变压器在储能系统中的关键作用与选型要点
变压器在储能系统中的关键作用与选型要点
在储能系统中，变压器作为关键设备，其选型和使用直接关系到整个系统的性能和安全性。本文将从冷却方式、能耗等级和容量选择等方面，深入探讨变压器在储能系统中的重要作用和选型要点。
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。
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交直流变换后，多台PCS交流侧并联，通过变压器升压至10（6）kV及以上电压等级。这一过程需要精密控制，确保系统稳定运行。
变压器在储能系统中的价格占比约为6-10%，其重要性不言而喻。在储能系统充电和放电过程中，电流流经变压器时会产生一定损耗，因此变压器是影响储能电站综合效率的关键设备。选择合适的变压器，可以降低全寿命周期成本，提升储能电站的经济高效运行水平。
冷却方式选择
在国内，变压器的冷却方式选择需要格外谨慎。与海外项目相比，我国更倾向于选择干式变压器而非油浸式变压器。这主要是因为油浸式变压器在故障时可能产生易燃气体，增加燃烧和爆炸风险。而锂离子电池储能电站对防火安全要求极高，因此大多选择配备风机散热的干式变压器。
然而，油浸式变压器在造价、能耗和环境适应性方面也有其优势。在严格确保满足防火要求的前提下，储能系统也可以考虑选用油浸式变压器，实现经济效益与安全性的平衡。
能耗等级
变压器的能耗等级是衡量其节能性能的重要指标。其损耗主要包括空载损耗（铁耗）和负载损耗（铜耗）。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为3.5kW和22.1kW；而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。
按每天两充两放、年运行330天计算，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。这不仅意味着能源的节约，更意味着储能电站综合效率的提升和运营成本的降低。
容量选择
变压器容量的选择需要与PCS的额定功率相匹配，同时兼顾辅助用电损耗和过载运行等要求。一般而言，变压器的额定容量应当不小于其所承接的PCS额定功率的1.05倍，以确保长期安全运行。
在行业设备价格竞争激烈的背景下，虽然压减变压器成本是实现降本目标的重要手段之一，但选择容量过小的变压器可能会对系统运行造成影响。例如，当两台额定功率为1725kW的PCS通过一台双绕组变压器升压时，选择3450kVA的变压器虽然看似节约了成本，但长期运行可能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，需要综合考虑成本、稳定性和安全性，确保系统既能节约成本，又能保持长期稳定运行。
此外，储能系统变压器选择还需考虑额定电压、短路阻抗、分接范围、联接组等参数技术要求。例如，变压器低压侧额定电压需与PCS交流侧额定电压相匹配，变压器高压侧电压需与主变低压侧电压相匹配；变压器联接组主要采用Dy11接线组型式。
变压器作为储能系统中的“常规设备”，其选型和使用需要引起足够重视。不当的选型可能导致项目中频频出现故障甚至事故。通过分析储能系统变压器关键参数，可以为变压器选型提供依据，保障储能系统全寿命周期的安全经济和高效稳定运行。