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　點擊量：評論 (0)

微電網作為實現大規模分布式光伏利用的重要途徑，規劃建設分布式光儲微電網，可降低用能系統對大電網的依賴。總體來說，發展分布式光儲微電網的意義主要有以下4個方面：第一，平滑光伏發電的輸出功率波動。由于光

針對圖2所示的拓撲框圖，系統參數配置如下：光伏陣列：20kWp，開路電壓720V;DC/DC充電控制器：20kW一臺;儲能系統：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光伏及負載情況來確定儲能系統的容量及配置。

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，系統容量系數取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，單體電池電壓為3.2V(標準)，2.5V電壓截止。表1列出了滿足本系統要求的3種儲能系統的配置。

表1 儲能系統不同配置設計

3.儲能管理系統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來負責系統的管理，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、數據通信等幾個方面，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電池信息的數據采集，并將數據上傳給SBMU，同時根據SBMU下發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上傳的詳細數據，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，并將相關數據上傳給MBMU。

MBMU安裝在主控箱內，MBMU負責整個電池系統的運行管理，接收SBMU上傳的數據進行分析和處理，與外部設備通過干接點進行交互，并將電池柜系統數據轉發給電池系統監控系統顯示和保存。

4.運行結果分析

光儲微電網系統一方面可以保證系統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域網。“能源互聯網”強調的是大量分布式能源，尤其是光伏發電的接入，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。在“能源互聯網”背景下，微電網將取代現有的配電網，成為能源網絡構架中非常重要的環節，是大量負荷，分布式能源的接入載體，是實現分散能源利用、接入、消費、生產、管理和調節的綜合性網絡。（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