海岛型微电网项目典型案例初设方案(风、光、柴、储）（可编辑）

海岛型微电网项目典型案例初设 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 (风、光、柴、储）（可编辑） 海岛型微电网项目典型案例初设方案(风、光、柴、储) 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 - 21 光伏发电系统 - 4 - com 组件倾角设计 - 4 - com 太阳能电池阵列设计 - 4 - com 太阳能光伏方阵直流防雷汇流箱设计 - 6 - com 直流配电柜设计 - 7 - com 太阳能光伏并网逆变器的选择 - 8 - com 光伏系统防雷接地装置 - 10 - com 光伏施工组织设计 - 11 - 22 风力发电系统 - 12 - com 风力发电系统描述 - 12 - com 风机主体选型 - 13 - com 风机技术参数表 - 14 - com 风机逆变器技术设计 - 15 - com 风机控制器功能设计 - 16 - com 风机防雷设计 - 19 - com机的安装选型 - 19 - 23 柴油机供电系统 - 22 - com的基本参数 - 22 - com 柴油机的基本参数 - 22 - 24 储能系统 - 23 - com统总体描述 - 23 - com 100kW双向智能控制成套装置 PCS - 27 - com 储能监控 - 33 - 25 微电网控制管理中心 - 34 - com控制管理中心系统概述 - 34 - 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108?37′111?05′北纬18?10′20?10′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 图 图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Wp光伏板总占地面积约1000平方米 com 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? com 太阳能电池阵列设计 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 DSPV800-200WP太阳能电池组件性能参数表 组件参数 最大额定功率 Wp 200 功率公差 ?3 最大功率时电压 V 3780 组件转化效率 1564 最大功率时电流 A 530 开路电压温度系数 -035 开路电压 V 4580 功率温度系数 -045 短路电流 A 568 短路电流温度系数 005 系统最大电压 V 1000 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 组件发电条件 46?2 长宽厚 mm 158180940 Ns 600378?05?16 单列串联功率 P 16×200Wp 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 500003200?16 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512kWp 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7328V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 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156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156米占地面积约530平方米 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 com 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 com 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 com 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 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 450Vdc,820Vdc 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 2额定功率时 功率因数 099 效率 96 允许电网电压范围三相 380?10 允许电网频率范围 50?002 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 ,25?,，55? 使用环境湿度 0,95不结露 尺寸深×宽×高mm 6007201085 噪音 ?50dB 防护等级 IP20室内 电网监控 按照 UL1741标准 电磁兼容性 EN50081part1EN50082part1 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之间的相互隔离 具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 450V,820V 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按年查询数据 逆变器支持按照群控模式运行并具有完善的监控功能 可提供包括RS485或Ethernet以太网远程通讯接口其中RS485遵循Modbus通讯协议Ethernet以太网接口支持TCPIP协议 支持动态 DHCP 或静态获取IP 地址 逆变器具有CE认证资质部门出具的CE安全证书 电路结构 50kW并网逆变器主电路的拓扑结构如图3-8所示并网逆变电源通过三相全桥变换器将光伏阵列的直流电压变换为高频的三相斩波 电压并通过滤波器滤波变成正弦波电压接着通过三相变压器隔离升压后并入电网发电为了使光伏阵列以最大功率发电在直流侧加入了先进的MPPT算法 图2-6 逆变器主电路结构 com 光伏系统防雷接地装置 为了保证本工程光伏并网发电系统安全可靠防止因雷击浪涌等外在因素导致系统器件的损坏等情况发生系统的防雷接地装置必不可少 接地线 接地线是避雷防雷的关键在进行配电室基础建设和太阳电池方阵基础建设的同时选择接地扁钢添加降阻剂并引出地线引出线采用35mm2铜芯电缆接地电阻应小于4欧姆 直流侧防雷措施 电池支架应保证良好的接地太阳能电池阵列连接电缆接入光伏阵列防雷汇流箱汇流箱内含高压防雷器保护装置电池阵列汇流后再接入直流防雷配电柜经过多级防雷装置可有效地避免雷击导致设备的损坏 交流侧防雷措施 每台逆变器的交流输出经交流防雷柜内含防雷保护装置接入电网可有效地避免雷击和电网浪涌导致设备的损坏所有的机柜要有良好的接地 防直接雷 整个系统应具有防直接雷的措施原则上一般安装外部接闪器作为防直接雷的首选设备该设备防止外部雷击直接击坏相关设备 com 光伏施工组织设计 1 施工条件 拟建的50kWP太阳能光伏并网发电系统位于屋顶或坡地工程施工地势开阔为良好的施工场地 本工程推荐方案 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 安装太阳能光伏组件256块总装机容量512kWp基本布置为1个光伏阵列施工特点为单体光伏阵列分散进行 2 工程占地 本期工程占地为国有岛屿建设用地无需额外征用土地 3 主体工程施工 主体工程为光伏阵列基础施工施工需架设模板绑扎钢筋并浇筑混凝土混凝土在施工中经常测量以保证整体阵列的水平间距精度施工结束后混凝土表面必须立即遮盖并洒水养护防止表面出现开裂一般情况尽量避免冬季施工施工过程中待混凝土强度达到28天龄期以上方可进行安装 4 太阳能光伏阵列安装 施工准备 安装支架运至相应的阵列基础位置太阳能光伏组件运至相应的基础位置 阵列支架安装 支架分为基础底梁立柱加强支撑斜立柱支架按照安装图纸要求 采用镀锌螺栓连接安装完成整体调整支架水平后紧固螺栓 太阳能电池组件安装 细心打开组件包装禁止单片组件叠摞轻拿轻放防止表面划伤用螺栓紧固至支架上后调整水平拧紧螺栓 7 施工总体进度 依据项目实施计划从项目开始实施之日起3个月左右工程实施完毕并并网发电 22 风力发电系统 com 风力发电系统描述 根据整体规划在该驻地安排总容量为30kW的风机海口年平均风速 ms 全年数据参见表2-3由于该驻地靠近沿海周围无任何遮挡物因此风速会略高于西安平均风速平均风速以30ms计30200ms有效风能利用小时数在2700小时以上 表2-3 海口全年平均风速统计表 国际通用卫星数据库得到以下气象信息 月份 风速 大气压力 月平均温度 米秒 KPa ? 一月 22 10149 182 二月 24 10132 191 三月 25 10104 219 四月 25 10071 255 五月 22 1004 277 六月 22 10008 288 七月 23 10005 29 八月 2 10006 285 九月 19 10045 275 十月 22 10095 259 十一月 22 1013 23 十二月 22 10156 195 年平均 223 10078 2455 小型并网风力发电机系统由风力机发电机并网控制器并网逆变器隔离变压器组成并网控制器由斩波器和泄荷负载组成起整流和保护作用并网逆变器将直流变换成交流输出并经隔离变压器上网 图2-7 小型并网风力发电系统构成 com 风机主体选型 风力机风轮把风能转化为机械能风力机的尾翼作为调向机构风轮旋转面垂直于风向驱动永磁式交流发电机产生交流电桨叶 发电机 采用强磁材料优级轴承F级绝缘IP54防护按免维护技术设计保证使用寿命30000小时以上寿命期内无需解体保养 风轮 采用机械离心变桨距机构风轮不旋转时桨叶处于易于起动的角度风速高于3ms风轮即转动411ms风速下风轮旋转桨叶受离心锤作用其角度随转速变化跟踪在利于加速的高升阻比状态风轮保持高效率平稳运行当风速继续增大风轮转速提高桨叶在离心锤的作用下向负角度转变迫使风轮恢复并维持在额定转速附近运行最高转速不超过360rmin 塔体防腐风机技术参数表 风机逆变器 图2-8 并网逆变器原理结构示意图 端子定义 RS485RS485AB通讯线通过RS485RS232转换器和PC机相连 DC直流输入正极端子最多允许两路接入 DC-直流输入负极端子最多允许两路接入 AC OUTPUT交流输出LN和接地端子 待机 在运行后如果直流侧电流过小 近似于0A 并保持3分钟后逆变器从运行转为待机状态停止工作在待机模式下逆变器不断检测小风机控制器是否有足够的能量并网发电当直流电压在20V-40V之间时逆变器从待机模式转入运行模式 运行 在此模式下逆变器将控制器输出的直流电变换为交流电并入电网同时在此模式下逆变电源一直以最大功率点跟踪MPPT方式使小风机输出的能量最大故并网发电模式一般也称MPPT模式 故障 当小风机发电系统出现故障时逆变电源会停止工作将交流侧的接触器立即断开系统此时持续监测故障是否消除如果故障未消除则保持故障状态如果故障消除5分钟以后重新并网发电 表2-5 DMIV-W65K特性参数 连续过载能力 110 瞬时过载能力 13020秒 输入直流电压范围 230400V 并网启动电压 V DC 180V 额定功率电压点 V DC 240V 额定交流输出功率 KW 总电流波形畸变率 3 功率因数 099 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 4752Hz5762Hz 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 RS485Ethemet 使 用环境温度 -20?40? 尺寸宽X高X深 490×385×177mm 重量 44kg 风机控制器功能 1 将风机输出的单相交流电整流为直流供后级逆变器输入 2 当风机输出功率过大时根据内部控制信号接入功率连续可调最大55kW的卸荷负载消耗多余能量在不停机的情况下保护系统 3 当紧急情况发生或维修等其他用户需要的时候手动闭合刹车开关风机单相输出短路使得风机停机保护整个系统 图2-9 风机并网控制器原理图 图2-10 电子负载控制箱原理结构示意图 当直流电压超过380V且小于450V时或者输出功率超过5kW时系统将输出卸荷负载控制信号卸荷负载控制信号共有两级首先输出1级刹车信号当输出1级刹车信号五分钟后输出2级刹车信号可以根据需要选择使用一级或两级刹车信号此信号为干结点信号驱动能力220VAC1A卸荷负载的接入为与输出功率相对应的反时限保护即输出功率越高所需的接入卸荷负载的保持时间越短系统发生故障时也将自动接入卸荷负载以保护风机和系统 表2-6 DMEC-5K技术参数 型 号 DMEC- 5K 三相交流输入电压范围 线电压 0V-550V 直流输出电压范围 0V-780V 卸荷负载最大功率 5kW 卸荷负载工作方式 功率连续可调0- 5kW 尺寸宽×高×深 348 x 580x 248 mm 重量 25kg 防水等级 IP20 工作环境温度范围 -20?C - 40?C 散热方式 风 扇散热 com 风机防雷设计 图2-11风机防雷保护效果示意图 com机的安装选型 根据不同的风机安装环境方案将选取合理的风机塔杆风机塔杆的类型主要有以下5种 1独立塔杆 图2-12 独立塔杆示意图 独立杆塔特点多棱钢管塔杆特殊防腐外形美观牢固安装方便占地面积小 2杠杆式独立塔杆 图2-13 杠杆式独立塔杆示意图 杠杆式塔杆特点特殊防腐便于安装维护是小型风力机塔杆的首选适用于高度在七米以下的塔杆 3桁架式塔杆 图2-14 桁架式塔杆示意图 桁架式塔杆特点能拆卸便于运输安装特别适合于交通运输极为不便的地区或岩石土质的地区 4拉索塔杆 图2-15 拉索塔杆示意图 拉索塔杆特点成本低安装运输方便特殊防腐适合渔船屋顶等地方安装使用 5液压塔杆 2-16 液压塔杆示意图 液压塔杆特点成本低安装运输方便相对轻巧便于楼顶搬运及安 装 23 柴油机供电系统 com的基本参数 输出功率30kW 37VA 电流54A 缸数4缸 排气量39L 润滑油容量11L 油耗208gkw?h 机组重量800kg com 柴油机的基本参数 操作简便设计小巧结构紧凑具有极高的性能价格比 运行稳定性和可靠性高抗冲击负荷强 体积小重量轻低噪音维修简单保养费用低 拥有高扭矩低燃料消费低振动的基本性能 24 储能系统 com统总体描述 设计原则 结合本项目的实际情况储能系统的设计原则主要包括 能够改善风能接入质量 能够改善电能质量任何单个负荷或分布式发电机的投入和退出均不能引起电压频率波动 在孤岛运行情况下能满足重要负荷持续供电约80个小时的供电 能够存储光伏风力发电机一天的发电量 储能系统规划设计 储能功率需求按能够在极度恶劣的天气条件下10kW负载不间断供电72个小时计算考虑负载用电的不均衡性因此配备的储能容量为600kWh2套光伏太阳能按100kW计算每天上午9下午5点按平均50发电同时考虑天气因素系数按照07计算则平均每天的发电量为10080507 280kWh在不带任何负载的条件下用2天半可以把完全放电状态下的储能系统充满如果风速风向可以的话2天则可把其充满 充电站配电室储能系统选用100kW600kWh电池储能装置储能装置包括电池系统和双向控制装置工频隔离变压器输入侧采用工频变压器实现电气隔离降低了电池对地绝缘的要求系统运行更加安全同时也能更好的匹配电池组运行电压范围通过在隔离变压器低压侧通过并联设备来扩展容量系统构成如图所示 系统用于实现电池与电网间能量双向交换可工作在蓄电池充电模式和蓄电池能量回馈电网模式可采用远程本地等控制方式设备具有存储分时段工作模式功能当与后台管理系统出现故障时设备可按照本地存储的分时段工作模式进行工作 网侧ACDC功率变换单元采用全控三相高频SPWM整流逆变模块接 入电网该模块可四象限运行既可以从电网吸收有功也可将电池能量回馈到电网具有节能输入功率因数高电流谐波畸变率低等特点 为实现大容量应用电池一般需要进行分组因此储能装置需要同时提供多组电池的充放电管理本方案kW储能装置可同时提供1组蓄电池的充放电接口各模块可独立运行因此可支持电池组的在线更换即在不影响其它组电池正常充放电工作的情况下对其中某组的蓄电池进行更换在停运某组运行的过程中还可实现并网功率的基本恒定 本方案采用多组并联运行集中监控管理的运行模式集中监控单元通过通讯接口与蓄电池组和ACDC模块进行接口可实现遥测遥信遥控遥调等功能 基本功能 系统用于实现电池与电网间能量双向交换可工作在蓄电池充电模式和蓄电池能量回馈电网模式 各组电池的功率交换由集中监控协调控制支持恒功率运行其中任意一组进行更换电池过程中可自动增加另外几组的功率交换维持与系统交换功率的基本稳定 可采用远程本地等控制方式设备具有存储分时段工作模式功能当与后台管理系统出现故障时设备可按照本地存储的分时段工作模式进行工作 具有完善的保护系统包括输入欠压缺相检测输出过压输出过载温度保护等必要的保护功能 装置能满足GB10236-88规定的变流器抗电网干扰的要求 系统注入电网的谐波应当得到有效地控制满足国家相关标准 装置需满足工程对电磁兼容性的要求 保护功能 系统既需要防止电网严重异常时对电池造成损害同时也要防止 系统故障时对电网系统造成影响系统应具有至少以下保护功能 低电压保护 过电压保护 缺相保护 低频率保护 过频率保护 过电流保护 器件异常保护 电池组异常工况保护 过温保护 具有完善的防雷功能 人机接口的显示和操作功能 储能系统电池组部分由个kWh磷酸铁锂电池模块电池模块组成 图2-18 600kWh磷酸铁锂电池柜工作示意图 储能单元由945个200Ah单体电池先105串组成一个电池簇再由 9个这样的电池簇并联组成系统容量设计及验算如下 客户要求额定容量Q 600KWh 电池簇及串并联参数单串电池数S 105并联数P 1电池簇数C 10 单体电芯容量Ah 200Ah 单体电芯额定电压值Vi 32 变流器直流输入电流范围为300V,380V 电池串联后的工作电压范围300V,378V 根据如上参数设定经计算可得 电池组配组后标称总容量Q1 C×S×P×Vi×Ah 9×105×1×32×2001000 6048kWh 由以上分析计算可知在考虑了配组冗余可靠系数及成组后的实际容量及结合实际运行转换效率后电池组的实际运行容量为,600kWh同时电池串联后的电压范围300V,378V 满足PCS直流侧输入电压范围300V,380V要求600kWh微网储能单元含1365节200Ah储能电池及配套的BMS电池柜体 要保证电池系统的正常工作需要保证以下基本条件 电池系统需要安装在室内防止雨淋或暴晒 环境温度控制在-5-40度 电池柜上部以及前后需要保留至少400mm的通风空间 要保持室内干燥及清洁 双向智能控制成套装置双向智能控制成套装置由一构成屏体采用宽×深×高 00mm×600mm×2260mm标准屏体前面板设置有人机接口单元操作按钮等重量1800kG主要引用标准如下 GBT 38591-1993 半导体变流器基本要求的规定 GBT 17478-2004 低压直流电源设备的性能特性 JBT 8456-1996 低 压直流成套开关设备 DLT 856-2004 电力用直流电源监控装置 DLT 5044-2004 电力工程直流系统设计技术规程 DLT 857 -2004 发电厂变电所蓄电池用整流逆变设备技术条件 GB 10236-1988 半导体电力变流器与电网互相干扰及其防护方法导则 GBT 176262-1998 电磁兼容试验和测量技术 静电放电抗扰度试验 GBT 1762612-1998 电磁兼容试验和测量技术 振荡波抗扰度试验 DLT 459-2000 电力系统直流电源柜订货技术条件 DLT 5120-2000 小型电力工程直流系统设计规程 DLT 781-2001 电力用高频开关整流模块 GBT 7260-2003 不间断电源设备 GBT 14549-1993 电能质量公用电网谐波 GB 50171-92 电气装置安装工程盘柜及二次回路结线施工及验收 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 DL 724-2000 电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程 双向智能控制成套装置PCS功率回路设计本方案中PCS的功率回路由两套ACDC模块组成ACDC模块采用三相高频SPWM整流逆变电路主功率回路由三相逆变桥驱动电路直流电容电抗器控制电路等组成如图所示装置交流输入设置有软启动电路装置启动前首先通过软启动电阻对直流侧充电当电压建立后再闭合主接触器随后装置并网运行ACDC模块可四象限运行当电池充电时将网侧交流电整流成直流电给蓄电池充电当电池放电时则将直流电逆变成交流回馈到电网 图 ACDC三相高频整流电路电气原理图 本方案中IGBT采用高速低损耗型IGBT额定功率0kW对应的交流 侧输入额定电流为135A具备短时15倍电流过载能力选用EUPEC公司的FF450R17ME3作为开关元件 ACDC交流输入侧安装有三只单相电抗器由于输入交流电流中存在开关频率成分的高频交流分量为提高效率选用适合高频应用的电抗器 交流进线侧和直流侧均安装有熔断器用于短路故障的保护 表 ACDC模块主要元件明细 序号 名称 型号 数量 备注 1 IGBT FF450R17ME3 3 低损耗型 2 驱动板 自制 3 光线接口 3 直流电容 SHC-1000-35001000V3500μF 1 4 高频单相电抗器 150A05mH 3 5 电流霍尔 LT208-S7 3 6 高频吸收电容 1200V1μF 3 7 铝型材散热器 热管散热器 1 8 风扇 3 AC220V线包 9 辅助电源 输入AC220V输出5V15V 1 10 交流接触器 3 11 熔断器 4 12 交流电容 400V25uF 3 13 绕线功率电阻 50W1Ω 3 14 绕线功率电阻 50 W51Ω 3 ACDC模块主要技术参数如下 交流侧工作电压380V?1548Hz,52Hz三相三线制 额定容量kW 额定直流电压V-380V 额定工况时交流侧电能质量指标功率因数?098电流谐波畸变率?5 变换效率?97 工作噪声?65dB 过载能力15倍额定电流允许过载1min 冷却方式强制风冷 PCS控制电路设计 每个ACDC功率回路的控制由底层控制器和上层控制配合完成充放电功能的实现上层控制由集中监控装置通过通讯接口与底层控制器实现协调控制充放电指令通过通信CAN或485通信对并联运行的PCS系统发出控制指令PCS底层控制器接受到指令后通过PWM控制脉冲实现对本柜的输出控制 底层控制器采用低压产品控制器13的6U机箱此控制器具有16路模拟量接口16路开关量输入接口和16路开关量输出接口和12个PWM脉冲输出接口2个232485接口和1个CAN20B接口可以同时控制两个PCS系统 本产品采用可编程操作显示器TD220作为本装置的人机接口单元外观如下图所示显示模块通过RS232接口与低压控制器通讯 图 人机接口显示单元外观人机接口的显示和操作功能 显示功能PCS具有显示功能显示菜单为中文菜单人机界面友好容易操作 操作功能PCS具有输入输出显示界面告警显示界面历史 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 显示界面运行状态显示界面参数设置显示界面通过这些显示界面能清楚的知道PCS的运行状态各输入输出量的数值历史记录等同时可以 通过参数设置界面对相关参数进行设置来灵活配置PCS系统的充放 电电压电流限值等环境要求 环境温度-10?,50? 工作温度 相对湿度5,9540? 海拔 ?2000米 地震烈度7度 水平加速度02g 垂直加速度01g 散热方式强制风冷 主要技术参数 输入出特性 工作电压AC380V?15三相四线制 工作电压频率50Hz?02Hz 电网电流波形THD ? 5 功率因数,098满载 直流侧特性 额定电压DC625V,DC800V 充放电电流0A,200A200A允许工作1min 输出额定功率0kW 稳压精度能量存储??1 稳流精度??2在20Ie,100Ie 充放电电压纹波系数? 2 充放电电流纹波系数? 3 满载效率?97, 不计隔离变压器损耗 其它特性 保护方式具有软启动功能过压过流过热短路等自动保护功能具有电网过压欠压缺相和不平衡保护 工作方式可长期满负载连续工作 绝缘电阻,10MΩ测量电压为500V 绝缘强度工频交流2000V或直流3000V 1min 安装条件户内 工作噪声?65dB距装置1m处 通讯接口RS485CAN20B装置启动过程 操作装置总进线开关闭合辅助电源上电控制器上电自检操作员通过监控装置人机显示检查定值设置查看状态显示和系统参数显示装置上电后主控制器将自动设置为充电模式输出稳压工作方式充电电流设定为零此时ACDC模块中所有接触器处于分闸状态 检查各模块面板的显示单元按需要可将模块设置为就地手动或远端控制模式操作面板复位按钮面板故障指示灯熄灭此时操作面板启动按钮首先闭合ACDC模块的软启动接触器ACDC模块直流侧开始充电5秒钟后自动闭合主接触器1秒钟后ACDC模块开启PWM脉冲进入闭环工作直流母线电压稳定到与蓄电池电压相同的电压若5秒钟内ACDC模块的输出电压都稳定在蓄电池电压?1以内控制器则控制输出直流接触器闭合装置完成上电启动 装置充电过程 若需要就地手动操作在人机操作显示模块上设置工作模式为手动方式设置充电电流值来控制装置的充电电流大小该装置具备恒流限压的功能当蓄电池电压逐步升高超过限压值的时候ACDC模块将自动转入恒压模式 若需要远端控制在人机操作显示单元上设置操作模式远端控制ACDC模块控制器接收监控装置的充电电流指令以改变装置的输出电流 装置放电过程描述 若需要手动操作在人机操作显示模块上设置工作模式为手动模式放电运行控制器将运行模式转换为能量回馈方式放电电流给定值将自动回零需要重新设置可通过手动在人机操作显示模块上设置放电电流值来控制装置的放电电流大小该装置具备恒流限压的功能当蓄电池直流电压低于限压值的时候ACDC模块将自动转入恒压模式 若需要远端控制在人机操作显示单元上设置操作模式远端控制此时控制器接收监控装置的放电电流指令以改变装置的放电电流 装置的正常退出过程描述 装置退出时若装置处于远端控制模式控制器接收监控系统的退出运行命令后闭锁脉冲控制器控制蓄电池侧的接触器和交流侧主控制器分闸装置退出运行 若装置处于就地运行模式操作面板的停机按钮装置即自动完成退出运行的操作 手动断开装置的总进线开关 本产品的监控系统框图如图BGMS后台管理系统与PCS双向智能控制装置SM智能仪表用作计量EMS用户蓄电池组配置的电池管理单元之间通过通讯实现状态监视和设备管理在功能的划分上充分考虑独立性和完整性在BGMS通讯失败的情况下PCS可按原先设定好的模式继续工作或由人工转入手动工作方式 BGMS主要实现如下功能与PCS控制器通过RS485接口通讯与电池管理系统BMS采用CAN20B通讯与智能仪表SM采用RS485接口通讯 图监控系统框图 5 微电网控制管理中心 com控制管理中心系统概述 本项目为孤岛型微电网系统建设50kW光伏发电系统2套15kW风力发电系统2套100kW600kWh磷酸铁锂储能系统1套单三相负载通过低压配电柜接入系统形成包含风光柴储微电网系统整个微电网系统的运行示意图如图2-24所示 图2-24 微电网系统结构示意图 为了为了提高充电站的智能化和高效运行微电网集中控制器要求所有的中低压开关都是集保护量测控制于一体的智能控制元件 整个微电网管理系统由微电网接入柜微电网通讯屏微电网测控屏 含微电网集中控制器 和微电网集中管理系统组成 微电网能量管理系统 图2-25分布式电源平滑出力 图2-26定交换功率控制 其功能特点 1 分布式发电功率平滑控制 2 自动电压无功控制 3 电网主控模式切换控制独立电网 4 与上级电网互动调度管理并网型 5 电网静态稳定分析 6 电网经济优化运行 微电网集中控制器 微电网集中控制器为一款嵌入式微电网主机兼操作员站能全面监视整个微电网一次设备的运行情况实时分析微电网的运行情况并获得整个微电网优化和调整策略并快速自动执行同时可作为数据库服务器是微电网能量管理系统的核心部件 孤岛运行期间时刻检查微电网频率如果频率上升则恢复部分已切除的负荷如果所有的负荷均投入频率依旧过高则采用切除分布式电源的措施或调整分布式电源出力如果频率下降到允许的最低限值则继续切除剩余部分负荷保证在离网期间最重要负荷供电的可靠性和供电质量 在切除负荷时按负荷重要程度先切除非重要的负荷再切重要负荷对分布式电源出力的调整原则是优先保证可再生能源的最大出力发电甚至可通过储能设备由放电改为充电来吸收多余电量的方式最终达到微电网离网后的供需平衡目标 微电网集中管理系统 风力发电监控 对风机发电的实时运行信息报警信息进行全面的监视并对风机发电进行多方面的统计和分析实现对风机发电的全方面掌控 图2-27 光伏监视和统计图 风力发电监控提供以下具体功能 可实时显示风力发电的当前发电总功率日总发电量累计总发电量以及每天发电功率曲线图 采集风机运行状态数据包括三相电压三相电流电网频率功率因数输出功率发电机转速风轮转速发电机绕组温度齿轮箱油温环境温度控制板温度机械制动闸片磨损及温度电缆扭绞机舱振动风速仪和风向标等 风机启停控制 光伏发电监控 对太阳能光伏发电的实时运行信息报警信息进行全面的监视并对光伏发电进行多方面的统计和分析实现对光伏发电的全方面掌控 图A电网电压过高 B电网电压过低 C电网频率过高 D电网频率过低 E直流电压过高 F直流电压过低 G逆变器过载 H逆变器过热 I逆变器短路 J散热器过热 K逆变器孤岛 LDSP故障 M通讯失败 可实时对并网点电能质量进行监测和分析 要求能集成环境监测功能主要包括日照强度风速风向室外温度室内温度和电池板温度等参量 要求最短每隔5分钟存储一次光伏重要运行数据包括环境数据 故障数据需要实时存储 储能监控 对储能电池的实时运行信息报警信息进行全面的监视并对储能进行多方面的统计和分析实现对储能的全方面掌控 图 遥信能遥信交直流双向变流器的运行状态告警信息其中保护信号包括低电压保护过电压保护缺相保护低频率保护过频率保护过电流保护器件异常保护电池组异常工况保护过温保护 遥测能遥测交直流双向变流器的电池电压电池充放电电流交流电压输入输出功率等 遥调能对电池充放电时间充放电电流电池保护电压进行遥调实 现远端对交直流双向变流器相关参数的调节 遥控能对交直流双向变流器进行远端的遥控电池充电遥控电池放电的功能 要求最短每隔5分钟存储一次光伏重要运行数据包括环境数据 故障数据需要实时存储 微电网综合监视与统计 统一监视微网系统运行的综合信息包括微网系统频率微网入口处的电压配电上下网功率并实时统计微网总发电出力储能剩余容量微网总有功负荷总无功负荷敏感负荷总有功可控负荷总有功完全可切除负荷总有功并监视微网内部各断路器开关状态各支路有无功功率各设备的报警等实时信息完成整个微电网的实时监控和统计 图 2 - 2 -