杭州卷烟厂离网型光伏储能系统技术方案-solarbe文库

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浙江中烟工业有限责任公司杭州卷烟厂离网型光伏储能系统技术方案浙江南都电源动力股份有限公司杭州卷烟厂光伏储能系统技术方案 1、项目基本信息 1）项目名称浙江中烟工业有限责任公司杭州卷烟厂光伏储能系统项目 2）项目地址杭州上城区中ft南路 77 号杭州卷烟厂内； 3）项目内容科技楼屋顶钢梁结构，面积约 160 平方米，75 楼屋顶空地，其中面积约 250 平方米，用于安装光伏组件发电，并配置适当储能容量； 4）项目功能两座楼屋顶各自安装光伏组件发电并储能，用于大楼内部楼道灯的照明，光伏发电及储能不并网，是自发自用的离网系统，不需要供电局审批； 5）光伏额定峰值总功率科技楼 20kWp,75 楼 30kWp； 6）工作状态白天光伏正常发电时，将电力储存到蓄电池，同时也给有需要的楼道灯供电；晚上光伏不能发电，则由蓄电池供电，经过逆变给楼道灯供电；若有连续阴雨天发电量不足，则自动切换到由市电给楼道灯供电；当光伏又能发电，蓄电池储能足够时，自动切换到由蓄电池给楼道灯供电。供电为 AC 三相 380V50HZ。 2、光伏储能系统成组方案根据上述基本信息，确定以下设计选型 1）科技楼选用 250Wp 的多晶硅光伏组件 80 块，共 20kWp，以 10 串 8 并的方式通过汇流箱接入光伏控制器；75 楼选用 250Wp 的多晶硅光伏组件 120 块，共 30kWp，以 10 串 12 并的方式通过汇流箱接入光伏控制器。光伏组件的性能参数如下电池材料多晶硅；电池组件尺寸 165099250mm；电池组件重量22.5Kg ；电池组成 60片多晶硅电池式串联而成，标称功率 250W；开路电压37.6V；短路电流 8.75A；最佳工作电压 31.4V；最佳工作电流 7.98A；工作环境温度－40℃～＋85℃ ；正常使用25年后组件输出功率损耗不超过初始值的 20 2）汇流箱规格为 2 进 1 出，科技楼共 4 台，分别接入光伏控制器的 4 个通道； 75 楼共 6 台，分别接入光伏控制器的 6 个通道。汇流箱的主要性能特点如下  防护等级 IP65，满足室外安装的要求；  可接入 2 路光伏组串；  每路接入光伏组串的最大开路电压值可达 DC500V；  每路最大电流为 15A；  尺寸（深*宽*高）96*200*224mm  电气原理图如下太阳输入 1 太阳输入 2 太阳输入 1- 太阳输入 2- 太阳输出太阳输出 - 3）科技楼的光伏控制器选择 SD220100/P 型，最大光伏组件 33kWp， 4 路输入，每路 25A，额定电压 DC220V，可在 DC240V 下使用。 75 楼的光伏控制器选择 SD220150/P 型，最大光伏组件仍 33kWp，但有 6 路输入，每路 25A，额定电压 DC220V，可在 DC240V 下使用。光伏控制器用于将波动的光伏发电转换为稳定的电压输出，给蓄电池充电。控制器具有光伏阵列防反接功能，夜间防反充电功能；具有电池充放电控制和多种告警与保护功能，RS485/RS422 通信接口等。控制器具体技术参数分别如下型号 SD220100/P SD220150/P 额定电压（V） DC220 DC220 额定电流（A） 100 150 最大光伏组件功率（KWp） 22 33 光伏阵列输入控制路数 4 6 每路光伏阵列最大电流（A） 25 25 蓄电池过放保护点（可设置 V） 198 198 蓄电池过放恢复点（可设置 V） 226 226 蓄电池过充保护点（可设置 V） 264 264 负载过压保护点（可设置 V） 320 320 负载过压恢复点（可设置 V） 280 280 空载电流 mA 0.99 隔离变压器具备直流电流分量 0. 5额定输出电流功率因数可调范围 0.9（超前） 0.9（滞后）独立逆变电压设置范围 370410V 独立逆变输出电压失真度 3（线性负载）带不平衡负载能力 100 独立逆变电压过渡变动范围 10％以内（电阻负载 0-100）独立逆变峰值系数CF 31 效率最大效率 95. 0 保护直流侧断路设备断路器交流侧断路设备断路器直流过压保护具备交流过压保护具备极性反接保护具备模块温度保护具备常规数据体积（宽 / 高 / 厚） 806 1884 636 mm 重量 710kg 运行温度范围 -3055℃ 停机自耗电 40W 冷却方式温控强制风冷防护等级 I P21 相对湿度（无冷凝） 095，无冷凝最高海拔 6000m超过 4000m 需降额显示屏触摸屏调度通讯方式以太网、RS485 BMS 通讯方式 RS485、 CAN 通信协议 Modbus SC30 储能逆变器外观如下 DC/AC 汇流箱 DC/D C 6）电池管理系统设计综合上述的主要设备部件选型，得出整体光伏储能系统结构图如下光伏阵列10串8 光伏控制器直母线储能逆变器市电自动切换器汇流箱 DC/D C 负载集中监控系统 TMS 科技楼光伏储能系统结构图整个储能系统两组电池单元累计总容量为 96kWh144kWh240kWh，储能逆变器的常见效率在 92％～ 95％，所以整个储能的实际容量为 240kWh0.92＝ BMS 储能电池汇流箱汇流箱 DC/D C 流 DC/D C 221kWh，对应电池管理系统的架构如下图储能系统 BMS 结构示意图科技楼和 75 楼分别采用了 120 只 2V400Ah 及 2V600Ah 的蓄电池，一个电池监测单元（ BMU）管理 12 只电池，则每组各需 10 只 BMU，每组各有 1 只 BCU 与后台服务器进行数据交互。 BCU 与各 BMU 之间采用 OPEN CAN 通信协议，BCU 与后台服务器之间采用 TCP 通信协议。计量点设置在储能逆变器的交流侧。 BMS 系统功能有  具备系统上电自检功能，主要包括所有传感器、绝缘电阻、执行器、系统状态等；  具备充电、放电、温度、电流等多重保护功能；  具备管理整个充放电过程功能；  具备绝缘电阻检测及预警功能；  具备电池组总电压、总电流、温度、单体电池电压等测量功能；  具备电池组及各单体电池 SOC、SOH 等功能；  具备对单体电池的主动无损均衡功能及先进的均衡规则策略；  具备电池系统相关运行信息存储记录功能；  具备全系统 RS485 或 CAN 总线通讯功能；  具备高压电的通断管理功能；  系统供电电源监测和保护功能。 BMS 主要指标有  工作电压AC 220V；  单体电压采集范围0.5～3V；  单体电压采集精度 ≤±0.1；  组端电压采集范围 0～1000V；  组端电压采集精度 ≤±0.2；  电流采集（传感器）范围±2000A（最大）；  电流采集（传感器）精度≤±0.5；  温度采集范围-40～ 120℃；  绝缘电阻分辨率 1KΩ；  绝缘电阻测量精度≤5；  单体电池均衡电流2～5A；  SOC 估算精度≤8；  数据采集周期20ms；  输出触点1A/30VDC；  通讯接口100M 以太网、RS485 或 CAN2.0。 3、光伏成组及安装实施方案 1）光伏支架采用固定式安装，平铺于槽钢支架上。 2）科技楼光伏组件排布按照 2*3 的方式，共 13 个区块，再另在转角处安装两块光伏组件，共 80 块。 75 楼共安装 120 块光伏组件。科技楼总尺寸约为（W）3000mm*（L）46000mm（具体见建筑设计单位的科技楼及 75 楼光伏布局图）。光伏布局示意图如下光伏布局示意图主支撑结构电池板的固定光伏组件支架载重量 13.75kg/m2，提供数据供建筑设计参考，用于复核载重量是否符合承重设计，另外还需考虑风阻负荷是否足够。 4、电池组安装实施方案 1 电池组采用架式安装方式，与光伏控制器、储能逆变器一起放置在屋内。科技楼采用 GFM-400R 的电池，总电压为 240V。电池组尺寸为（ W ） 4005mm H 610mm D980mm ，总重约为 4170Kg。机架底部均设置有地脚螺丝安装孔。由此组成一个牢固、安全、整齐、美观的机架柜。安装示意图如下 75 楼采用 GFM-600R 的电池，总电压为 240V。电池组尺寸为（ W ） 4050mm H 820mm D1020mm ，总重约为 5220Kg。机架底部均设置有地脚螺丝安装孔。由此组成一个牢固、安全、整齐、美观的机架柜。安装示意图如下 2 电池采用卧式安装，电池与电池的电气连接采用软连接条连接。电池组正负极输出端安装断路器，与光伏控制器之间用的铜芯带护套的软电缆连接。 3 按功率较大的 75 楼计算光伏控制器和储能逆变器核算重量和占地尺寸。光伏控制器尺寸为（W ） 482mm（H）266mm（D）455mm，重量 50Kg。储能逆变器尺寸为（ W） 806mm（ H） 1884mm（ D） 636mm，重量 710Kg。需考虑电池机房的承重。电池组安装示意图布局图 4） BMS 的采样模块（BMU）安装在电池架的顶部和底部，每个模块可以采样 12 个电池单体。 5） BMS 的控制柜安装在电池组机柜方阵的顶端，并靠近相应控制器一侧，控制柜内设备包括 BCU、 BAU、接触器、熔断器、空气开关等，控制柜尺寸为 600mm600mm1200mmW· D· H。 6）电池机房需设置通风设施和必要的消防设施，有条件可安装空调，保证电池室恒温、干燥，确保电池在最佳条件下运行。