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1、某驻地海岛型微电网项目典型案例初设方案(风、光、柴、储)目 录一、项目背景- 1 -二、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 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
2、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 微电网控制管理中心- 34 -2.5.1微电网控制管理中心系统概述- 34 -一、 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
3、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
4、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、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，
5、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。图1-1海南岛航空全景图二、 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
6、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微电网系统； 部署包含了二次测控保护、通讯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
7、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。2.1 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
8、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。2.1.1 组件倾角设计为使光伏阵列最有效地接受太阳能辐射能量，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。2.1.2 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 DSPV80
9、0-200WP太阳能电池组件性能参数表组件参数最大额定功率 Wp200功率公差 %3最大功率时电压 V37.80组件转化效率 %15.64最大功率时电流 A5.30开路电压温度系数 %/-0.35开路电压 V45.80功率温度系数 %/-0.45短路电流 A5.68短路电流温度系数 %/0.05系统最大电压 V1000标准组件发电条件 462长*宽*厚 mm1581*809*402) 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点为电压
10、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：Ns=600/37.80.516。单列串联功率：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：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为了避免阵列之
11、间遮阴,光伏电池组件阵列间距应不小于:式中为当地地理纬度(在北半球为正，南半球为负)，为阵列前排最高点与后排组件最低位置的高度差）。根据上式计算，求得：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。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
12、的设计方法采用滚球半径法。2.1.3 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： 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
13、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。2.1.4 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。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：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。2.1.5 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 5
14、0kW并网逆变器性能参数表容 量50kW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130AMPPT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30保护功能极性反接保护、短路保护、孤岛效应保护、过热保护、过载保护、接地保护、欠压及过压保护等通讯接口（选配）RS485或以太网使用环境温度2555使用环境湿度095%,不结露尺寸（深宽高）mm600*720*1085噪音50dB防护等级IP20（室内）电网监控按照 UL1741标准电磁兼容性EN50081,part1；EN50082,part1电网干扰EN61000-3-4性能特点选用光伏并网逆变器采用32位专用DSP控制芯片，主电路采用先进的智能功率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。该并网逆变器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（
