制模块
保护测控 电能质量 视频监控
图 6 储能电站监控平台网络架构
近期应用案例
1. 863 课题示范工程：浙江海宁 2MW 光伏/储能系统（2015 年）
光伏阵列容量 蓄电池容量 负荷功率
图 3 储能电站的集装箱 2．研制了储能双向变流器，实现快速功率控制和无功补偿 储能双向变流器是电池与电网的功率接口，由中科院电工所研发设计，以双向逆变为基 本特点，具有一系列特殊性能、功能的并网变流器。变流器具有并网充/放电功能，可多台 并联扩容，与其他厂家变流器相比其功率调节范围和功率变化速度大大提高，功率因数可调 范围 0.8(超前)-0.8(滞后)，功率变化率高达 1kW/ms。
图 1 海宁光伏/储能电站系统结构示意图 通过对光伏/储能系统的系统集成技术及能量管理技术进行研发，可以提高系统的安全 性、可靠性及使用寿命，推动大规模光/储系统的推广应用。关键技术和设备包括：（1）系
统集成技术；（2）储能双向变流器；（3）先进的电池状态监测系统；（4）储能电站能量 管理系统。
技术亮点
3. 示范工程：中科院电工所园区可调度光伏/储能发电系统（2012 年）
光伏阵列容量 蓄电池容量 负荷功率
5kW 20kWh 12V/65Ah 28 节 10kW
光伏并网逆变器 DCDC 充电控制器 电网等级
10kVA 5kWW 具有 MPPT 跟踪功能 380V
(a) 电工所可调度光伏/储能系统示范平台
中国科学院电工研究所 分布式光伏/储能系统关键技术研究成果汇编
应用背景
分布式太阳能发电系统结合储能设备，可解决太阳能电力并入主电网时产生的电压不稳 问题并提高整体发电量，同时有助落实分时电价与季节电价等节能措施，因而逐渐受到各国 政府与公共事业机构青睐。随着光伏发电等波动性电源比例的提高，要求电源侧具备更大的 调节能力，分布式储能将得到普及。