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分布式光儲微電網設計及應用研究

2017-10-25 15:29:15 新材料產業(yè) 　點擊量：評論 (0)

微電網作為實現(xiàn)大規(guī)模分布式光伏利用的重要途徑，規(guī)劃建設分布式光儲微電網，可降低用能系統(tǒng)對大電網的依賴。總體來說，發(fā)展分布式光儲微電網的意義主要有以下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、照明、做飯等負載。

2.光儲容量配置設計

首先本著因地制宜，科學設計的原則，在該應用建筑屋頂250m2，可安裝光伏電池版20kWp。接下來關鍵是要根據(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，逆變器調制比取0.85，這樣直流側電壓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)不同配置設計

3.儲能管理系統(tǒng)設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，完成對電池箱內部單節(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單體電芯間的均衡。SBMU位于主控箱內，負責電池柜的管理工作，接收電池柜內部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，完成電池柜預充電和充放電管理，并將相關數(shù)據(jù)上傳給MBMU。

MBMU安裝在主控箱內，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，與外部設備通過干接點進行交互，并將電池柜系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉發(fā)給電池系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)顯示和保存。

4.運行結果分析

光儲微電網系統(tǒng)一方面可以保證系統(tǒng)具有并網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點處功率恒定的運行曲線。

圖4 典型日光儲微電網運行曲線

從運行結果來看，分布式光儲微電網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的沖擊。

四、結語

未來“能源互聯(lián)網”中，將以高壓輸電線路為“主干網”;而以各種可再生能源組成的微電網作為區(qū)域網。“能源互聯(lián)網”強調的是大量分布式能源，尤其是光伏發(fā)電的接入，強調是信息和能量的高速和高效傳輸，強調的多方能源載體的對等參與市場調節(jié)。在“能源互聯(lián)網”背景下，微電網將取代現(xiàn)有的配電網，成為能源網絡構架中非常重要的環(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、管理和調節(jié)的綜合性網絡。（作者：黃小紅程鵬志白兆海黃智尚）

原標題:分布式光儲微電網設計及應用研究