再生能源与储能系统整合的测试方案

各国绿电政策，以及电网稳定度需求，再生能源与储能相关技术将在未来十年蓬勃发展。根据彭博能源财经(BNEF)评估，全球的储能装置于2030年底将达到358GW/1,028GWh高峰，为 2020年底所统计容量和发电量的20倍以上。储能应用主要包括了与再生能源(太阳能/风力发电)并设之大型储能系统，及住宅、商业与产业用的中小型系统，其中用于住宅及工、商业的储能装置发展最为热络。BNEF表示，中小型储能装置将占总储能系统容量四分之一，未来将会全球普及。

太阳能与风力发电皆会因气象变化而无法稳定供应电力，利用电池储能来调节的解决方法。储能系统的电压规格从小于1,000V往高压1,500V发展，功率也朝MW以上增加。电力公司对此类大型储能系统最常的应用为自动频率控制(Automatic Frequency Control，AFC) ，与即时备转(Fast Response load shedding Resource，FRR)。近期因能源价格高涨与 不稳定，更多人愿意在自家住宅设置储能系统。住宅型太阳光电储能系统主要构成为太阳能板、混合型逆变器(Hybrid PV Inverter)及储能电池等。储能电池容量约为5kWh~15kWh，其中混合型逆变器功率约为10kW以内，扮演着能源转换的关键角色。

在此电池储能与风光发电配合应用的趋势下，也因应推出体积小、具能源回收及一机多用途的测试仪器产品。包括在直流源、交流源与电池测试与模拟的相关设备。另外也搭配多功能的软体平台，整合为自动测试系统。相关介绍如下：

一、61800系列电网模拟电源+能源回馈式交流负载，一机两用节能减碳于混合型逆变器测试

▲Chroma61815一机实现混合型逆变器的交流电源和交流负载测试需求

Chroma 61815电网模拟电源具备四象限输出能力，不仅可模拟各种电压频率输出，应用于逆变器并网功能测试，还可进行四象限模拟交流负载于逆变器离网功能测试。自产品上市后已获各储能设备指标性厂商采用，在混合型逆变器测试部分也快速累积了许多经验。透过高效率的能源回收功能可大幅节省模拟市电测试的电力耗费，且藉由List、Pulse、Step等多组进阶编程功能可模拟各种市电异常情形。另外选配的回馈交流负载功能，可将能量回馈电网以帮助厂商达到节能减碳之测试要求，更可透过Rectified和Lead/Lag特定拉载模式、半波拉载模式、Stand-By即时反应功能等，真实模拟各类型的整流性及非整流性负载特性。藉由Chroma 61815一机实现混合型逆变器的交流电源和交流负载测试需求，实现高效率且高CP值的储能设备测试方案。

二、3 in 1双向直流电源+能源回馈式负载+光伏/电池模拟，符合新能源光储逆变器测试

其中Chroma 62000D系列为双向拓扑电源架构设计，单台设备为18kW，适合使用在家用储能系统(< 10kW)、厂房用储能系统(50~150kW)，为三合一双向直流电源兼具太阳电池阵列模拟与能源回馈式负载，可将吸收的能量回馈至电网，符合测试节能减碳之趋势及厂商开发光储充逆变器时仪器设备具多功能性、易于组合为多套电源做弹性调度于研发及生产时测试系统配置使用。

62000D具选配太阳电池阵列模拟功能，于单机内建欧美标准EN50530 & Sandia的I-V数学模型方便使用者简单操作或远端控制整合使用，且可模拟动态遮罩曲线及实际天候的I-V曲线变化测试，非常适合验证于光/储逆变器性能于电池储能容量计算vs全球各地实际天候I-V模拟。

另外可搭配电池模拟软体( Battery Simulator Soft-Panel )成为一电池模拟器，具有可模拟操作于不同电池电量(SOC)条件或载入特定的电池特性V-I曲线，进行评估测试电力转换装置做充电或放电的电池模拟使用于混合逆变器及储能变流器(PCS)。

三、Chroma 17040/17040E配备电池测试仪和电池模拟器双重模式

17040E系统，单台设备为200kW/1,700V，应用并网系统(FOM)的测试；17040系统，单台设备为60kW/1,000V，适合家用(Res.)商用(C&I)系统的测试应用，具备电池充放电机与电池模拟器两种功能，测试电池柜和电池柜连接的产品。

自动电压/电流档位切换功能，随着电流的动态变化自动调整正确档位，搭配高频取样量测技术确保动态量测精度，获得优化的量测结果；支援动态电流/功率模式的工况模拟( Wave form)功能，电流上升时间为1ms (10 ~ 9 0 %)，模拟储能柜在调频进行时，电力调节系统(PC S)对储能柜的充放电行为；在电流快速响应的同时，切换过程无电流突波，测试过程不会损伤待测物；采用双向电路架构达到高效能的放电能量回收目的，精确控制交流电流的正反向变化，设计符合电网要求不会污染电网上的其他设备，且量测到电网异常，主动切断主回路电源保护安全。

软体BatteryPro整合第三方硬体，包括BMS通讯装置，数据记录器和温箱等第三方 软硬体，将其资料用于测试程序控制，检出电池芯在调频过程的各串电池芯的电压变化，找出储能柜品质缺陷；透过电池模拟器软体Battery Simulator Soft-Panel，能程控不同电池电量状态(SOC状况)，测试产品充放电状态，做储能逆变器与电池搭配的测试评估。

四、Chroma自动测试系统

若要建构太阳光电/储能设备的测试平台, 必须使用模拟电网的交流电源供应器与交流电子负载、太阳电池阵列模拟电源、电池模拟器等多台设备。

▲光伏/储能逆变器测试具能源回馈系统架构

因应此趋势，Chroma推出最新的自动化测试系统8000, 整合上述双向直流电源62000D或电池模拟器17040E & 电网模拟器61800，即具有双向直流电源+能源回馈式负载+光伏/电池模拟功能 & 电网模拟电源+能源回馈式交流负载的五种设备功能，在测试过程中将待测物输出能量回馈到电网直接循环利用，降低设备成本外，更节省设备体积与达到节能减碳的目的。