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分布式光儲微電網(wǎng)設(shè)計及應(yīng)用研究

2017-10-25 15:29:15 新材料產(chǎn)業(yè)   點擊量: 評論 (0)
微電網(wǎng)作為實現(xiàn)大規(guī)模分布式光伏利用的重要途徑,規(guī)劃建設(shè)分布式光儲微電網(wǎng),可降低用能系統(tǒng)對大電網(wǎng)的依賴??傮w來說,發(fā)展分布式光儲微電網(wǎng)的意義主要有以下4個方面:第一,平滑光伏發(fā)電的輸出功率波動。由于光

 
針對圖2所示的拓撲框圖,系統(tǒng)參數(shù)配置如下:光伏陣列:20kWp,開路電壓720V;DC/DC充電控制器:20kW一臺;儲能系統(tǒng):鉛酸蓄電池72kWh(360V/200Ah);DC/AC變流器:20kW一臺;交流負載:本地生活負載,包括空調(diào)、照明、做飯等負載。
 
2.光儲容量配置設(shè)計
 
首先本著因地制宜,科學(xué)設(shè)計的原則,在該應(yīng)用建筑屋頂250m2,可安裝光伏電池版20kWp。接下來關(guān)鍵是要根據(jù)光伏及負載情況來確定儲能系統(tǒng)的容量及配置。
 
交流最大負載約為17kW,考慮裕量后以20kW負載計算,滿足1h供能需求。儲能有效容量約需20kWh,考慮交直流變換的效率,設(shè)定為90%,最大充放電深度按照90%計算,系統(tǒng)容量系數(shù)取0.8,則需配置容量為20/0.8=25kWh。
 
直流側(cè)電壓需求:方案中DC/AC變流器交流采用了127:380的升壓隔離變壓器并網(wǎng),逆變器調(diào)制比取0.85,這樣直流側(cè)電壓Udc≥210V,這決定了儲能系統(tǒng)的最低放電截至電壓。
 
考慮到是光儲一體化的應(yīng)用場景,充放電頻率按照平均一天一次;充放電電流最大1C。鋰離子電池儲能系統(tǒng),單體電池電壓為3.2V(標準),2.5V電壓截止。表1列出了滿足本系統(tǒng)要求的3種儲能系統(tǒng)的配置。
 
表1 儲能系統(tǒng)不同配置設(shè)計
 
 
 
3.儲能管理系統(tǒng)設(shè)計由上述配置方式對比可知,上述方案均選擇較大容量的電池單體,每個電池廠家常用電池型號不一,還需特殊考慮。
 
為了保證單體電池的均衡充放電,必須配置相應(yīng)的儲能管理系統(tǒng)來負責系統(tǒng)的管理,主要功能包括電池運行基本信息測量、電量估計、單體電池間的均衡、數(shù)據(jù)通信等幾個方面,具體如圖3所示。
 
 
圖3 典型鋰電儲能管理系統(tǒng)架構(gòu)圖
 
為了完成對整個電池柜的智能化管理和控制,電池管理系統(tǒng)一般分3個層級:電芯管理控制層(CSC),電池組管理單元(SBMU)和電池能量管理單元(MBMU)。CSC位于電池箱內(nèi),完成對電池箱內(nèi)部單節(jié)電池信息的數(shù)據(jù)采集,并將數(shù)據(jù)上傳給SBMU,同時根據(jù)SBMU下發(fā)的指令完成電池箱內(nèi)單體電芯間的均衡。SBMU位于主控箱內(nèi),負責電池柜的管理工作,接收電池柜內(nèi)部CSC上傳的詳細數(shù)據(jù),采樣電池柜的電壓和電流,進行SOC、SOH計算和修正,完成電池柜預(yù)充電和充放電管理,并將相關(guān)數(shù)據(jù)上傳給MBMU。
 
MBMU安裝在主控箱內(nèi),MBMU負責整個電池系統(tǒng)的運行管理,接收SBMU上傳的數(shù)據(jù)進行分析和處理,與外部設(shè)備通過干接點進行交互,并將電池柜系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給電池系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)顯示和保存。
 
4.運行結(jié)果分析
 
光儲微電網(wǎng)系統(tǒng)一方面可以保證系統(tǒng)具有并網(wǎng)與獨立運行兩種運行模式,另一方面也能平抑光伏發(fā)電的波動性,圖4是某典型日用于控制并網(wǎng)點處功率恒定的運行曲線。
 
 
圖4 典型日光儲微電網(wǎng)運行曲線
 
從運行結(jié)果來看,分布式光儲微電網(wǎng)完全能夠平抑光伏等可再生能源的功率短時波動,減少分布式電源功率波動對配電網(wǎng)的沖擊。
 
四、結(jié)語
 
未來“能源互聯(lián)網(wǎng)”中,將以高壓輸電線路為“主干網(wǎng)”;而以各種可再生能源組成的微電網(wǎng)作為區(qū)域網(wǎng)。“能源互聯(lián)網(wǎng)”強調(diào)的是大量分布式能源,尤其是光伏發(fā)電的接入,強調(diào)是信息和能量的高速和高效傳輸,強調(diào)的多方能源載體的對等參與市場調(diào)節(jié)。在“能源互聯(lián)網(wǎng)”背景下,微電網(wǎng)將取代現(xiàn)有的配電網(wǎng),成為能源網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架中非常重要的環(huán)節(jié),是大量負荷,分布式能源的接入載體,是實現(xiàn)分散能源利用、接入、消費、生產(chǎn)、管理和調(diào)節(jié)的綜合性網(wǎng)絡(luò)。(作者:黃小紅 程鵬志 白兆海 黃智尚)
 
原標題:分布式光儲微電網(wǎng)設(shè)計及應(yīng)用研究
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責任編輯:lixin

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