智能微电网配置方案12.12,智能微电网的概念

('智能微电网配置方案北京市计科能源新技术开发公司20XX年XX月目录一.引言.....................................................................................................................................3二.智能微电网设计方案.........................................................................................................3（一）项目概述..................................................................................................................31．项目建设的必要性....................................................................................................42．项目建设地点............................................................................................................43．建设规模与目标........................................................................................................4（二）措勤县气象，辐照情况...........................................................................................41.措勤县的地理、气象概况............................................................................................42.西藏措勤县气象、辐照数据表....................................................................................5（三）系统设计..................................................................................................................51．系统组成....................................................................................................................52.方案设计及计算...........................................................................................................63.设计选型.......................................................................................................................9（四）配置清单................................................................................................................22一.引言环境污染、化石燃料枯竭，人们已将目光投向了可再生能源：随着技术的进步。成本的降低，风能和太阳能已进入了可再生能源快速发展的历史时期。但是风力发电和光伏发电由于受天气因素的影响，单独使用光伏发电或者风力发电都存在供电不稳定的缺陷，造成供电可靠性差；为了提高系统的可靠性，通常要配置大量的蓄电池来调整电量的动态平衡，而且目前电能储存费用昂贵，造成系统成本昂贵，上述原因限制了单独供电形势的推广使用。而太阳能和风能在昼夜、季节上互补的特点，采用风光互补发电形势能获得较稳定电能和较少的储能设备去保证系统的可靠性，因此采用风、光、储相结合的发电形式是实现智能微电网供电系统的合理性选择，是解决单一发电形式的存在的间歇性、随机性等不稳定因素。二.智能微电网设计方案（一）项目概述在西藏阿里地区措勤县将建设一座风、光、储联合运行的智能微电网系统。建成后这座智能电站在为措勤县提供电力供应的同时还可以此为实验平台，研究一些列光伏并网的相关课题。1．项目建设的必要性该智能微电网的建设不仅可以为进一步研究光伏并网的相关课题，同时又解决了无电地区农牧民的生产生活用电的问题。以此提高西藏无电地区的生活水平和生活质量，创造产业发展条件，无疑是落实中央关于西藏发展与稳定战略部署，确保西藏的安全和维护社会稳定的基础性工程，而且已经成为促进社会主义新农村建设、实现全面建设小康社会目标、构建和谐社会的重要内容。还体现了党中央、中央人民政府对西藏各族人民的亲切关怀和对西藏工作的高度重视，它是实现西藏繁荣、稳定、落实党的民族团结政策的需要。2．项目建设地点建设地点：西藏阿里地区措勤县3．建设规模与目标计划在西藏阿里地区措勤县建设一座由300KW太阳能、100KW风机和1800KWh的蓄电池组成的一座风光储的智能微电网系统。（二）措勤县气象，辐照情况1.措勤县的地理、气象概况措勤县位于阿里地区东南部，北与改则县接壤，东邻那曲尼玛县、日喀则昂仁县，南与日喀则萨嘎县毗邻，西接日喀则仲巴县。全县平均海拔4700米以上，属亚寒带干旱气候区，年平均气温0℃以下，年平均降水量不足200毫米，冬季漫长，达8个月，多风沙、多寒流、无绝对无霜期。自然灾害频繁。主要有风、雪、旱、疫等灾害。2.西藏措勤县气象、辐照数据表注：该表取自美国宇航局NASA官方网站的措勤气象数据和辐照情况（三）系统设计1．系统组成整个智能微电网系统由光伏电池组、风力发电机组、并网逆变器、储能逆变器、防雷汇流箱、监控控制系统及其它辅助系统组成。如下图2.1所示：图2.1智能微电网框图2.方案设计及计算该电站设计容量为300KW光伏发电机组与和100KW风力发电机组与1800KWh的蓄能设备组成一座风、光、储智能微网系统。2.1太阳能发电单元设计300KW光伏电站分为3个单元，每个单元为100KW，其中一个单元为纯并网型光伏电站；另两个单元分别为两个带储能型的光伏电站。三个单元均选择285Wp光伏电池组件，每个单元预计采用352块TSM-285型太阳能组件，分成22组，每组16块合计功率为100320Wp。将1800KWh的储能设备分成同等容量为900KWh两个独立单元，将其与另外两个独立的100Kw光伏发电单元通过储能逆变器组成两座独立的光储系统。每个单元分别连接到一台并网逆变器或者储能型逆变器上。2.2风力发电机组设计100KW风力机组设计使用10台10KW小型风力发电机组组成，然后分别并入当地智能微电网系统。2.3并网逆变器设计将其中一个100.32KW并网光伏发电单元接入到一台SG100K3型并网逆变器上，并网逆变器输出端直接并入该地智能微电网内。并网逆变器原理图2.4储能逆变器设计将剩余的两个100.32KW光伏发电单元分别接入到一台SS100K型储能逆变器上，然后将两个单元的储能逆变器输入端分别连接到两个900KWh的储能设备上，输出端链接到该地智能微电网内。双向逆变器原理图2.5储能蓄电池的设计计划将该电站的1800KWh的储能设备分成两座900KWh的储能单元。每个单元采用2V600Ah铅酸蓄电池750只，每250只串联成一组，每个单元3组。2.6防雷汇流箱设计太阳能组串需要经设在方阵场方阵支架上的方阵接线箱进行汇流后，输入位于室内的控制柜。根据太阳能并网逆变器及充电型逆变器的输入路数和输入电流要求，方阵接线箱采用计科公司设计生产的4路汇流箱（4路输入1路输出）。太阳能发电单元一的100KW分成22路，每路由16块电池板串联而成。每四路汇入到一台四进一出的防雷汇流箱内，共6台，然后接入到太阳能并网逆变器内。单元二和电单元三的各100KW依照单元一的样式各分成22路，每路由16块电池办串联而成。每四路汇入到一台四进一出的防雷汇流箱内，每个单元需要6台，然后接入到充电型逆变器内。2.7智能微电网监控设备设计3.设计选型设计中充分考虑整合方案后的配置情况、负载需求、当地气候条件和系统中电能损耗，设计措勤县的电站设备选型如下：3.1光伏电池组件太阳能电池组件采用国内知名电池厂商“天合光能”生产的高效电池组件，TSM-285型太阳能组件。TSM-285型太阳能组件，已经通过国际认证机构的独立认证，包括IEC61215,IEC61730,UL1703,TUV安全等级II,CE等等。组件可以承受雪压达5400Pa，承受风压达2400Pa。在弱光照条件下(多云天气和清晨、傍晚)具备高性能，组件效率可达15%。（1）组件参数、组件尺寸电气参数(标准测试条件)TSM-270PC/PA14TSM-275PC/PA14TSM-280PC/PA14TSM-285PC/PA14最大功率-PMAX(Wp)270275280285功率公差-PMAX(%)0/+30/+30/+30/+3最大功率点的工作电压-VMP(V)35.535.63636.3最大功率点的工作电流-IMPP(A)7.67.737.787.86开路电压-VOC(V)44.344.344.444.8短路电流-ISC(A)8.258.278.338.36组件效率\uf068m(%)13.914.214.414.7标准测试条件（大气质量AM1.5，辐照度1000W/m²，电池温度25°C）下的测量值电气数据（电池额定工作温度条件下）TSM-270PC/PA14TSM-275PC/PA14TSM-280PC/PA14TSM-285PC/PA14最大功率(W)197200204208最大功率点的工作电压(V)32.332.432.833.1最大功率点的工作电流(A)6.086.186.226.29开路电压(V)40.640.640.741.1短路电流(A)6.686.76.756.77NOCT：辐照度800W/m²，环境温度20°C，风速1M/s机械参数156×156mm(6英寸)多晶硅太阳能电池片一组72片(6×12)电池片类型1956×992×46mm(77×39.05×1.81英寸)组件尺寸28kg(61.7磅)重量4.0mm（0.16英寸）高透光性太阳能玻璃玻璃阳极氧化铝框架防护等级IP65接线盒4.0mm²(0.006英寸²)x1250mm(49.2英寸)光伏技术电缆电缆/连接器MC4连接器质量保证包装方式10年工艺保证每箱容量：20件25年线性性能保证每40英尺集装箱装载容量：440件温度额定值额定电池工作温度(NOCT)46°C(±2°C)最大功率(PMAX-0.44%/°C开路电压(VOC)温度系数-0.33%/°C短路电流(ISC)温度系数0.046%/°C极限参数工作温度-40~+85°C最大系统电压1000VDC(IEC)/600VDC(UL)最大保险丝额定电流15A3.2风力发电机组风力发电机组选用国内知名厂家北京远东博力风能设备有限公司生产的BBWCXL.10R型风力发电机。北京远东博力风能设备有限公司（以下简称北京博力）是美国博力风能在中国投资的独资公司，在美国及世界各地销售并成功安装了数千个风力、风光、风柴和风光柴发电系统。（1）系统介绍BBWCXL.10R是逆风、水平轴，专门为无电地区解决供电问题而设计的充电式供电系统。风力发电机由下图所示的主要结构构成：1)导流罩2)玻璃钢叶片3)发电机4)主机架5)偏转轴承6)滑环和电刷7)尾翼组件8)机舱组件9)VCS-10控制器BBWCXL.10R详细规格技术参数启动风速3.1米/秒切入风速3.4米/秒额定风速13米/秒切出风速无额定功率10KW转子速度0-350RPM机械特性叶片类型3叶片逆风型风叶直径6.8米重量463公斤叶片倾斜度控制POWERFLEX系统超速保护AUTOFURL系统工作温度范围-20℃～50℃电气特性直流母线电压48V/120V/240V发电机交流直驱永磁发电机输出控制系统VCS-10充电控制器3.3并网逆变器并网逆变器选用国内知名厂家合肥“阳光电源”生产的SG100K3型并网逆变器，该设备具备以下特点：\uf06c低电压穿越功能\uf06c有功功率连续可调（0-100%）功能\uf06c无功功率可调，功率因数范围超前0.9至滞后0.9\uf06c最高转换效率达97.0%\uf06c精确的输出电能计量\uf06c多语种液晶显示界面，可自由设置各种运行参数\uf06c辅助电加热（可选）\uf06c适应高海拔应用<6000米（超过3000米需降额使用）\uf06c低电压穿越功能\uf06c意大利Enel-GUIDA认证、TüV认证、金太阳认证、符合德国中压电\uf06c网BDEW指令（1）输出效率曲线图（2）技术参数直流侧参数最大直流电压900Vdc启动电压470V满载MPP电压范围450~820V最低电压450V最大输入电流250A交流侧参数额定输出功率100kW最大输出功率110kW最大交流输出电流158A额定电网电压400Vac允许电网电压310~450Vac额定电网频率50Hz/60Hz允许电网频率47~52Hz/57~62Hz总电流波形畸变率<3%（额定功率）直流电流分量<0.5%（额定输出电流）功率因数0.9（超前）~0.9（滞后）系统最大效率97.0%（含变压器）欧洲效率96.4%（含变压器）防护等级IP20（室内）夜间自耗电<30W允许环境温度-25~+55℃冷却方式风冷允许相对湿度0~95%，无冷凝允许最高海拔6000米（超过3000米需降额使用）显示与通讯显示LCD标准通讯方式RS485可选通讯方式以太网机械参数外形尺寸（宽x高x深）1020x1964x770mm重量925kg（3）电路框图3.4储能型并网逆变器储能逆变器选用国内知名厂家合肥“阳光电源”生产的SS100K3型并网逆变器。（1）产品简介储能逆变器是一类适合智能电网建设，应用在储能环节，以双向逆变为基本特点，具有一系列特殊性能、功能的并网逆变器。智能电网中的储能环节能有效调控电力资源，能很好地平衡昼夜及不同季节的用电差异，调剂余缺，保障电网安全。是可再生能源应用的重要前提和实现电网互动化管理的有效手段。没有储能，智能电网的实现是不可能的。储能逆变器适用于各种需要动态储能的应用场合，就是在电能富余时将电能存储，电能不足时将存储的电能逆变后向电网输出；在微网中起到应急独立逆变作用。（2）性能特点：\uf06c专为智能电网设计，接受电网调度\uf06c双向逆变，蓄电池充放电\uf06c浮充、恒流充电、恒压充电、恒功率充电等功能\uf06c安时放电、限压放电、恒功率放电、恒流放电等模式\uf06c孤网系统的逆变功能\uf06c先进的孤岛效应检测方案\uf06c蓄电池与电网完全隔离\uf06c蓄电池漏电检测\uf06c完善的显示和通讯\uf06c低电压穿越、无功补偿等功能（3）技术参数技术参数：SS100K交流侧参数工作方式连续工作交流接线方式三相四线额定输出功率100kVA输出过载能力110kVA并网充放电模式额定电网电压400V有效值允许电网电压310~450V可设定额定电网频率50/60Hz频率范围47~51.5/57~61.5Hz可设定总电流波形畸变率（THD）<3%额定功率功率因数\uf0b30.99/-0.6~0.6额定功率/加入无功时独立逆变模式额定输出电压400V输出电压失真度<3%线性负载额定输出频率50/60Hz±1％电压过渡变动范围10％以内电阻负载0%<=>100%输出过压保护450Vac有效值输出欠压保护310Vac有效值直流侧参数最大直流功率110kW直流电压范围450~750VVdc最大输入电流250AIdc稳压精度±1%稳流精度±2%直流电流纹波<5%IPP系统最大转换效率97.00%单次充电或放电尺寸1024x1964x770mm重量900kg噪声<50dB防护等级IP20室内允许环境温度－25℃～＋55℃冷却方式风冷允许相对湿度0～95%无冷凝允许最高海拔5000m紧急停机有（通过紧急停机按钮）显示和通信显示触摸屏标准通讯方式RS485MODBUS协议（4）电路框图3.5蓄电池3.6防雷汇流箱（1）JKFJ4/1型方阵接线箱（汇流箱）参数指标最大可接入输入组件数目4输入阵列正负极连线线径4mm2输出正负极与地线线径10mm2最大输出电流50A输出连线数目1路正极，1路负极，1路接地输入线径4mm2输出线径10mm2接地线径6mm2机壳防水等级IP65重量（大约）15.5kg体积（宽×高×深）400mm×500mm×180mm（2）JKFJ4/1接线箱原理图方阵汇流箱原理图（3）JKFJ4/1箱体图JKFJ4/1接线箱外形图3.7智能微电网控制系统（四）配置清单序号设备名称规格型号数量单位单价（元）合计（元）备注1光伏组件285Wp1,056块1,8531,956,24016串联；66组并联2蓄电池（含支架）2V600Ah1,500块1,2001,800,000250串联；每3组并联连接到一台SS100K3。3储能逆变器100kW2台350,000700,0004并网逆变器100kW1台150,000150,0005组件支架4560W66套5,472361,1526防雷汇流箱4路输入18台4,00072,0007风力发电机10kW10台195,0001,950,000含18m拉索塔架8风机并网控制逆变器2kW60台13,500810,0009风机安装绞车3T6m1台15,00015,00010配电柜100kW3台150,000450,00011数据采集系统1套012微网控制软件1套013环境监测系统1套014防雷接地系统1套200,000200,00015电线电缆1套360,000360,00016附件桥架、穿线管等1套300,000300,000措勤县混凝土按700元/方计算17光伏方阵基础792个170134,6404504501200mm/个；每阵列12个基础18风机基础10组7,41074,10090012001800mm一个90015001600mm四个19控制室、蓄电池室260平方米2,200572,000蓄电池室200mm²；控制室60mm²20电缆沟500米10050,00021设备安装调试410,000Wp2820,00022工具1项80,00080,000合计10,855,132',)