微网-风光储系统-技术报告

技术报告 32.系统设计 42.1研究内容及创新点 4 52.3系统原理 72.3.1系统模型 72.3.2原理分析 2.5系统功能 3.系统实现 123.1运行方式 3.2控制策略 3.3系统保护及参数说明 4.应用简介 5展望 22加重，世界各国日益关注分布式发电技术(DistributedGeneration—DG)。联运行，形成一个大型电网与小型电网的联合运行提供电力需求。该模式大大提高了负荷侧的供电灵响。另外，微网将分散的不同类型的小型发电源(分布式电源)组合起来供电，还属于高能耗、低效率管理模式，建筑的能耗占我国总能耗的25%。将来，随着建筑面积的不断增加，建筑能耗有可能上升到35%。坚持节约能源和保护环境是最近，中央政府宣布到2020年将我国单位GDP二氧化碳排放量在2005年基础上降低40%,这是一项艰巨而又十分有意义的工作，也是造福子孙后代的工作，需2.系统设计(1)光储一体化能量转换系统(PCS)。(2)孤网运行模式下风、光、蓄互补的微网系统优化运行策略。(3)并网运行模式下微网运行策略的灵活切换。微网并网运行时，监控系统提供两种运行模式：(1(4)微网三维图模一体化监测平台。在微网监控系统二维图形基础上，独立自主开发出一套基于3(5)基于光纤复合电缆的微网通讯网络应用(1)开放性原则：61970等，并提供开放的应用编程接口(API),有利于系统今后的功能扩充。(2)安全性原则采用双网配置和分流/冗余的双网机制，重要节点采使用网关/路由器进行网络互连，既实现不同网络(3)可集成性原则(4)易维护性原则(5)可扩展性原则计算机硬件设备(如UNIX或windowspc),应用软件应具有兼容性和可移植性。软、硬接口符合国际标准。(6)抗干扰能力原则系统所有设备都应有足够地抗干扰能力，应遵守下列IEC标准：静电放电免疫测试放射性、广播频率、电磁场免疫测试电力快速暂态/喷发免疫测试涌流免疫测试2.3系统原理风电模型：标准空气密度条件下，风电机组的输出功率与风速的关系称为风电机组的标准功率特性曲线，可由厂家提供，同时在安装地点条件下，风电机组输出功率与风速的关系曲线称为风电机组的实际输出功率特性曲线。其变换关系)≤v≤0其中x(v)为风电机组的标准功率特性曲线，×₀为风电机组的实际输出功率Rayleigh分布描述的风速变化及其持续的时间与实际情况比较光伏电池模型：并网光伏发电系统输出功率与光伏阵列的效率、逆变器效率、并网效率、安装倾角以及所接受的太阳辐射角有关，可用下式表示其中P为光伏发电系统输出功率，R表示倾斜光伏阵列面上的太阳能总辐射量，S为水平面上太阳直接辐射量，D为散射辐射量，α为中午时分太阳高度角，β为光伏阵列倾角，7,72,73分别表示光伏阵列的效率，逆变器效率以及并网效率。上述分析可以看出接入的分布式电源输出功率均随着太阳光、风力等环境因素的影响而具有随机性，为有效抑制出力波动，本工程加入储能系统，并充分利用其充放电的特性，通过制定合理的运行策略，可达到平滑输出的效果。本工程系统结构如图1所示，储能设备、光伏发电和风力发电以图2的形式并列接入交流低压母线。微网与外部电网有一个统一的联络开关。控制策略采用主从控制设计，即在并网运行时，主电网作为主电源；在孤网运行时，蓄电池储能设备作为主电源。AoDclk图1系统结构设计图2微网结构方案蓄电池组作为过渡电源运行，当分布式电源(如光伏)发出的电能超过负荷向DC/DC变换器将作为Buck电路使用；当蓄电池放电时，双向DC/DC变换器统电压和频率的波动。图3是蓄电池双向DC/DC变换器的控制示意图。++S上2SC—TS图3双向DC/DC变流器的控制示意图变流器输出端的电压Vα与参考电压的误差信号经过PI调节，生成直流电流参考信号lw。蓄电池输出电流¹%与参考信号的误差信号再次经过PI调节，经和输出电压满足关系式：式中，D是开关信号signal的占空比。光储系统的并网逆变器采用恒功率控制，使得蓄电池在充放电时始终保持输出功率恒定，满足负荷侧的电量需求。光伏电源和蓄电池储能混合发电系统采用如下图4所示的控制方法。电压恒定MPPT控制风机2图4光伏电源和蓄电池储能混合发电系统的控制示意图通过上述控制策略，可以实现光储互补系统输出功率的恒定。风机逆变器图4:系统原理图本项目研发的基于微网控制的风光储系统，综合了交直流混合结构方案。系统将风力发电机所发电力，经风微网控制器进行离并网控制，蓄电池组和光伏阵列共用一台三相逆变装置，一路器对蓄电池进行充电，蓄电池充放电管理由控制及数据采集系统统一控制管理。逆变器输出端接入蓄电池输出端，经由蓄电池稳压直接供给微网逆变器。逆变器采用并网与离网逆变器并联运行模式，系统可以方便的在并风力等自然条件变化引起光伏发电和风力发电输出功率的1、光伏发电系统：本项目包括30.6千瓦光伏发电系统。2、风力发电系统：本项目包括15(1*15)千瓦屋顶风力发电系统。3、蓄电池储能系统：本项目包括50千瓦1小时的铅酸蓄电池储能系统，使4、监控系统：系统可以监控分布式能源运行数据，调整运行策略，控(1)微网内电源包含有光伏发电、小型风力发(3)对于主从控制的微网，如果其他分布式电源的出力大于负载，则有可能出现多余功率到送给主电源的情况(如果不允许倒送),因此在微网独立运行3.系统实现1)并网运行时；风力发电、光储系统并网运行，储能用双向逆变器400V母线失电，微网内所有分布式电源检测到并网母线电压或者频率超出正常变器进入恒压/恒频控制模式，独立带负载运行，风机3)微网独立运行后，可以利用储能单元作为微网稳定控制单元，当微网离网运行模式并网运行模式离网运行模式输出(白天)或停机(晚上)。电池进行充电，用户可以在设备面板上修改充电参数(电流、电压)。伏MPPT输出(白天)或停机(晚上)。独立运行状态是指系统外接的交流母线已经与电网的交流电源外接入交流母线，为交流母线上接入的负载供电，此时系统交流侧控制系统直流母线电压，光伏MPPT输出(白天)或停机(晚上)。在该运行状态●系统装置被设置为并网放电或独立逆变工作状态，蓄电池放电终止以●系统装置处于可恢复的故障状态(如过温)时，在一定的恢复时间内，3.2控制策略目前国内外实用化的微网技术看，基于主从控制策略的微网系统已经逐步商业进入充电进入充电自动导通并入电网并网母线失压外网故障关断逆变器为恒压源并网母线电压模式控制器自动关断自动关断并网模式动和其它通信(嵌入式),控制逻辑组态和修改。电网自动化系统具有良好的开放性，提供编辑维护方便快捷的工具，支2)分布式实时数据库，高效内存管理既索引机制，面向对象、分布式、大3)实时库系统支持按模式、表格化来网络化、分布部署；支持一库多节点5)高性能、大容量、分布式实时数据库，支持百万级/秒的读写访问；6)采用按口值班的采集模式，支持多种采集模式，支持多源采集、计算及7)保持系统不间断运行能力的增量及在线修改机制。8)具有强大智能终端接入功能，支持录波器、电能质量分析仪、双向电表、主主站机模式器测控远3.3系统保护及参数说明硬件保护软件保护瞬动保护元件只设有保护动作定值，为系统检测到紧急故障时单点动作出(1)直流电压保护(2)直流过流保护(3)交流电流保护系统配置交流电流保护，宜设置交流过流速断保护和Ⅱ段式定时限过流保(4)交流过/欠压保护交流接触器，停止向电网送电或由电网向装IEEE1547标准(见下表)设置，但相关定值应允许用户修改。且各保护应设置与输电线路接入点电压最大允许响应时间正常运行(5)过温保护(6)功率翻转保护(7)频率异常(高频/低频)频率范围运行要求根据电网要求而定每次低于49.5HZ时要求至少能运行10分钟连续运行每次频率高于50.2HZ时，系统应具备能够连续运行2分钟的能力，但同时具备0.2秒内停止向交流系统送电的能力。高于50.5HZ在0.2秒内停止向交流系统送电，且不允(8)防孤岛保护提供的并网逆变器在电网断电后检测孤岛状态和断开与电网连接的时间限制应输入电压范围最大输入电流166A/(50kW支路)效率泄漏电流待机功耗单位工作方式 连续工作交流相数三相三线有功功率额定频率和电压加入无功时额定电压V电压范围V总电流波形畸变率(THD)%30%～100%额定功率内，电网电压背景谐波畸变率小于2%的情况下频率范围最大功率视在功率范围内网工作模式额定电压V电压精度%±3%以内额定电压度%线性负载额定输出频率电压过渡变动范围%10%以内输出过压保护V输出欠压保护V并网充电电工作模式额定电压V电压允许变动范围V频率范围频谐波电池充电时最大功率功率因数1额定功率交流过载能力10分钟转换效率%不低于95%(最大效率)城市代征