• 微电网应用方案全解读

    2021-02-04|阅读数:192

    一、总体工程



      本工程安装光伏容量4.32MWp,共计使用12000块360Wp高效单晶组件,75台40kW/60kW光伏并网逆变器。


      本工程安装储能容量为2MW/4MWh,在共建设4套500kW/1000kWh磷酸铁锂储能电站分布在#1、#2配电房外预留空地,在正常并网运行状态下,通过储能提高光伏自用比例,提高能源利用率与经济性。


      本工程搭建一套能源管控系统,能够将厂区配电负荷、光伏、储能、柴油发电机纳入管控范围,保障重要负荷的不间断供电。



    图片来源于网络


      经计算,本光伏电站建成后,首年发电量为596.16万kWh(首年利用小时数1380),25年累计发电量为13346.53万kWh,年均发电量533.86万kWh,年均利用小时数为1236h。


    二、光伏部分

      光伏区总装机容量4.32MW,安装高效单晶360Wp组件12000块。分散在建筑屋顶和一体化光伏车棚上。


      场区内可安装光伏组件的建筑呈分散化,单个屋面装机容量偏小,为减小电缆敷设、降低损耗,同时实现屋面光伏装机容量的匹配,采用了固德威GW40KS-MT/GW60KS-MT的逆变器。屋顶的光伏组件采用倾角为 10°的固定支架安装方式。


    Pic 屋顶组件


      为提高厂区后续电动汽车充电的便利性,建设一套光储充一体化车棚,车棚采用双玻组件36kWp、储能电池86kWh和电动汽车充电桩6个,充电桩为更高效的直流充电。


    Pic 一体化车棚


      整个屋面由4个子阵组成,每个光伏方阵由光伏组串、逆变设备、交流汇流设备、及升压箱变构成,整个项目采用自发自用、余电不上网方式,采用10kV电压等级并网接入,利于能源管控平台的统一管理,实时调节光伏总出力,逆变器之间采用PLC通讯方式。


    Pic电气一次图


      根据厂用负荷的性质(一般按照其对人身安全和设备运行的重要性)可分为0类负荷和非0类负荷。

      0类负荷:停运后会影响重大设备运行或对直接影响人身安全,市电丢失,由光伏、储能、柴油发电机连续供电的负荷。

      非0类负荷的分类按其在厂区日常生活的重要性不同,分为:

             1类负荷:在柴油耗尽、阴天等极端天气下,可允许短时停电的重要负荷。

             2类负荷:允许短时停电,但不能长时间停电的非重要负荷,如照明、空调等。

        …(可自定义)


      统计各配电间的负荷分类情况如下:

    配电间负荷分类表


      统计可得,整个厂区0类负荷约300kW,I类负荷约1200kW,2类负荷约2500kW,整个厂区负荷合计约4000kW。

      四、储能部分


      储能配置容量为4MWh,为提高核心负荷供电可靠性,建议保障0类负荷13小时以上不间断供电(考虑到柴油耗尽的极端场景),满足夜间使用需求来进行储能配置。


      根据GB/T 36547-2018《电化学储能系统接入电网技术规定》,参照下表。

    电化学储能系统接入电网电压推荐等级表

      考虑到配电间隔无10kV接入条件,故采用单点接入的储能功率为1000kW,以380V电压等级接入。故1#配电间接入2套500kW/1000kWh储能系统,2#配电间接入2套500kW/1000kWh储能系统,合计2MW/4MWh。

    Pic储能电气一次图


      集装箱式储能系统由集装箱箱体(含配电)、PCS,监控系统,自动消防、系统,视频监控系统,温控系统,电池储能系统(含多级主控,主控柜,机架,电池组,主控供电UPS及其备份电池)组成,集装箱体使用空调制冷采暖模式,安装在配电房室外预留空地。


    五、能源管理平台


      同步建立1套能源管控系统,实现对厂区负荷、光伏系统、储能系统、柴油发电机的实时管控,保障重要负荷的不间断运行。


      建议在能源管控系统的基础上,扩展水、冷、电监控子系统,实现对整个厂区水管、中央空调与馈电负荷的实时监控,提高厂区用能效率和用能安全。

    六、运行策略


      微网并网运行状态

      (1)计划曲线控制模式

      系统根据负荷预测及光伏出力预测出力曲线,制定合理的总输出功率目标曲线,通过控制柴油发电机及储能系统充放电状态的切换、充放电功率的调整,使得“光伏,柴发及储能”的总输出负荷计划安排。


      在计划曲线模式下,削峰填谷能与负荷预测功能进行协作。当负荷预测功能运行异常时,需退出本模式。


    微电网并网运行模式(晴天)


      白天,光伏出力可实现厂区负荷自给自足,夜晚储能以200kW的功率放电,减少电网出力。


      (2)削峰填谷运行模式

      削峰填谷是电池储能系统最为基础的控制功能。通过控制储能或用电负荷合理地、有计划地安排和组织各类负荷的用电时间以及储能的充放电时间。

      微网离网运行策略

      (3)独立模式下的能量管理策略



      这种模式下储能容量一旦低于设定容量值,储能即进入紧急充电状态且退出P/Q控制模式不再放电,满充后进入浮充后待命状态,储能进入V/F模式,仅微弱出力平衡微电网电压、频率波动,电能量的平衡由柴发完成。


      可以看出,这种状态储能仅作为应急电源使用,日常储能仅用作平抑负荷与光伏波动,这种情况相对来说不是很经济,那么大家可以思考,从经济性角度考虑,微网离网模式下有没有其他的运行模式呢?


    七、项目评价


      微电网是一个可以实现自我控制、保护和管理的系统,它既能和大电网一起对区域内负荷进行供电,在大电网发生故障时,可将就地分散的能源转换成电能,独立对区域内负荷供电。


      通过光伏、储能、柴油发电机等多能互补的微电网进行联合供电,可以增加用能类型、改善用能结构、提高能源系统的保障能力,具备积极的推广意义。