前 言
小固今天給大家分享一個多能互補的微電網應用案例以及光伏、儲能、柴油發電機在其中以一個怎樣的模式進行聯合供電。
一、總體工程
本工程安裝光伏容量4.32MWp,共計使用12000塊360Wp高效單晶組件,75臺40kW/60kW光伏并網逆變器。本工程安裝儲能容量為2MW/4MWh,在共建設4套500kW/1000kWh磷酸鐵鋰儲能電站分布在#1、#2配電房外預留空地,在正常并網運行狀態下,通過儲能提高光伏自用比例,提高能源利用率與經濟性。本工程搭建一套能源管控系統,能夠將廠區配電負荷、光伏、儲能、柴油發電機納入管控范圍,保障重要負荷的不間斷供電。
經計算,本光伏電站建成后,首年發電量為596.16萬kWh(首年利用小時數1380),25年累計發電量為13346.53萬kWh,年均發電量533.86萬kWh,年均利用小時數為1236h。
二、光伏部分
光伏區總裝機容量4.32MW,安裝高效單晶360Wp組件12000塊。分散在建筑屋頂和一體化光伏車棚上。場區內可安裝光伏組件的建筑呈分散化,單個屋面裝機容量偏小,為減小電纜敷設、降低損耗,同時實現屋面光伏裝機容量的匹配,采用了固德威GW40KS-MT/GW60KS-MT的逆變器。屋頂的光伏組件采用傾角為10°的固定支架安裝方式。
為提高廠區后續電動汽車充電的便利性,建設一套光儲充一體化車棚,車棚采用雙玻組件36kWp、儲能電池86kWh和電動汽車充電樁6個,充電樁為更高效的直流充電。整個屋面由4個子陣組成,每個光伏方陣由光伏組串、逆變設備、交流匯流設備、及升壓箱變構成,整個項目采用自發自用、余電不上網方式,采用10kV電壓等級并網接入,利于能源管控平臺的統一管理,實時調節光伏總出力,逆變器之間采用PLC通訊方式。
電氣一次圖
三、負荷部分
根據廠用負荷的性質(一般按照其對人身安全和設備運行的重要性)可分為0類負荷和非0類負荷。
0類負荷:停運后會影響重大設備運行或對直接影響人身安全,市電丟失,由光伏、儲能、柴油發電機連續供電的負荷。
非0類負荷的分類按其在廠區日常生活的重要性不同,分為:
1類負荷:在柴油耗盡、陰天等極端天氣下,可允許短時停電的重要負荷。
2類負荷:允許短時停電,但不能長時間停電的非重要負荷,如照明、空調等。
…(可自定義)
統計各配電間的負荷分類情況如下:
配電間負荷分類表
統計可得,整個廠區0類負荷約300kW,I類負荷約1200kW,2類負荷約2500kW,整個廠區負荷合計約4000kW。
四、儲能部分
儲能配置容量為4MWh,為提高核心負荷供電可靠性,建議保障0類負荷13小時以上不間斷供電(考慮到柴油耗盡的極端場景),滿足夜間使用需求來進行儲能配置。根據GB/T 36547-2018《電化學儲能系統接入電網技術規定》,參照下表。
電化學儲能系統接入電網電壓推薦等級表
考慮到配電間隔無10kV接入條件,故采用單點接入的儲能功率為1000kW,以380V電壓等級接入。故1#配電間接入2套500kW/1000kWh儲能系統,2#配電間接入2套500kW/1000kWh儲能系統,合計2MW/4MWh。
Pic儲能電氣一次圖
集裝箱式儲能系統由集裝箱箱體(含配電)、PCS,監控系統,自動消防、系統,視頻監控系統,溫控系統,電池儲能系統(含多級主控,主控柜,機架,電池組,主控供電UPS及其備份電池)組成,集裝箱體使用空調制冷采暖模式,安裝在配電房室外預留空地。
五、能源管理平臺
同步建立1套能源管控系統,實現對廠區負荷、光伏系統、儲能系統、柴油發電機的實時管控,保障重要負荷的不間斷運行。建議在能源管控系統的基礎上,擴展水、冷、電監控子系統,實現對整個廠區水管、中央空調與饋電負荷的實時監控,提高廠區用能效率和用能安全。
六、運行策略
微網并網運行狀態
(1)計劃曲線控制模式
系統根據負荷預測及光伏出力預測出力曲線,制定合理的總輸出功率目標曲線,通過控制柴油發電機及儲能系統充放電狀態的切換、充放電功率的調整,使得“光伏,柴發及儲能”的總輸出負荷計劃安排。在計劃曲線模式下,削峰填谷能與負荷預測功能進行協作。當負荷預測功能運行異常時,需退出本模式。
微電網并網運行模式(晴天)
白天,光伏出力可實現廠區負荷自給自足,夜晚儲能以200kW的功率放電,減少電網出力。
(2)削峰填谷運行模式
削峰填谷是電池儲能系統最為基礎的控制功能。通過控制儲能或用電負荷合理地、有計劃地安排和組織各類負荷的用電時間以及儲能的充放電時間。
微網離網運行策略
(3)獨立模式下的能量管理策略表
這種模式下儲能容量一旦低于設定容量值,儲能即進入緊急充電狀態且退出P/Q控制模式不再放電,滿充后進入浮充后待命狀態,儲能進入V/F模式,僅微弱出力平衡微電網電壓、頻率波動,電能量的平衡由柴發完成。可以看出,這種狀態儲能僅作為應急電源使用,日常儲能僅用作平抑負荷與光伏波動,這種情況相對來說不是很經濟,那么大家可以思考,從經濟性角度考慮,微網離網模式下有沒有其他的運行模式呢?
七、項目評價
微電網是一個可以實現自我控制、保護和管理的系統,它既能和大電網一起對區域內負荷進行供電,在大電網發生故障時,可將就地分散的能源轉換成電能,獨立對區域內負荷供電。通過光伏、儲能、柴油發電機等多能互補的微電網進行聯合供電,可以增加用能類型、改善用能結構、提高能源系統的保障能力,具備積極的推廣意義。
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