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【ESIC2018系列报道—2018储能技术创新典范TOP10】储能用双向直流变换功率模块及其串并联技术
在 2018-05-04 发布


导读

4月3日由中国能源研究会主办,中国能源研究会储能专业委员会/中关村储能产业技术联盟承办的“第二届国际储能创新大赛颁奖盛典”在国家会议中心隆重举行。


本次大赛共评选出“2018储能技术创新典范TOP10”、“2018储能应用创新典范TOP10”、“2018储能年度人物奖”、“评委会大奖”及“团队参与奖”5项大奖,用以表彰过去一年在储能技术创新、商业模式推广等领域表现突出的储能企业和个人。


联盟特推出获奖项目系列报道活动,对斩获大奖的获奖项目进行系列报道,以实现宣传创新技术,推广典范商业模式,为优秀的技术厂商和方案提供商搭建学习交流和平台,推动储能技术向产业应用、产业创新及跨界融合的市场趋势发展的目的。

2018储能技术创新典范TOP10

◆ 获奖单位一:台达集团

◆ 申报项目:储能用双向直流变换功率模块及其串并联技术


台达集团由郑崇华先生创立于1971年,为全球电源管理与散热解决方案的领导厂商。面对日益严重的气候变迁,台达长期关注环境议题,秉持“环保 节能 爱地球”的经营使命,持续开发创新节能产品及解决方案、不断努力提升产品的能源转换效率,以减轻全球变暖对人类生存的冲击。近年来,台达集团已逐步从关键元器件制造商转型为整体节能解决方案提供者。

项目背景

大功率高电压是新型储能系统发展的一个重要方向,包括大功率风力发电和光伏发电站、轨道交通、电网调节与储能等领域。随着功率容量和工作电压的增大,蓄电池储能系统的电池串并联数量增加,造成系统的安全和可靠性随之而下降。基于双向直流变换器的功率控制器或能量管理器可实现电池的分组分块管理与控制,还通过其升降压变换功能,使不同电压的电池组与应用系统所需电压相匹配,因而成为储能系统构建和推广应用的不可或缺的要件。然而,随着变流器功率容量和电压的升高,储能用半导体开关器件的开关性能下降,造成系统庞大且性能受限,成本也居高不下。由此,产业界对多电平变换技术和模块化串并联变流装置的需求也日益增加。

创新性/先进性

针对上述应用需求,台达开发了基于飞跨电容三电平变换器拓扑的高效率双向DC-DC功率模块及其串并联系统应用技术,并取得了许多创新技术成果和应用成效。与传统两电平变换器技术相比,主要优越性表现在高效率,小型轻量,低成本(对比元件重量)等方面:


与现有的多电平技术相比,台达新技术避免了复杂的线路,同时具有容错能力和控制鲁棒性,可确保储能系统能量管理可以长时间可靠运行,并且不受负载条件和复杂电磁干扰的影响。


采用新的串并联控制技术,使其在储能应用中,可以灵活地实现不同系统容量配置,方便地实现功率容量扩容或可靠冗余,最多串并联数量可达到32台,系统功率可达4MW以上。


台达产品与市场同类产品相比,在功率密度上提升33.7%到400%以上(风冷3.65kW/L),效率提升达到2%至5%以上(IGBT变换器效率超99%)。

项目价值/前景

台达公司开发的飞跨电容三电平直流变换技术使开关器件的电压应力下降一半,等效开关频率倍增,电感量下降至原来的约25%,减小了无源元件尺寸和重量,并提高了变换效率2%以上。