智能微電網(wǎng)配置方案

智能微電網(wǎng)配置方案北京市計(jì)科能源新技術(shù)開發(fā)公司20XX年XX月目錄一.引言3二.智能微電網(wǎng)設(shè)計(jì)方案3（一）項(xiàng)目概述31項(xiàng)目建設(shè)的必要性42項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)43建設(shè)規(guī)模與目標(biāo)4（二）措勤縣氣象，輻照情況41.措勤縣的地理、氣象概況42.西藏措勤縣氣象、輻照數(shù)據(jù)表5（三）系統(tǒng)設(shè)計(jì)51系統(tǒng)組成52.方案設(shè)計(jì)及計(jì)算63.設(shè)計(jì)選型9（四）配置清單22一.引言環(huán)境污染、化石燃料枯竭，人們已將目光投向了可再生能源：隨著技術(shù)的進(jìn)步。成本的降低，風(fēng)能和太陽能已進(jìn)入了可再生能源快速發(fā)展的歷史時(shí)期。但是風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電由于受天氣因素的影響，單獨(dú)使用光伏發(fā)電或者風(fēng)力發(fā)電都存在供電不穩(wěn)定的缺陷，造成供電可靠性差；為了提高系統(tǒng)的可靠性，通常要配置大量的蓄電池來調(diào)整電量的動(dòng)態(tài)平衡，而且目前電能儲(chǔ)存費(fèi)用昂貴，造成系統(tǒng)成本昂貴，上述原因限制了單獨(dú)供電形勢(shì)的推廣使用。而太陽能和風(fēng)能在晝夜、季節(jié)上互補(bǔ)的特點(diǎn)，采用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電形勢(shì)能獲得較穩(wěn)定電能和較少的儲(chǔ)能設(shè)備去保證系統(tǒng)的可靠性，因此采用風(fēng)、光、儲(chǔ)相結(jié)合的發(fā)電形式是實(shí)現(xiàn)智能微電網(wǎng)供電系統(tǒng)的合理性選擇，是解決單一發(fā)電形式的存在的間歇性、隨機(jī)性等不穩(wěn)定因素。二.智能微電網(wǎng)設(shè)計(jì)方案（一）項(xiàng)目概述在西藏阿里地區(qū)措勤縣將建設(shè)一座風(fēng)、光、儲(chǔ)聯(lián)合運(yùn)行的智能微電網(wǎng)系統(tǒng)。建成后這座智能電站在為措勤縣提供電力供應(yīng)的同時(shí)還可以此為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，研究一些列光伏并網(wǎng)的相關(guān)課題。1項(xiàng)目建設(shè)的必要性該智能微電網(wǎng)的建設(shè)不僅可以為進(jìn)一步研究光伏并網(wǎng)的相關(guān)課題，同時(shí)又解決了無電地區(qū)農(nóng)牧民的生產(chǎn)生活用電的問題。以此提高西藏?zé)o電地區(qū)的生活水平和生活質(zhì)量，創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)發(fā)展條件，無疑是落實(shí)中央關(guān)于西藏發(fā)展與穩(wěn)定戰(zhàn)略部署，確保西藏的安全和維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定的基礎(chǔ)性工程，而且已經(jīng)成為促進(jìn)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)、實(shí)現(xiàn)全面建設(shè)小康社會(huì)目標(biāo)、構(gòu)建和諧社會(huì)的重要內(nèi)容。還體現(xiàn)了黨中央、中央人民政府對(duì)西藏各族人民的親切關(guān)懷和對(duì)西藏工作的高度重視，它是實(shí)現(xiàn)西藏繁榮、穩(wěn)定、落實(shí)黨的民族團(tuán)結(jié)政策的需要。2項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)建設(shè)地點(diǎn)：西藏阿里地區(qū)措勤縣3建設(shè)規(guī)模與目標(biāo)計(jì)劃在西藏阿里地區(qū)措勤縣建設(shè)一座由300KW太陽能、100KW風(fēng)機(jī)和1800KWh的蓄電池組成的一座風(fēng)光儲(chǔ)的智能微電網(wǎng)系統(tǒng)。（二）措勤縣氣象，輻照情況1.措勤縣的地理、氣象概況措勤縣位于阿里地區(qū)東南部，北與改則縣接壤，東鄰那曲尼瑪縣、日喀則昂仁縣，南與日喀則薩嘎縣毗鄰，西接日喀則仲巴縣。全縣平均海拔4700米以上，屬亞寒帶干旱氣候區(qū)，年平均氣溫0以下，年平均降水量不足200毫米，冬季漫長(zhǎng)，達(dá)8個(gè)月，多風(fēng)沙、多寒流、無絕對(duì)無霜期。自然災(zāi)害頻繁。主要有風(fēng)、雪、旱、疫等災(zāi)害。2.西藏措勤縣氣象、輻照數(shù)據(jù)表注：該表取自美國(guó)宇航局NASA官方網(wǎng)站的措勤氣象數(shù)據(jù)和輻照情況（三）系統(tǒng)設(shè)計(jì)1系統(tǒng)組成整個(gè)智能微電網(wǎng)系統(tǒng)由光伏電池組、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、并網(wǎng)逆變器、儲(chǔ)能逆變器、防雷匯流箱、監(jiān)控控制系統(tǒng)及其它輔助系統(tǒng)組成。如下圖2.1所示：圖2.1 智能微電網(wǎng)框圖2.方案設(shè)計(jì)及計(jì)算該電站設(shè)計(jì)容量為300KW光伏發(fā)電機(jī)組與和100KW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與1800KWh的蓄能設(shè)備組成一座風(fēng)、光、儲(chǔ)智能微網(wǎng)系統(tǒng)。2.1太陽能發(fā)電單元設(shè)計(jì)300KW光伏電站分為3個(gè)單元，每個(gè)單元為100KW，其中一個(gè)單元為純并網(wǎng)型光伏電站；另兩個(gè)單元分別為兩個(gè)帶儲(chǔ)能型的光伏電站。三個(gè)單元均選擇285Wp光伏電池組件，每個(gè)單元預(yù)計(jì)采用352塊TSM-285型太陽能組件，分成22組，每組16塊合計(jì)功率為Wp。將1800KWh的儲(chǔ)能設(shè)備分成同等容量為900KWh兩個(gè)獨(dú)立單元， 將其與另外兩個(gè)獨(dú)立的100Kw光伏發(fā)電單元通過儲(chǔ)能逆變器組成兩座獨(dú)立的光儲(chǔ)系統(tǒng)。每個(gè)單元分別連接到一臺(tái)并網(wǎng)逆變器或者儲(chǔ)能型逆變器上。2.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)100KW風(fēng)力機(jī)組設(shè)計(jì)使用10臺(tái)10KW小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組組成，然后分別并入當(dāng)?shù)刂悄芪㈦娋W(wǎng)系統(tǒng)。2.3并網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì)將其中一個(gè)100.32KW并網(wǎng)光伏發(fā)電單元接入到一臺(tái)SG100K3型并網(wǎng)逆變器上，并網(wǎng)逆變器輸出端直接并入該地智能微電網(wǎng)內(nèi)。并網(wǎng)逆變器原理圖2.4儲(chǔ)能逆變器設(shè)計(jì)將剩余的兩個(gè)100.32KW光伏發(fā)電單元分別接入到一臺(tái)SS100K型儲(chǔ)能逆變器上，然后將兩個(gè)單元的儲(chǔ)能逆變器輸入端分別連接到兩個(gè)900KWh的儲(chǔ)能設(shè)備上，輸出端鏈接到該地智能微電網(wǎng)內(nèi)。雙向逆變器原理圖2.5儲(chǔ)能蓄電池的設(shè)計(jì)計(jì)劃將該電站的1800KWh的儲(chǔ)能設(shè)備分成兩座900KWh的儲(chǔ)能單元。每個(gè)單元采用2V600Ah鉛酸蓄電池750只，每250只串聯(lián)成一組，每個(gè)單元3組。2.6防雷匯流箱設(shè)計(jì)太陽能組串需要經(jīng)設(shè)在方陣場(chǎng)方陣支架上的方陣接線箱進(jìn)行匯流后，輸入位于室內(nèi)的控制柜。根據(jù)太陽能并網(wǎng)逆變器及充電型逆變器的輸入路數(shù)和輸入電流要求，方陣接線箱采用計(jì)科公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的4路匯流箱（4路輸入1路輸出）。太陽能發(fā)電單元一的100KW分成22路，每路由16塊電池板串聯(lián)而成。每四路匯入到一臺(tái)四進(jìn)一出的防雷匯流箱內(nèi)，共6臺(tái)，然后接入到太陽能并網(wǎng)逆變器內(nèi)。單元二和電單元三的各100KW依照單元一的樣式各分成22路，每路由16塊電池辦串聯(lián)而成。每四路匯入到一臺(tái)四進(jìn)一出的防雷匯流箱內(nèi)，每個(gè)單元需要6臺(tái)，然后接入到充電型逆變器內(nèi)。2.7智能微電網(wǎng)監(jiān)控設(shè)備設(shè)計(jì)3.設(shè)計(jì)選型設(shè)計(jì)中充分考慮整合方案后的配置情況、負(fù)載需求、當(dāng)?shù)貧夂驐l件和系統(tǒng)中電能損耗，設(shè)計(jì)措勤縣的電站設(shè)備選型如下：3.1光伏電池組件太陽能電池組件采用國(guó)內(nèi)知名電池廠商“天合光能”生產(chǎn)的高效電池組件，TSM-285型太陽能組件。TSM-285型太陽能組件，已經(jīng)通過國(guó)際認(rèn)證機(jī)構(gòu)的獨(dú)立認(rèn)證，包括 IEC61215, IEC61730, UL1703, TUV 安全等級(jí) II, CE等等。組件可以承受雪壓達(dá)5400Pa，承受風(fēng)壓達(dá)2400Pa。在弱光照條件下 (多云天氣和清晨、傍晚) 具備高性能，組件效率可達(dá)15%。（1） 組件參數(shù)、組件尺寸電氣參數(shù) (標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件) TSM-270 PC/ PA14 TSM-275 PC/ PA14 TSM-280 PC/ PA14 TSM-285 PC/ PA14 最大功率-PMAX (Wp) 270275280285功率公差-PMAX (%) 0/+30/+30/+30/+3最大功率點(diǎn)的工作電壓-V MP (V) 35.535.63636.3最大功率點(diǎn)的工作電流-I MPP (A) 7.67.737.787.86開路電壓-VOC (V) 44.344.344.444.8短路電流-I SC (A) 8.258.278.338.36組件效率 h m (%) 13.914.214.414.7標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件（大氣質(zhì)量AM1.5，輻照度1000W/m，電池溫度25C）下的測(cè)量值電氣數(shù)據(jù)（電池額定工作溫度條件下） TSM-270 PC/ PA14TSM-275 PC/PA14 TSM-280 PC/PA14 TSM-285 PC/PA14 最大功率 (W) 197200204208最大功率點(diǎn)的工作電壓 (V) 32.332.432.833.1最大功率點(diǎn)的工作電流 (A) 6.086.186.226.29開路電壓 (V) 40.640.640.741.1短路電流 (A) 6.686.76.756.77NOCT：輻照度800W/m，環(huán)境溫度20C，風(fēng)速1M/s機(jī)械參數(shù) 156 156mm (6 英寸)多晶硅 太陽能電池片 一組72片 (6 12) 電池片類型 1956 992 46mm (77 39.05 1.81 英寸) 組件尺寸 28kg (61.7 磅) 重量 4.0mm（0.16 英寸）高透光性太陽能玻璃 玻璃 陽極氧化鋁 框架 防護(hù)等級(jí) IP 65 接線盒 4.0mm (0.006 英寸)x1250mm (49.2 英寸)光伏技術(shù)電纜 電纜/連接器MC4連接器 質(zhì)量保證 包裝方式 10 年工藝保證 每箱容量：20件 25 年線性性能保證 每40英尺集裝箱裝載容量：440件 溫度額定值 額定電池工作溫度 (NOCT) 46C (2C) 最大功率(PMAX - 0.44%/C 開路電壓(V OC)溫度系數(shù) - 0.33%/C 短路電流(I SC)溫度系數(shù) 0.046%/C 極限參數(shù) 工作溫度 -40+85C 最大系統(tǒng)電壓 1000V DC(IEC)/ 600V DC(UL) 最大保險(xiǎn)絲額定電流 15A 3.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選用國(guó)內(nèi)知名廠家北京遠(yuǎn)東博力風(fēng)能設(shè)備有限公司生產(chǎn)的BBWC XL.10R 型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。北京遠(yuǎn)東博力風(fēng)能設(shè)備有限公司（以下簡(jiǎn)稱北京博力）是美國(guó)博力風(fēng)能在中國(guó)投資的獨(dú)資公司，在美國(guó)及世界各地銷售并成功安裝了數(shù)千個(gè)風(fēng)力、風(fēng)光、風(fēng)柴和風(fēng)光柴發(fā)電系統(tǒng)。（1）系統(tǒng)介紹 BBWC XL.10R 是逆風(fēng)、水平軸，專門為無電地區(qū)解決供電問題而設(shè)計(jì)的充電式供電系統(tǒng)。風(fēng) 力發(fā)電機(jī)由下圖所示的主要結(jié)構(gòu)構(gòu)成： 1) 導(dǎo)流罩 2) 玻璃鋼葉片 3) 發(fā)電機(jī) 4) 主機(jī)架 5) 偏轉(zhuǎn)軸承 6) 滑環(huán)和電刷 7) 尾翼組件 8) 機(jī)艙組件 9) VCS-10 控制器 BBWC XL.10R 詳細(xì)規(guī)格 技術(shù)參數(shù)啟動(dòng)風(fēng)速 3.1 米/秒 切入風(fēng)速 3.4 米/秒 額定風(fēng)速 13 米/秒 切出風(fēng)速 無額定功率 10KW 轉(zhuǎn)子速度 0-350RPM機(jī)械特性葉片類型 3 葉片逆風(fēng)型 風(fēng)葉直徑 6.8 米 重量 463 公斤 葉片傾斜度控制 POWERFLEX 系統(tǒng) 超速保護(hù) AUTOFURL 系統(tǒng) 工作溫度范圍 -20 50 電氣特性直流母線電壓 48V/120V/240V發(fā)電機(jī) 交流直驅(qū)永磁發(fā)電機(jī) 輸出控制系統(tǒng) VCS-10 充電控制器 3.3并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)逆變器選用國(guó)內(nèi)知名廠家合肥“陽光電源”生產(chǎn)的SG100K3型并網(wǎng)逆變器，該設(shè)備具備以下特點(diǎn)：l 低電壓穿越功能 l 有功功率連續(xù)可調(diào)（0-100%）功能 l 無功功率可調(diào)，功率因數(shù)范圍超前0.9至滯后0.9 l 最高轉(zhuǎn)換效率達(dá)97.0% l 精確的輸出電能計(jì)量 l 多語種液晶顯示界面，可自由設(shè)置各種運(yùn)行參數(shù) l 輔助電加熱（可選） l 適應(yīng)高海拔應(yīng)用6000米（超過3000米需降額使用） l 低電壓穿越功能 l 意大利Enel-GUIDA認(rèn)證、TV認(rèn)證、金太陽認(rèn)證、符合德國(guó)中壓電 l 網(wǎng)BDEW指令 （1）輸出效率曲線圖（2）技術(shù)參數(shù)直流側(cè)參數(shù) 最大直流電壓 900Vdc啟動(dòng)電壓 470V滿載MPP電壓范圍 450820V 最低電壓 450V最大輸入電流 250A 交流側(cè)參數(shù) 額定輸出功率 100kW 最大輸出功率 110kW 最大交流輸出電流 158A 額定電網(wǎng)電壓 400Vac 允許電網(wǎng)電壓 310450Vac 額定電網(wǎng)頻率 50Hz/60Hz 允許電網(wǎng)頻率 4752Hz/5762Hz 總電流波形畸變率 3%（額定功率） 直流電流分量 0.5%（額定輸出電流） 功率因數(shù) 0.9（超前）0.9（滯后） 系統(tǒng) 最大效率 97.0%（含變壓器） 歐洲效率 96.4%（含變壓器） 防護(hù)等級(jí) IP20（室內(nèi)） 夜間自耗電 30W 允許環(huán)境溫度 -25+55 冷卻方式 風(fēng)冷 允許相對(duì)濕度 095%，無冷凝 允許最高海拔 6000米（超過3000米需降額使用） 顯示與通訊 顯示 LCD 標(biāo)準(zhǔn)通訊方式 RS485 可選通訊方式 以太網(wǎng) 機(jī)械參數(shù) 外形尺寸（寬x高x深） 1020x1964x770mm 重量 925kg （3）電路框圖3.4儲(chǔ)能型并網(wǎng)逆變器儲(chǔ)能逆變器選用國(guó)內(nèi)知名廠家合肥“陽光電源”生產(chǎn)的SS100K3型并網(wǎng)逆變器。（1）產(chǎn)品簡(jiǎn)介儲(chǔ)能逆變器是一類適合智能電網(wǎng)建設(shè)，應(yīng)用在儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，以雙向逆變?yōu)榛咎攸c(diǎn)，具有一系列特殊性能、功能的并網(wǎng)逆變器。智能電網(wǎng)中的儲(chǔ)能環(huán)節(jié)能有效調(diào)控電力資源，能很好地平衡晝夜及不同季節(jié)的用電差異，調(diào)劑余缺，保障電網(wǎng)安全。是可再生能源應(yīng)用的重要前提和實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)互動(dòng)化管理的有效手段。沒有儲(chǔ)能，智能電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)是不可能的。儲(chǔ)能逆變器適用于各種需要?jiǎng)討B(tài)儲(chǔ)能的應(yīng)用場(chǎng)合，就是在電能富余時(shí)將電能存儲(chǔ)，電能不足時(shí)將存儲(chǔ)的電能逆變后向電網(wǎng)輸出；在微網(wǎng)中起到應(yīng)急獨(dú)立逆變作用。 （2）性能特點(diǎn)： l 專為智能電網(wǎng)設(shè)計(jì)，接受電網(wǎng)調(diào)度 l 雙向逆變，蓄電池充放電 l 浮充、恒流充電、恒壓充電、恒功率充電等功能 l 安時(shí)放電、限壓放電、恒功率放電、恒流放電等模式 l 孤網(wǎng)系統(tǒng)的逆變功能 l 先進(jìn)的孤島效應(yīng)檢測(cè)方案 l 蓄電池與電網(wǎng)完全隔離 l 蓄電池漏電檢測(cè) l 完善的顯示和通訊 l 低電壓穿越、無功補(bǔ)償?shù)裙δ埽?）技術(shù)參數(shù) 技術(shù)參數(shù)： SS 100K 交流側(cè)參數(shù)工作方式 連續(xù)工作 交流接線方式 三相四線 額定輸出功率 100kVA 輸出過載能力 110kVA 并網(wǎng)充放電模式 額定電網(wǎng)電壓 400V 有效值 允許電網(wǎng)電壓 310450V 可設(shè)定 額定電網(wǎng)頻率 50/60Hz 頻率范圍 4751.5/5761.5Hz 可設(shè)定 總電流波形畸變率（THD） 3% 額定功率 功率因數(shù) 0.99/-0.60.6 額定功率 / 加入無功時(shí) 獨(dú)立逆變模式 額定輸出電壓 400V 輸出電壓失真度 3% 線性負(fù)載 額定輸出頻率 50 / 60Hz1 電壓過渡變動(dòng)范圍 10以內(nèi) 電阻負(fù)載0%100% 輸出過壓保護(hù) 450Vac 有效值 輸出欠壓保護(hù) 310Vac 有效值 直流側(cè)參數(shù)最大直流功率 110kW 直流電壓范圍 450750V Vdc 最大輸入電流 250A Idc 穩(wěn)壓精度 1% 穩(wěn)流精度 2% 直流電流紋波 5% IPP 系統(tǒng)最大轉(zhuǎn)換效率 97.00%單次充電或放電尺寸 1024x1964x770mm 重量 900kg 噪聲 50dB 防護(hù)等級(jí) IP20 室內(nèi)允許環(huán)境溫度 2555 冷卻方式 風(fēng)冷 允許相對(duì)濕度 095% 無冷凝 允許最高海拔 5000m 緊急停機(jī) 有（通過緊急停機(jī)按鈕）顯示和通信顯示 觸摸屏 標(biāo)準(zhǔn)通訊方式RS485 MODBUS協(xié)議 （4）電路框圖3.5蓄電池3.6防雷匯流箱（1） JKFJ4/1型方陣接線箱（匯流箱）參數(shù)指標(biāo)最大可接入輸入組件數(shù)目4輸入陣列正負(fù)極連線線徑4mm2輸出正負(fù)極與地線線徑10mm2最大輸出電流50A輸出連線數(shù)目1路正極，1路負(fù)極，1路接地輸入線徑4mm2輸出線徑10mm2接地線徑6mm2機(jī)殼防水等級(jí)IP65重量（大約）15.5kg體積（寬高深）400mm500mm180mm（2） JKFJ4/1接線箱原理圖方陣匯流箱原理圖（3）JKFJ4/1箱體圖JKFJ4/1接線箱外形圖3.7智能微電網(wǎng)控制系統(tǒng)（四）配置清單序號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量單位單價(jià)（元）合計(jì)（元）備注1光伏組件285Wp1,056 塊1,853 1,956,240 16串聯(lián)；66組并聯(lián)2蓄電池（含支架）