海岛型微电网项目典型案例初设方案

《海岛型微电网项目典型案例初设方案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《海岛型微电网项目典型案例初设方案（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、1 某驻地海岛型某驻地海岛型 微电网项目典型案例初设方案微电网项目典型案例初设方案 (风、光、柴、储风、光、柴、储) 2 目 录 一、一、项目背景项目背景- 1 - 二、二、整体建设方案整体建设方案- 2 - 2.1 光伏发电系统 - 4 - 2.1.1 组件倾角设计- 4 - 2.1.2 太阳能电池阵列设计- 4 - 2.1.3 太阳能光伏方阵直流防雷汇流箱设计- 6 - 2.1.4 直流配电柜设计- 7 - 2.1.5 太阳能光伏并网逆变器的选择- 8 - 2.1.6 光伏系统防雷接地装置- 10 - 2.1.7 光伏施工组织设计- 11 - 2.2 风力发电系统 - 12 - 2.2.1

2、 风力发电系统描述- 12 - 2.2.2 风机主体选型- 13 - 2.2.3 风机技术参数表- 14 - 2.2.4 风机逆变器技术设计- 15 - 2.2.5 风机控制器功能设计- 16 - 2.2.6 风机防雷设计- 19 - 2.2.7 地面风机的安装选型.- 19 - 2.3 柴油机供电系统 - 22 - 2.3.1 柴油机的基本参数.- 22 - 2.3.2 柴油机的基本参数- 22 - 2.4 储能系统 - 23 - 2.4.1 储能系统总体描述.- 23 - 2.4.2 100kW 双向智能控制成套装置(PCS).- 27 - 2.4.3 储能监控- 33 - 2.5 微电网

3、控制管理中心 - 34 - 2.5.1 微电网控制管理中心系统概述.- 34 - - 1 - 一、一、项目背景项目背景 微电网是指将一定区域内分散的小型发电单元（分布式电源）、储能装置 以及当地负荷组织起来形成的配用电系统。它可以与常规电网并网运行，也可 以独立运行。孤岛微电网是指仅具备独立运行功能的微电网，例如对偏远地区 或者海岛供电的微电网。 孤岛系统通常远离陆地并且岛屿面积也比较小，长期柴油运输和消耗费用 制约了传统系统的发展；另一方面，由于一次能源日益枯竭和人类生存环境日 益恶化世界各国都把开发新的可再生能源作为能源发展的方向。孤立岛屿传统 采用柴油机自给自足供电，近几年来发电量越来越

4、难满足用户要求。 现以海南岛某驻地为项目实施地点，对海岛型微电网系统进行优化设计。 海南岛位于中国最南端，北隔琼州海峡与广东相望，南临广阔的南海，地 处热带，位于东经1083711105，北纬18102010之间，与 美国夏威夷处在相近纬度。海南是中国最具热带海洋气候特色的地方，全年暖 热，雨量充沛，干湿季节明显，常风较大，热带风暴和台风频繁，气候资源多 样。海南岛年太阳总辐射量约 110-140千卡/平方厘米，年日照时数为1750至 2650小时，光照率为50- 60%。 根据该岛的地形地貌和自然条件加之用电增长预测，不得不采用一种更为 经济的发电方式。而在众多可再生能源技术开发中潜力最大、

5、最具开发价值的 是风能和太阳能，它们是一种取之不尽，用之不竭的可再生能源。风- 光- 柴- 蓄混合互补发电系统由风力发电单元、太阳能发电单元、蓄电池充放电单元和 柴油发电机组成。配置的主要目标是，满足孤立岛屿72h用电的同时要求发电效 率高，系统运行成本低。其优化配置思想就是从一系列混合电源配置方案中找 出一种最为理想的配置，该配置能尽可能多地利用太阳能和风能，减少柴油机 的运行，提高整个系统的发电量。 - 2 - 图 1-1 海南岛航空全景图 二、二、整体建设方案整体建设方案 海南岛海岛型微电网建设项目，设计负荷容量不小于 10kWh，负荷类型为 单相负荷和三相负荷混合用电接入。按当地最小日

6、照辐射量的日照时数，和年 平均风速建设当地工程方案如下： 结合驻地建设特点，利用屋顶和坡地建设发电峰值容量 50kWp 的光伏发电系统 2 套； 沿驻地周围一侧布置安装具有微风启动、轻风发电特点的 5kW 小型风力发电系统 6 台，形成安装容量为 30kW 的小型风力发电系统， 连同充电站屋顶光伏发电系统一起接入充电站供电网络； 为保证系统连续供电的可靠性，配置 30kW 的电启动电子调节阀 门柴油发电系统，作为冷后备电源，可一键启动也可在交流母线失电 后自动启动； 该项目配置 100kW PCS，600kWh 磷酸铁锂储能系统接入海岛型 - 3 - 微电网系统； 部署包含了二次测控保护、通讯

7、与数据采集在内的设备和微电 网集中管理系统，实现孤岛微电网供电网络的协调运行，最终建成一 个包含风、光、柴、储、微一体的智能化供电系统，利用微电网的实 时调度与控制实现整个系统的高效、安全运转。 在完全没有大电网接入的情况下，规划了风、光、柴、储一体的孤岛型微 网系统的一次接线布置方案，如图 2-1 所示。 图 2-1 风光柴储一体化海岛型微电网电网一次系统设计展示图 由图 2-1 可以看出该系统的配置解析如下： 分布能源(50kW 光伏发电 2 套、600kWh 储能 1 套、30kW 柴油发 电系统 1 套、15kW 风力发电系统 2 套)通过三相并网设备接入交流母 线；潮汐发电系统和海浪

8、发电系统作为二期建设项目，其容量待定； 单相负荷为洗衣机、空调、冰箱、照明等生活用设备，三相负 荷有海水淡化系统等，日负荷平均用电量约为 10kW； 由于储能电池容量太大，所以风光柴的容量设计的远比用户实 际负荷大，这样才能保证短时间内把储能系统充满，以应对海上的极 端天气。 - 4 - 2.1 光伏发电系统光伏发电系统 该驻地规划 2 套光伏发电峰值容量为 100kWp，根据现在光伏技术的发 展情况，可采用单晶硅光伏组件，经三相逆变器直接接入 380V 母线。2 套 50kWp 光伏板总占地面积约 1000 平方米。 2.1.12.1.1 组件倾角设计组件倾角设计 为使光伏阵列最有效地接受太

9、阳能辐射能量，确定光伏阵列安装的方位角 和倾角非常重要。 图 2-2 以海口市为例的地区年度月辐射情况 上图为辐射量统计框图，根据当地太阳辐射量数据和当地经纬度，光伏组 件的方位角取正南方向，由设计软件得倾角设计为 15。 2.1.22.1.2 太阳能电池阵列设计太阳能电池阵列设计 1) 太阳能光伏组件选型 采用单晶硅光伏电池组件 DSPV800-240WP。太阳能光伏组件该光伏板在出厂 - 5 - 时已经进行过防盐雾工艺处理，可适应内地及沿海地区使用。其主要技术参数 见表 2-1，组件的安装尺寸见图 2-3。 表 2-1 DSPV800-200WP太阳能电池组件性能参数表 组件参数 最大额定

10、功率 Wp 200 功率公差 % 3 最大功率时电压 V 37.80 组件转化效率 % 15.64 最大功率时电流 A 5.30 开路电压温度系数 %/ -0.35 开路电压 V 45.80 功率温度系数 %/ -0.45 短路电流 A 5.68 短路电流温度系数 %/ 0.05 系统最大电压 V 1000 标准组件发电条件 462 长*宽*厚 mm 1581*809*40 2) 太阳能光伏组件串并联方案 本方案采用 DMPV-S7/50K3 型号的并网逆变器，50kW 并网逆变器的直流工 作电压范围为：450Vdc820Vdc，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

11、点为电压范围的中间值考虑，以取最佳工作电压为 600Vdc 考虑。 太阳能光伏组件串联的组件数量： S N Ns=600/37.80.516。 单列串联功率：P P=16200Wp=3200 Wp。 单台 50kW 逆变器需要配置太阳能电池组件单列并联的数量：Np Ns=50000/320016。 太阳能光伏电伏阵列单元设计为 17 列支路并联，共计 256 块太阳能50 p kW 电池组件，实际功率达到 51.2kWp。 考虑光伏电池板的一致性，单支路光伏阵列的工作电压为 600V,单支路光 伏阵列的开路电压为 732.8V。从逆变器的输入范围和整个回路的绝缘水平来说， 器件的选型和计算符合

12、工程实际要求。 3)太阳能光伏阵列的布置 光伏电池组件阵列间距设计 - 6 - 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，南半球为负)，为阵列前排最高H 点与后排组件最低位置的高度差）。 根据上式计算，求得： mmD1560 实际工程应用时取光伏电池组件前后排阵列间距1.56米。 具体光伏阵列示意图如图2-3所示。 3162 15 790.5 3162 15 790.5 1560 图2-3 光伏组件间距设计参考 总占地面积计算 太阳能 50Wp 光发电

13、场由 16 组并列太阳能光伏阵列构成，前后排阵列间 距 1.56 米。占地面积约 530 平方米。 4) 土建设计 方阵支架基础考虑顶棚的结构强度和防腐蚀性，采用全钢架结 构设计，钢架结构全部采用冷镀锌处理钢材。 采用屋顶或坡地安装结构，无需安装防护栏； 工程实施时，考虑安装防直接雷的措施，安装接闪器，接闪器 的设计方法采用滚球半径法。 2.1.32.1.3 太阳能光伏方阵直流防雷汇流箱设计太阳能光伏方阵直流防雷汇流箱设计 如图 2-4 所示，光伏阵列防雷汇流箱具有以下特点： - 7 - 满足室外安装的使用要求； 同时可接入 6 路太阳电池串列，每路电流最大可达 10A； 接入最大光伏串列的开

14、路电压值可达 DC900V； 熔断器的耐压值不小于 DC1000V； 每路光伏串列具有二极管防反保护功能； 配有光伏专用高压防雷器，正极负极都具备防雷功能； 采用正负极分别串联的四极断路器提高直流耐压值，可承受的 直流电压值不小于 DC1000V。 图 2-4 光伏阵列防雷汇流箱 按照每 6 个太阳电池串列单元需要配置 1 台光伏方阵防雷汇流箱，50kW 并 网逆变器需配置 3 个汇流箱。实际应用时，可考虑防雷汇流箱按 4 个支路输入 进行设计，因此工程应用配备 4 个直流汇流箱即可。 2.1.42.1.4 直流配电柜设计直流配电柜设计 每台直流配电柜按照 50kWp 的直流配电单元进行设计。

15、每个直流配电单 元可按接入 6 路光伏方阵防雷汇流箱设计，每台直流配电柜分别接入 1 台 50kW 逆变器，如下图所示： - 8 - 图 2-5 光伏阵列直流配电柜 实际应用时，直流配电柜可按接入 4 个直流汇流箱考虑。 2.1.52.1.5 太阳能光伏并网逆变器的选择太阳能光伏并网逆变器的选择 此太阳能光伏并网发电系统设计为 50kWp 的光伏并网发电单元，并网发电 单元需要 1 台容量为 50kW 的光伏并网逆变器。选用性能可靠、效率高、可进行 多机并联的逆变设备，本方案选用额定容量为 50kW 的逆变器，主要技术参数列 于下表： 表 2-2 50kW 并网逆变器性能参数表 容 量 50k

16、W 隔离方式工频变压器 最大太阳电池阵列功率 55kWp 最大阵列开路电压 880Vdc 太阳电池最大功率点跟踪（MPPT）范围450Vdc820Vdc 最大阵列输入电流 130A MPPT 精度99 额定交流输出功率 50kW 总电流波形畸变率0.99 效率 96% 允许电网电压范围（三相）38010% 允许电网频率范围 500.02 Hz 夜间自耗电0.99 最大效率 94% 欧洲效率 92% 允许电网电压范围（单相）180V260V AC(可设定) 允许电网频率范围4752Hz/5762Hz(可设定) 交流电网接入方法直插式端子 夜间自耗电 10W 噪音 40dB 防护等级 IP65 冷却自然冷却 通讯接口 RS485/Ethemet 使用环境温度 -20+40 尺寸（宽 X 高 X 深） 490385177mm 重量 44kg 2.2.52.2.5 风机控制器功能风机控制器功能设计设计 选用DMEC-5kW型风机并网控制