生态城智能营业厅风光储微网方案设计2010-7-291. 风光储微网总体设计方案1.1设计技术原那么1微网能统一管理其部所有分布式电源和负荷。在配电网发生故障时， 微网无缝切换至孤岛运行模式，在该模式下各分布电源不必退出运行而继续发 电，保持对微网负荷的稳定供电。2微网分布式电源总容量不宜超过上一级变压器供电区域最大负荷的 25%。分布式电源并网点的短路电流与分布式电源额定电流之比不低于10。3微网分布式电源向当地交流负载提供电能和向电网发送电能的质量，在 谐波、电压偏差、电压不平衡度、电压波动和闪变等方面应满足相关的标准。4为保障人身设备的平安，微网分布式电源宜采用TN-C-S接地型式，并 应装设终端剩余电流保护。5微网必须具备与电网调度机构之间进展数据通信的能力，能够采集微网 的电气运行工况，上传至电网调度机构，同时具有承受电网调度机构控制调节指 令的能力。微网与电网调度机构之间通信方式和信息传输应符合Q/GDW382-2009?配电自动化技术导那么？的才目关要求，包括遥测、遥信、遥控、遥调信 号，提供信号的方式和实时性要求等。1.2微网系统构成生态城智能营业厅低压配电网通过10kV双回线与配电系统才目连，配变为2*500kVA，主要以照明负荷及少量动力负荷作为负载。微网容量配置：微网容量配置原那么是尽量使微网的多余电力不倒送到主 网，且尽可能的增加可再生能源的容量。工程拟建光伏30kWp,风电5kW,同 时拟建25kW*2h储能，选取智能营业厅约25kW的办公负荷和照明负荷构成0.4kV 低压微网。微网光伏和风电最大发电容量为35kW，考虑到光伏和风电受和风力条件的 约束一般难以到达满发，将微网最大负荷配置为微网最大发电容量的70%，即 25kW。由于微网光伏和风电均为间歇性电源，为了保证在光伏电池和风电在不 发电时微网能独立为其部负载供电，所选取的储能容量必须与微网最大负荷才目 当，因此配置25kW*2h的储能系统。当微网并网运行时，假设光伏与风电发电 量大于微网负荷，那么将多余功率存储到储能系统中，假设光伏与风电出力减小 或者不出力时，那么可释放储能单元的局部电能。当微网孤岛运行时，通过对储 能系统进展充放电控制，可实现分布式发电系统与微网负荷的实时平衡，从而保 证微网稳定的孤岛运行。智能营业厅微网构造设计如以下图所示：市电市电光伏电池储能风机无功补偿:图2-1智能营业厅微网构造示意图为了保证微网在孤岛模式下的平稳运行，应根据负荷的实际无功需求在微网 配置足够容量的无功补偿设备，以保证微网的孤岛状态下能保持电压的稳定。2. 光伏系统建立方案2.1设计建立原那么 太阳能组件的放置位置在楼顶上； 周围的建筑物全年不遮挡整个太阳能系统； 尽量缩短到并网点距离，以减少输电损失。太阳能组件到并网点的距离一 般不超过150m。 楼顶要做好防雷措施，并符合行业标准？民用建筑电气设计标准? JGJ16-2008中关于建筑物防雷措施的相关要求。22光伏系统设计方案由于该方案中光伏发电系统的容量只有30kW，因此可将光伏阵列汇流后通 过1台30kW逆变器接入380V交流电网。光伏发电系统接入电网示意图如下：汇值箱图3-1光伏发电系统并网示意图0.4kV/10kV 公共电网流雷电直防配光伏发电系统的组成包括： 光伏电池组件及其支架； 光伏阵列防雷汇流箱； 直流防雷配电柜； 光伏并网逆变器； 环境监测系统 系统的通讯监控装置； 系统的防雷及接地装置；A 土建、配电房等才艮底设施； 系统的连接电缆及防护材料。2.2.1太阳能光伏组件.太阳能光伏组件选型1非晶光伏组件、晶硅光伏组件与多晶硅光伏组件的比拟非晶硅薄膜太阳能电池的本钱低，便于大规模生产，但由于其光学带隙为 1.7eV，使得材料本身对太阳辐射光谱的长波区域不敏感，限制了非晶硅太阳能 电池的转换效率。此外，其光电效率会随着光照时间的延续而衰减，即所谓的光 致衰退S-W 效应，使得电池性能不稳定。而多晶和单晶薄膜电池由于效率高于非晶硅薄膜电池，也不存在效率衰退问 题，建立投资收益远远高于非晶材料太阳能电池，因此晶硅光伏组件逐渐占据了 市场的主导地位。单晶硅太阳能光伏组件具有电池转换效率高的特点，商业化电池的转换效率 在15%左右，其稳定性好，同等容量太阳能电池组件所占面积小，但是本钱较高， 每瓦售价约2025元。多晶硅太阳能光伏组件转换效率略低于单晶硅，商业化电池的转换效率在13%15%，在寿命期有一定的效率衰减，但本钱较低，每瓦售价约1620元。 单晶硅和多晶硅组件使用寿命均能到达25年，其功率衰减均小于15%。2推荐组件根据性价比本方案推荐采用多晶硅光伏电池组件240Wp太阳能光伏组件， 该组件为国产封装组件，必须经过CQC金太阳认证。表3-1太阳能组件根本参数峰值功率240Wp转换效率16.94%峰值电压29.4V峰值电流8.16A开路电压36.5V短路电流8.5A最高系统电压DC 1000V重量19.93kg不同厂家可以不同外形尺寸1640X992X50mm太阳能光伏组件串并联方案本工程光伏并网逆变器选用30kW 逆变器，其直流工作电压围为440Vdc800Vdc详见下文“光伏逆变器选型。为防止温度的变化导致直流 输入电压的变化，一般取最正确直流电压工作点为电压围的中间值，以取最正确 工作电压为620Vdc考虑。太阳能光伏组件串联的组件数量N :SNs = 620/(29.4 土 0.5)= 21式中29.4V为光伏组件的峰值电压单列串联功率？：P = 21 x 240 = 5040Wp30kW逆变器需要配置太阳能电池组件单列并联的数量* ：Np = 30000/5040 仰 6所以，太阳能光伏电伏阵列单元设计方案为：需安装的太阳能电池组件个数 30000/240=125块。排列方式为21串6列，采用2个汇流箱，每3列并入1个汇 流箱输入逆变器。太阳能光伏阵列的布置根据当地气象局提供的太阳能辐射数据，按上述公式计算XX市不同倾斜面 的太阳辐射量，经历数据说明，光伏组件的安装倾角和本地的地理纬度密切相关。 计算说明，XX市纬度3834，倾角等于34.8时全年承受到的太阳能辐射能量最 大，比水平面的数值高约20%。太阳能光伏阵列安装倾角为30。光伏电池组件每3列安装在一个平板上，为了防止阵列之间遮阴，光伏电池 组件阵列间距应不小于D：八0.707HTan(arcsin(0.648 cos中-0.399 sin中)式中甲为当地地理纬度(在北半球为正，南半球为负)，H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：D 3300mm实际工程应用时取光伏电池组件前后排阵列间距3.3米。具体光伏阵列示意图如以下图所示。太阳能光伏组件阵列每块平板排列面布置如以下图所示:总占地面积计算30kWp光伏发电场由6列每3列安装在一个平板上太阳能光伏阵列构成， 前后排阵列间距3.3米。占地面积约(1.67+0.05)*21*(3.3+2*2.598)=306.9平方米。2.2.2光伏逆变器光伏并网逆变电源是光伏并网发电系统的核心组成局部，它将太阳能发出的 直流电能转化为交流电能馈入电网。本工程光伏发电系统配置1台额定容量为 30kW的并网逆变器。性能特点选用的光伏并网逆变器建议选用32位专用DSP控制芯片，主电路采用智能 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。并网逆变器应满足的主要技术性能特点如下： 采用32位DSP芯片进展控制；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； 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； 直流输入电压围(450V820V)，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、年查询数据； 可提供Ethernet以太网远程通讯接口，Ethernet以太网接口支持 TCP/IP协议，支持动态(DHCP)或静态获取IP地址。并网逆变器推荐的主要技术参数如表3-2所示。表3-230kW 光伏并网逆变器性能参数表额定功率30kW隔离方式工频变压器允许电池最大方正功率33kW最大开路电压850Vdc太阳电池最大功率点跟踪MPPT440800 Vdc最大效率94.5%总谐波电流THD(Iac)0.99 (半功率以上)MPPT精度99%夜间自消耗电能20W直流电压波纹Vpp 采集控制器总辐射仪 风速传感器 风向传感器 环境温度传感器A 外表温度传感器 风速风向采集器 总辐射采集器 防辐射罩A 风杆支架总成通讯接口 电源系统通讯接口可接入并网监控装置的监测系统，实时记录环境数据。环境监测装置如以下图所示。图3-4光伏电站环境监测系统2.3与微网集中控制器的接口在微网中，要求光伏逆变器能与微网集中控制器进展快速的信息交互。在运 行时，光伏逆变器能够将目前的重要运行信息上送集中控制器，并能接收集中控 制器的有功和无功调节命令并正确执行，以保证在孤岛运行时，集中控制器能够 对所有的发电设备和负荷进展统一分析和调度，完成孤岛运行时微网部的功率平 衡。由于本工程中选取的光伏逆变器的输出仅为最大功率跟踪结果而不能任意 调节，因此微网集中控制器只能控制光伏逆变器的投入或切除。光伏逆变器与微网集中控制器的通讯接口图如以下图所示。光伏逆变器通过 以太网后接入微网集中控制器，同时与光伏逆变器配套的环境监测装置也采用以 太网接口将测控信息上送微网集中控制器，微网集中控制器通过控制断路器来实 现投入或切除光伏逆变器。融网集中控制舞光优逆变器环境数据采集单元图3-5光伏逆变器与微网的通讯架构3. 风力发电系统建立方案3.1风力发电机组成及并网方式本工程中风力发电系统的容量只有5kW，因此可选用风能利用率较高、工作 风速区域宽的小型风力发电机，如以下图