光柴储智能微电网方案及配置.doc

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1、光柴储一体化智能微网系统方案及配置二零一五年七月目录1项目概述 .12项目整体方案.12.1微电网系统 .12.2光伏发电系统 .32.3储能系统 .32.3.1储能变流器设计 .42.3.2储能变流器选型 .52.4柴油机发电系统 .72.5交流控制柜 .72.6微电网能量管理监控系统 .83系统运行方式： .94设备清单及报价 .111 项目概述分布式能源具有间歇性、 波动性、孤岛保护等特点，分布式能源电能质量差，分布式能源设备利用率没有被充分发掘。 微电网是为整合分布式发电的优势、 削弱分布式发电对电网的冲击和负面影响而提出的一种新的分布式能源组织方式和结构，能有效改善分布式能源电能质量

2、差、 分布式能源设备利用率不能被充分发掘等分布式能源的不足。微电网通过整合分布式发电单元与配电网之间关系， 在一个局部区域内直接将分布式发电单元、 电力网络和终端用户联系在一起， 可以方便地进行结构和配置以及电力调度的优化， 优化和提高能源利用效率， 减轻能源动力系统对环境的影响，推动分布式电源上网，降低大电网的负担，改善可靠安全性，并促进社会向绿色、环保、节能方向发展。 微电网是当前国际国内能源和电力专家普遍认可的解决方案。本项目拟建设一个室外光储柴微网系统通过低压配电柜给营地负荷供电， 可实现对各个电力电子接口采集相关信息，并通过智能配电柜对各个环节进行投切，在并网及孤岛情况下实现发电、

3、储能及负荷的控制， 保持微电网系统的平衡。2 项目整体方案2.1 微电网系统本微电网系统是一个独立可控制的系统。本微电网将分布式光伏发电、柴油发电机组、 营地用电负荷联接起来， 本微电网为离网系统， 可以通过微电网能量管理系统实现内部多种分布式能源的能量均衡控制及负荷连续不间断供电。本项目拟建设光储柴微电网系统， 系统由光伏发电系统、 储能系统、 柴油发电系统，控制系统、监控系统以及能量管理系统构成。 其中控制系统可实现对分布式电源、 负载装置和储能装置的远程控制， 监控系统对分布式电源实时运行信息、报警信息进行全面的监视并进行多方面的统计和分析实现对分布式电源的全方面掌控，能量管理系统可控制

4、分布式电源平滑出力与能量经济调度。系统一次拓扑结构如下图所示：1柴油机集成化储能变流器 2（备用）QF2直流断路器储能逆500KVA隔离变变器 SC压器BAT储能逆500KVA隔离变QF1直流断路器变器SC压器BAT集成化储能变流器 1( 运行 )QF3光伏阵列及组串式KMG-NKMG-L逆变器交流汇流箱PV光伏阵列及组串式KM2-NKM2-L交流母线KM1-NKM1-LKM3-NKM3-L逆变器QF4交流汇流箱PV一类负荷光伏阵列及组串式QF5逆变器交流汇流箱PV二类负荷QF6三类负荷KM7-NKM7-LKM8-NKM8-LKM9-NKM9-LQF7QF8QF9本微电网能量管理及系统监控网络

5、结构图如下图所示：监控主机监控系统能量管理系统通讯管理机负荷控制器380V 交流母线交流接触器智能测控仪表互为备用ACACPCS1PCS2DCDCkWBMS电池管理系统kW柴光伏光伏胶体胶体一类二类二类发阵列阵列铅酸铅酸电池电池负载负载负载柴油发电机组486kW光伏发电系统1526.4kWh2微电网能量管理系统可以根据储能情况及负载情况实现对柴油发电机的自动启停控制，以及微电网系统几种不同运行模式的切换，可以实现各分布式电源并离网控制，并网点电气参数监控，实现系统负载远程投切控制。配置一套电池管理系统实现对储能电池的充放电状态及电池电量估计，实现分布式电源能量均衡控制及系统的经济运行。配置负荷

6、控制器，可以根据微电网交流母线电压频率情况，实现负荷分类切除，保证重要负荷的优先供电保障。2.2 光伏发电系统本项目采用260Wp组件， 20 串 90 并，使用15 台交流逆变器汇入3 台交流汇流箱，然后接入光伏交流配电柜，同时在光伏交流配电柜内配置光伏电能计量表，对光伏发电电量进行计量。光伏交流配电柜的交流输出，经交流接触器 KMG接入交流母线。每个逆变器有两组MPPT输入端，每组可接入三个组件串：每个交流汇流箱可以接入五个组串式逆变器的交流输出，三个交流汇流箱的交流输出接入光伏交流配电柜。本系统共可接入6*5*3 ，共 90 串光伏组串，每串光伏组串由20 个光伏组件串联组成，光伏发电系

7、统容量共计90*20*260Wp = 486kWp 。2.3 储能系统储能采用2V1200AH OPZV阀控式密封胶体蓄电池，数量636 只 ,电气连接方式为分2 组蓄电池并联运行，每组蓄电池318 个，额定电压636V。储能系统容量共计：32*1200*636 = 1524.6kWh根据营地最新的设备清单，用需要系数法推算的需求电量为1640.6 度，其中白天用电量 989.5kWh，夜晚用电量 651.0kWh。因此在光照条件不良及柴油发电机故障的双重不利条件下，储能系统可以满足营地约 1 天的用电需求。2.3.1 储能变流器设计在本项目分布式发电电源构建的微电网系统中， 储能系统除了双向

8、逆变功能外，同时可以进行模式切换控制， 实现各电源之间的功率平衡分配， 保证系统的稳定运行，提供抗短时冲击能力，平滑供电，储能，削峰填谷，并可配置电池管理系统实现电池的充放电管理。储能变流器工作原理储能变流器设备采用模块化设计，每个模块为62.5KW，8 个模块并联可组成 500KW 储能变流器。设备拓扑采用三电平设计，相比较于两电平拓扑，三电平拓扑能够提高开关频率、 转换效率和系统稳定性， 降低输出谐波、 开关损耗和变流器体积。储能变流器电路主拓扑如下：图 1 储能变流器主拓扑图4储能变流器的一次系统图如下：图 2 储能系统接线图2.3.2储能变流器选型离网逆变器选型根据项目需求信息，本项目

9、使用的离网逆变器器的容量为500KW 。离网逆变器技术参数型号PWS1-500K交流输出额定输出功率（ KW）500接线方式三相四线输出过载能力（ KW）550带不平衡负载能力100%并网运行模式允许电网电压（ Vac）400（-20%15%）允许电网频率（ Hz）50/60 （ -2.5 1.5 ）总电流谐波畸变率3%电压纹波系数1%功率因数0.99/-1 1直流输入最大直流功率（ KW）550直流电压范围（ Vdc）500800最大输入电流（ A）1000稳压精度 1%稳流精度 1%直流电流分量离网运行模式：光伏和储能变流器1 正常供电。接触器 KM3 、KMG 吸合，接触器 KM1 、K

10、M2 断开，储能变流器1 工作在v/f 模式，光储对负载供电。在该模式下， 能量管理系统依据负荷功率、 光伏功率、 电池状态进行协调控制，维持系统功率平衡，保证系统频率和母线电压稳定，具体控制策略如下：1）当光伏发电大于用电负载时，光伏发电给负载供电，若电池未充满则多余的电存储在电池中，若电池已充满则将光伏发电功率进行限制；2） 当光伏发电小于用电负载或光伏不发电时，光伏发电给负载供电， 同时储能系统放电给负载供电。 当电池电量低于一定值 （可设置，需保证柴油机启动时间内电池有足够的电量维持系统稳定运行）时，进入离网运行+柴油机运行模9式；2离网运行光伏 +储能 +柴油机供电模式：离网模式运行

11、时， 当电池电量低于一定值 （可设置， 需保证柴油机启动时间内电池有足够的电量维持系统稳定运行）时，接触器 KM2 吸合，启动柴油发电机， 使得储能变流器工作在 P/Q 模式，柴油发电机给负荷供电同时，并根据设定的充电功率对电池充电， 当检测到电池容量大于一定值 （可设定）时恢复到离网运行模式。3应急运行模式当储能变流器 1 故障时，此时能量管理系统使整个系统进入停机指令，整个系统处于无电状态，需现场运维人员排除故障，此时可利用备用的储能变流器 2 使系统进入应急模式，保证负荷供电。手动断开 QF3，由现场运维人员从监控系统发送应急运行模式指令后，接触器 KM1 、KMG 吸合，接触器 KM2

12、 断开、储能变流器 2 工作在 v/f 模式，与光伏一起对负载供电。此模式下的控制逻辑与离网运行模式类似。4柴油机供电模式当储能变流器 1 和储能变流器 2 全部故障时，此时能量管理系统使整个系统进入停机指令，整个系统处于无电状态，需现场运维人员排除故障，并可使系统进入柴油机供电模式继续给负荷供电。手动断开 QF1 和 QF3，由现场运维人员从监控系统发送柴油机供电模式指令后，接触器 KM1 、 KM3 、KMG 断开，接触器 KM2 吸合，启动柴油机，由柴油机给负载供电。104 设备清单及报价序号设备名称基本型式数量单位单价总价备注1储能变流器三相户内型2台（单级 500kW）2A500交流

13、控制柜 1与储能变流器 1、光伏交流配电柜1台内含智能测控计量仪表配套与备用储能变流3A500交流控制柜 2器、柴油发电机1台配套4A500交流控制柜 3配置三个负载供1台电回路4光伏交流配电柜实现 3 个光伏交1台流汇流箱接入5集装箱定制1台6柴油发电机500kW1台7蓄电池2V1200Ah636只8光伏组件260W1800块9光伏支架486kWp1项10组串式逆变器33kW15台11光伏汇流箱交流3台监控主机1台通讯管理机1台负荷控制器1台12能量管理系统GPS对时1台UPS电源1MEMS-8000台能量管理系统1台机柜能量管理系统1套软件13电缆光伏直流电缆1项低压交流电缆1项含设备调试14技术服务费用、试验、 试运行、1项技术培训内含智能测控计量仪表内含智能测控计量仪表内含智能测控计量仪表放置与储能变流器集装箱内15施工费含建筑、安装等1项11