《天津中新生态城风光储能微网方案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《天津中新生态城风光储能微网方案（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、生态城智能营业厅风光储微网生态城智能营业厅风光储微网方案设计方案设计 2010-7-29 1. 风光储微网总体设计方案风光储微网总体设计方案 1.1 设计技术原则设计技术原则 （1）微网能统一管理其内部所有分布式电源和负荷。在配电网发生故障时， 微网无缝切换至孤岛运行模式，在该模式下各分布电源不必退出运行而继续发 电，保持对微网内负荷的稳定供电。 （2）微网内分布式电源总容量不宜超过上一级变压器供电区域内最大负荷 的 25%。分布式电源并网点的短路电流与分布式电源额定电流之比不低于 10。 （3）微网内分布式电源向当地交流负载提供电能和向电网发送电能的质量， 在谐波、电压偏差、电压不平衡度、电
2、压波动和闪变等方面应满足相关的国家 标准。 （4）为保障人身设备的安全，微网内分布式电源宜采用 TN-C-S 接地型式， 并应装设终端剩余电流保护。 （5）微网必须具备与电网调度机构之间进行数据通信的能力，能够采集微 网的电气运行工况，上传至电网调度机构，同时具有接受电网调度机构控制调 节指令的能力。微网与电网调度机构之间通信方式和信息传输应符合 Q/GDW 382-2009配电自动化技术导则的相关要求，包括遥测、遥信、遥控、遥调 信号，提供信号的方式和实时性要求等。 1.2 微网系统构成微网系统构成 生态城智能营业厅低压配电网通过 10kV 双回线与配电系统相连，配变为 2*500kVA，主
3、要以照明负荷及少量动力负荷作为负载。 微网容量配置：微网容量配置原则是尽量使微网内的多余电力不倒送到主微网容量配置：微网容量配置原则是尽量使微网内的多余电力不倒送到主 网，且尽可能的增加可再生能源的容量。项目拟建光伏网，且尽可能的增加可再生能源的容量。项目拟建光伏 30kWp，风电，风电 5kW， 同时拟建同时拟建 25kW*2h 储能，选取智能营业厅内约储能，选取智能营业厅内约 25kW 的办公负荷和照明负荷的办公负荷和照明负荷 构成构成 0.4kV 低压微网。低压微网。 微网内光伏和风电最大发电容量为 35kW，考虑到光伏和风电受阳光和风 力条件的约束一般难以达到满发，将微网内最大负荷配置
4、为微网内最大发电容 量的 70%，即 25kW。由于微网内光伏和风电均为间歇性电源，为了保证在光 伏电池和风电在不发电时微网能独立为其内部负载供电，所选取的储能容量必 须与微网内最大负荷相当，因此配置 25kW*2h 的储能系统。当微网并网运行时， 若光伏与风电发电量大于微网内负荷，则将多余功率存储到储能系统中，若光 伏与风电出力减小或者不出力时，则可释放储能单元的部分电能。当微网孤岛 运行时，通过对储能系统进行充放电控制，可实现分布式发电系统与微网内负 荷的实时平衡，从而保证微网稳定的孤岛运行。 智能营业厅微网结构设计如下图所示： 图 2-1 智能营业厅微网结构示意图 为了保证微网在孤岛模式
5、下的平稳运行，应根据内负荷的实际无功需求在 微网内配置足够容量的无功补偿设备，以保证微网的孤岛状态下能保持电压的 稳定。 2. 光伏系统建设方案光伏系统建设方案 2.1 设计建设原则设计建设原则 太阳能组件的放置位置在楼顶上； 周围的建筑物全年不遮挡整个太阳能系统； 尽量缩短到并网点距离，以减少输电损失。太阳能组件到并网点的距离一 般不超过 150m。 楼顶要做好防雷措施，并符合行业标准民用建筑电气设计标准 （JGJ16-2008）中关于建筑物防雷措施的相关要求。 2.2 光伏系统设计方案光伏系统设计方案 由于该方案中光伏发电系统的容量只有 30kW，因此可将光伏阵列汇流后 通过 1 台 30
6、kW 逆变器接入 380V 交流电网。光伏发电系统接入电网示意图如 下： 图 3-1 光伏发电系统并网示意图 光伏发电系统的组成包括： 光伏电池组件及其支架； 光伏阵列防雷汇流箱； 直流防雷配电柜； 光伏并网逆变器； 环境监测系统 系统的通讯监控装置； 系统的防雷及接地装置； 土建、配电房等基础设施； 系统的连接电缆及防护材料。 2.2.1 太阳能光伏组件太阳能光伏组件 太阳能光伏组件选型太阳能光伏组件选型 （1）非晶光伏组件、晶硅光伏组件与多晶硅光伏组件的比较 非晶硅薄膜太阳能电池的成本低，便于大规模生产，但由于其光学带隙为 1.7eV，使得材料本身对太阳辐射光谱的长波区域不敏感，限制了非晶
7、硅太阳能 电池的转换效率。此外，其光电效率会随着光照时间的延续而衰减，即所谓的 光致衰退 S-W 效应，使得电池性能不稳定。 而多晶和单晶薄膜电池由于效率高于非晶硅薄膜电池，也不存在效率衰退 问题，建设投资收益远远高于非晶材料太阳能电池，因此晶硅光伏组件逐渐占 据了市场的主导地位。 单晶硅太阳能光伏组件具有电池转换效率高的特点，商业化电池的转换效 率在 15%左右，其稳定性好，同等容量太阳能电池组件所占面积小，但是成本 较高，每瓦售价约 2025 元。 多晶硅太阳能光伏组件转换效率略低于单晶硅，商业化电池的转换效率在 13%15%，在寿命期内有一定的效率衰减，但成本较低，每瓦售价约 1620
8、元。 单晶硅和多晶硅组件使用寿命均能达到 25 年，其功率衰减均小于 15。 （2） 推荐组件 根据性价比本方案推荐采用多晶硅光伏电池组件 240Wp 太阳能光伏组件， 该组件为国产封装组件，必须经过 CQC 金太阳认证。 表 3-1 太阳能组件基本参数 峰值功率240Wp 转换效率16.94% 峰值电压29.4V 峰值电流8.16A 开路电压36.5V 短路电流8.5A 最高系统电压 DC 1000V 重量19.93kg（不同厂家可以不同） 外形尺寸164099250mm 太阳能光伏组件串并联方案太阳能光伏组件串并联方案 本项目光伏并网逆变器选用 30kW 逆变器，其直流工作电压范围为 44
9、0Vdc800Vdc（详见下文“光伏逆变器选型”）。为防止温度的变化导致直 流输入电压的变化，一般取最佳直流电压工作点为电压范围的中间值，以取最 佳工作电压为 620Vdc 考虑。 太阳能光伏组件串联的组件数量 NS ： （式中 29.4V 为光伏组件的峰值电压）215 . 0 4 . 29/620 S N 单列串联功率 P： WpP504024021 30kW 逆变器需要配置太阳能电池组件单列并联的数量 NP ： 65040/30000 p N 所以，太阳能光伏电伏阵列单元设计方案为：需安装的太阳能电池组件个 数 30000/240=125 块。排列方式为 21 串 6 列，采用 2 个汇流
10、箱，每 3 列并入 1 个汇流箱输入逆变器。 太阳能光伏阵列的布置太阳能光伏阵列的布置 根据当地气象局提供的太阳能辐射数据，按上述公式计算天津市不同倾斜 面的太阳辐射量，经验数据表明，光伏组件的安装倾角和本地的地理纬度密切 相关。计算表明，天津市纬度3834，倾角等于34.8时全年接受到的太阳能辐 射能量最大，比水平面的数值高约20%。太阳能光伏阵列安装倾角为30。 光伏电池组件每3列安装在一个平板上，为了避免阵列之间遮阴，光伏电池 组件阵列间距应不小于D： )sin399 . 0 cos648 . 0 (arcsin( 707 . 0 Tan H D 式中为当地地理纬度(在北半球为正，南半球
11、为负)，H为阵列前排最高点 与后排组件最低位置的高度差）。 根据上式计算，求得： mmD3300 实际工程应用时取光伏电池组件前后排阵列间距3.3米。 具体光伏阵列示意图如下图所示。 图 3-2 光伏间距设计 太阳能光伏组件阵列每块平板排列面布置如下图所示： 图3-3 光伏组件平板排列面布置图 总占地面积计算总占地面积计算 30kWp 光伏发电场由 6 列（每 3 列安装在一个平板上）太阳能光伏阵列构 成，前后排阵列间距 3.3 米。占地面积约(1.67+0.05)*21*(3.3+2*2.598)=306.9 平 方米。 2.2.2 光伏逆变器光伏逆变器 光伏并网逆变电源是光伏并网发电系统的
12、核心组成部分，它将太阳能发出 的直流电能转化为交流电能馈入电网。本项目光伏发电系统配置 1 台额定容量 为 30kW 的并网逆变器。 性能特点性能特点 选用的光伏并网逆变器建议选用 32 位专用 DSP 控制芯片，主电路采用智 能功率 IPM 模块组装，运用电流控制型 PWM 有源逆变技术和优质进口高效隔 离变压器，可靠性高，保护功能齐全，且具有电网侧高功率因数正弦波电流、 无谐波污染供电等特点。并网逆变器应满足的主要技术性能特点如下： 采用 32 位 DSP 芯片进行控制； 采用智能功率模块（IPM）； 太阳电池组件最大功率跟踪技术（MPPT）； 50Hz 工频隔离变压器，实现光伏阵列和电网
13、之间的相互隔离； 有直流输入手动分断开关，交流电网手动分断开关，紧急停机操作开 关； 有先进的孤岛效应检测方案； 有过载、短路、电网异常等故障保护及告警功能； 直流输入电压范围(450V820V)，整机效率高达 95%以上； 人性化的 LCD 液晶界面，通过按键操作，液晶显示屏(LCD)，可清晰 显示实时各项运行数据，实时故障数据，历史故障数据（大于 50 条），总发电 量数据，历史发电量（按月、年查询）数据； 可提供 Ethernet（以太网）远程通讯接口，Ethernet（以太网）接口支 持 TCP/IP 协议，支持动态(DHCP)或静态获取 IP 地址。 并网逆变器推荐的主要技术参数如表
14、 3-2 所示。 表 3-2 30kW 光伏并网逆变器性能参数表 额定功率30kW 隔离方式工频变压器 允许电池最大方正功率33kW 最大开路电压850Vdc 太阳电池最大功率点跟踪（MPPT）440800 Vdc 最大效率 94.5% 总谐波电流THD(Iac)0.99 (半功率以上) MPPT 精度99% 夜间自消耗电能20W 直流电压波纹Vpp 10% 防护等级IP20 (室内) 通讯接口以太网 使用环境温度-20+50 使用环境湿度095% (不结露) 参考尺寸 (深宽高，单位 mm) 600 800 1600 参考重量 (kg)420kg 目前光伏并网逆变器应用较多的是德国 SMA，
15、美国的 power-one，奥地利 的 Fronius，国内的阳光电源等，这些牌子的逆变器规格都比较多。 2.2.3 环境监测系统环境监测系统 在太阳能光伏发电场内配置 1 套环境监测仪。实时监测总辐射（GHI） 、环 境温度（TEMPA） 、电池板表面温度（TEMPB） 、风速（WS） 、风向（WD）五个 参数。 环境监测系统由以下几个部件构成： 采集控制器 总辐射仪 风速传感器 风向传感器 环境温度传感器 表面温度传感器 风速风向采集器 总辐射采集器 防辐射罩 风杆支架总成 通讯接口 电源系统 通讯接口可接入并网监控装置的监测系统，实时记录环境数据。环境监测 装置如下图所示。 图 3-4
16、光伏电站环境监测系统 2.3 与微网集中控制器的接口与微网集中控制器的接口 在微网中，要求光伏逆变器能与微网集中控制器进行快速的信息交互。在 运行时，光伏逆变器能够将目前的重要运行信息上送集中控制器，并能接收集 中控制器的有功和无功调节命令并正确执行，以保证在孤岛运行时，集中控制 器能够对所有的发电设备和负荷进行统一分析和调度，完成孤岛运行时微网内 部的功率平衡。 由于本项目中选取的光伏逆变器的输出仅为最大功率跟踪结果而不能任意 调节，因此微网集中控制器只能控制光伏逆变器的投入或切除。 光伏逆变器与微网集中控制器的通讯接口图如下图所示。光伏逆变器通过 以太网后接入微网集中控制器，同时与光伏逆变器配套的环境监测装置也采用 以太网接口将测控信息上送微网集中控制器，微网集中控制器通过控制断路器 来实现投入或切除光伏逆变器。 图3-5 光伏逆变器与微网的通讯架构 3. 风力发电系统建设方案风力发电系统建设方案 3.1 风力
