多能互補(bǔ)的微電網(wǎng)應(yīng)用案例

前 言

今天給大家分享一個多能互補(bǔ)的微電網(wǎng)應(yīng)用案例以及光伏、儲能、柴油發(fā)電機(jī)在其中以一個怎樣的模式進(jìn)行聯(lián)合供電。

一、總體工程

本工程安裝光伏容量4．32MWp，共計使用12000塊360Wp高效單晶組件，75臺40kW／60kW光伏并網(wǎng)逆變器。

本工程安裝儲能容量為2MW／4MWh，在共建設(shè)4套500kW／1000kWh磷酸鐵鋰儲能電站分布在＃1、＃2配電房外預(yù)留空地，在正常并網(wǎng)運行狀態(tài)下，通過儲能提高光伏自用比例，提高能源利用率與經(jīng)濟(jì)性。

本工程搭建一套能源管控系統(tǒng)，能夠?qū)S區(qū)配電負(fù)荷、光伏、儲能、柴油發(fā)電機(jī)納入管控范圍，保障重要負(fù)荷的不間斷供電。

經(jīng)計算，本光伏電站建成后，首年發(fā)電量為596．16萬kWh（首年利用小時數(shù)1380），25年累計發(fā)電量為13346．53萬kWh，年均發(fā)電量533．86萬kWh，年均利用小時數(shù)為1236h。

二、光伏部分

光伏區(qū)總裝機(jī)容量4．32MW，安裝高效單晶360Wp組件12000塊。分散在建筑屋頂和一體化光伏車棚上。

場區(qū)內(nèi)可安裝光伏組件的建筑呈分散化，單個屋面裝機(jī)容量偏小，為減小電纜敷設(shè)、降低損耗，同時實現(xiàn)屋面光伏裝機(jī)容量的匹配，采用了固德威GW40KS－MT／GW60KS－MT的逆變器。屋頂?shù)墓夥M件采用傾角為 10°的固定支架安裝方式。

為提高廠區(qū)后續(xù)電動汽車充電的便利性，建設(shè)一套光儲充一體化車棚，車棚采用雙玻組件36kWp、儲能電池86kWh和電動汽車充電樁6個，充電樁為更高效的直流充電。

整個屋面由4個子陣組成，每個光伏方陣由光伏組串、逆變設(shè)備、交流匯流設(shè)備、及升壓箱變構(gòu)成，整個項目采用自發(fā)自用、余電不上網(wǎng)方式，采用10kV電壓等級并網(wǎng)接入，利于能源管控平臺的統(tǒng)一管理，實時調(diào)節(jié)光伏總出力，逆變器之間采用PLC通訊方式。

電氣一次圖

三、負(fù)荷部分

根據(jù)廠用負(fù)荷的性質(zhì)（一般按照其對人身安全和設(shè)備運行的重要性）可分為0類負(fù)荷和非0類負(fù)荷。

0類負(fù)荷停運后會影響重大設(shè)備運行或?qū)χ苯佑绊懭松戆踩须妬G失，由光伏、儲能、柴油發(fā)電機(jī)連續(xù)供電的負(fù)荷。

非0類負(fù)荷的分類按其在廠區(qū)日常生活的重要性不同，分為

1類負(fù)荷在柴油耗盡、陰天等極端天氣下，可允許短時停電的重要負(fù)荷。

2類負(fù)荷允許短時停電，但不能長時間停電的非重要負(fù)荷，如照明、空調(diào)等。

統(tǒng)計各配電間的負(fù)荷分類情況如下

配電間負(fù)荷分類表

統(tǒng)計可得，整個廠區(qū)0類負(fù)荷約300kW，I類負(fù)荷約1200kW，2類負(fù)荷約2500kW，整個廠區(qū)負(fù)荷合計約4000kW。

四、儲能部分

儲能配置容量為4MWh，為提高核心負(fù)荷供電可靠性，建議保障0類負(fù)荷13小時以上不間斷供電（考慮到柴油耗盡的極端場景），滿足夜間使用需求來進(jìn)行儲能配置。

根據(jù)GB／T 36547－2018《電化學(xué)儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》，參照下表。

電化學(xué)儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)電壓推薦等級表

考慮到配電間隔無10kV接入條件，故采用單點接入的儲能功率為1000kW，以380V電壓等級接入。故1＃配電間接入2套500kW／1000kWh儲能系統(tǒng)，2＃配電間接入2套500kW／1000kWh儲能系統(tǒng)，合計2MW／4MWh。

Pic儲能電氣一次圖

集裝箱式儲能系統(tǒng)由集裝箱箱體（含配電）、PCS，監(jiān)控系統(tǒng)，自動消防、系統(tǒng)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)，溫控系統(tǒng)，電池儲能系統(tǒng)（含多級主控，主控柜，機(jī)架，電池組，主控供電UPS及其備份電池）組成，集裝箱體使用空調(diào)制冷采暖模式，安裝在配電房室外預(yù)留空地。

五、能源管理平臺

同步建立1套能源管控系統(tǒng)，實現(xiàn)對廠區(qū)負(fù)荷、光伏系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)的實時管控，保障重要負(fù)荷的不間斷運行。

建議在能源管控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展水、冷、電監(jiān)控子系統(tǒng)，實現(xiàn)對整個廠區(qū)水管、中央空調(diào)與饋電負(fù)荷的實時監(jiān)控，提高廠區(qū)用能效率和用能安全。

六、運行策略

微網(wǎng)并網(wǎng)運行狀態(tài)

（1）計劃曲線控制模式

系統(tǒng)根據(jù)負(fù)荷預(yù)測及光伏出力預(yù)測出力曲線，制定合理的總輸出功率目標(biāo)曲線，通過控制柴油發(fā)電機(jī)及儲能系統(tǒng)充放電狀態(tài)的切換、充放電功率的調(diào)整，使得“光伏，柴發(fā)及儲能”的總輸出負(fù)荷計劃安排。

在計劃曲線模式下，削峰填谷能與負(fù)荷預(yù)測功能進(jìn)行協(xié)作。當(dāng)負(fù)荷預(yù)測功能運行異常時，需退出本模式。

微電網(wǎng)并網(wǎng)運行模式（晴天）

白天，光伏出力可實現(xiàn)廠區(qū)負(fù)荷自給自足，夜晚儲能以200kW的功率放電，減少電網(wǎng)出力。

（2）削峰填谷運行模式

削峰填谷是電池儲能系統(tǒng)最為基礎(chǔ)的控制功能。通過控制儲能或用電負(fù)荷合理地、有計劃地安排和組織各類負(fù)荷的用電時間以及儲能的充放電時間。

微網(wǎng)離網(wǎng)運行策略

（3）獨立模式下的能量管理策略表

這種模式下儲能容量一旦低于設(shè)定容量值，儲能即進(jìn)入緊急充電狀態(tài)且退出P／Q控制模式不再放電，滿充后進(jìn)入浮充后待命狀態(tài)，儲能進(jìn)入V／F模式，僅微弱出力平衡微電網(wǎng)電壓、頻率波動，電能量的平衡由柴發(fā)完成。

可以看出，這種狀態(tài)儲能僅作為應(yīng)急電源使用，日常儲能僅用作平抑負(fù)荷與光伏波動，這種情況相對來說不是很經(jīng)濟(jì)，那么大家可以思考，從經(jīng)濟(jì)性角度考慮，微網(wǎng)離網(wǎng)模式下有沒有其他的運行模式呢？

七、項目評價

微電網(wǎng)是一個可以實現(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的系統(tǒng)，它既能和大電網(wǎng)一起對區(qū)域內(nèi)負(fù)荷進(jìn)行供電，在大電網(wǎng)發(fā)生故障時，可將就地分散的能源轉(zhuǎn)換成電能，獨立對區(qū)域內(nèi)負(fù)荷供電。

通過光伏、儲能、柴油發(fā)電機(jī)等多能互補(bǔ)的微電網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)合供電，可以增加用能類型、改善用能結(jié)構(gòu)、提高能源系統(tǒng)的保障能力，具備積極的推廣意義。