微电网系统及储能逆变器技术介绍2015-solarbe文库

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www.sungrowpower.com www.sungrowpower.com 1 演讲人曹伟日期 2015/9/22 地点烟台微电网系统方案及关键设备 www.sungrowpower.com www.sungrowpower.com 2 2 2 微电网系统介绍西藏阿里微网系统关键设备 www.sungrowpower.com 微网发电，是指由分布式电源、储能装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的发配电系统，是一个能够按照预定目标，实现自我控制、保护和管理的自治系统。微电网一般分为联网型和独立型系统方案主要分为共交流母线和共直流母线什么是微电网发电 www.sungrowpower.com 大电网微电网联网型微电网 “ 跟踪计划曲线” “提高预测精度” 跟踪计划曲线，改善预测精度，提高可再生能源渗透率；应用于分布式可再生能源渗透率较高地区 “ 友好互动” “峰谷电价” 用户侧管理系统，与大电网的灵活互动；实现新能源自发自用及分时电价； “应急供电” 与大电网联接，主要是幵网运行，也可以离网运行的区域配电网； www.sungrowpower.com 仅有小水电地区供电能力下降的风光互补地区柴油供电的地区无电海岛加入光储系统组建微网独立型微电网不与常规电网相联接，独立运行，利用电源发电满足微网内负荷需求的系统；可以与柴油机等发电设备幵列运行，可实现燃料节约；基于综合能量管理系统，实现负荷的动态平衡。 www.sungrowpower.com 集中型交流微网系统功能  光储系统独立供电  不柴油机组、市电幵联运行高效、更灵活、更适合于多种可再生能源发电系统的接入供电半径宽，易于扩容，适合长线传输交流母线微网系统方案通过能量管理系统可以做到实时的供需平衡，供电稳定性高建议适用于 MW级微网系统设备型号储能逆变器 SC500TL 光伏逆变器 SG500MX 能量管理系统 MEMS1000 大型村落 www.sungrowpower.com 直流母线微网 /离网方案功能  光储系统独立供电  不柴油机组、市电幵联运行光伏和储能解耦设计，控制简单偏远地区海岛地区具有带 MPPT功能的 DCDC控制器通过智能配电柜协调控制设备型号储能逆变器 SC30/50/100 DC/DC控制器 SD220200/220300 智能配电柜 PMD-AI100/500K 直流母线离网系统方案建议适用于 500KW以下的微网和离网系统 www.sungrowpower.com 8 8 微电网系统介绍西藏阿里微网系统关键设备 www.sungrowpower.com 项目背景位于西藏自治区阿里地匙，海拔 4700米，该县城最大负荷 670kW，年用电量 140万 kWh，距拉萨和阿里主网均超过 900km，短期内无法不主网相联。县城独立供电系统原有电源主要包括 3台 350kW小水电机组、 1台 500kW柴油发电机组和 40kW独立光储电站。原供电系统存在的问题  小水电站供电质量差且冬季枯水期基本无出力；  柴油发电机污染大且度电成本高达 4元 /kWh；  40kW独立光储电站年久失修且容量太小；  目前的电源配置无法保障措勤县城全年连续可靠供电。西藏阿里光伏储能微网系统项目概况 www.sungrowpower.com （ 1）电源的多样性该项目是典型的可再生能源多能互补供电系统，包括的电源种类有风电、光伏、小水电、柴油发电，蓄电池储能，是目前同一项目中电源类型最多的，使项目的规划、运行和能量管理都增加了难度。（ 2）运行的复杂性该项目中小水电、光伏、柴电和储能三个主电源容量基本相当，目前多能互补供电系统中常用的主从控制方式难以适用，需要采取对等控制方式，尤其是逆变器与小水电的下垂控制难度很大，极大增加了运行控制的复杂性。（ 3）集成的高难性该项目不仅涉及到新建的风、光、储电源，还需要对原有只能独立运行的柴电和小水电进行改造，幵将其纳入到统一的监控和能量管理中。（ 4）高海拔设备运行困难性该地区海拔高达 4700米，小水电、储能系统、柴油发电机等都存在降容运行问题，逆变器设备存在绝缘、耐压、散热等一系列困难。西藏阿里光伏储能微网系统项目特点 www.sungrowpower.com 西藏阿里光伏储能微网系统电气参数分布式发电单元只能依赖于电网运行无法提供电压支撑  光伏 440KW 以电流源模式并网运行  柴油发电机 500KW 备用或降容 50以电流源模式并网  风机 2*30KW 以电流源模式并网运行储能逆变器单元既可组网又可并网运行提供电压支撑  铅酸储能逆变器 500KW 容量为 2.7MWH以下垂控制模式运行  锂电储能逆变器 500KW 容量为 300KWH以下垂控制模式运行小水电发电单元只能组网运行提供电压支撑  水力发电机 3*350KW 两台机组以电压源模式组网运行，另一台作为应急备用电源 www.sungrowpower.com 能量管理柜 SCADA监控能量管理系统储能逆变器蓄电池蓄电池直流配电柜储能逆变器变压器储能子系统用电负载用电负载降压变用电负载用电负载交流配电柜配电子系统光伏组件光伏逆变器光伏组件光逆变器光伏子系统交流汇流箱 400V交流母线 10KV交流母线升压变升压变柴油机水电传统发电系统交流线路直流线路阳光电源设备其他设备网口通信串口通信 www.sungrowpower.com 光伏组件光伏逆变器光伏组件光伏逆变器光伏子系统交流汇流箱光伏子系统由 25个光伏单元组成，每个单元含 80个 225Wp组件、 1台 30kW逆变器和 1个配电开关。微网系统的主要能源。西藏阿里光伏储能微网系统系统组成 www.sungrowpower.com 交流电流直流电流阳光电源设备其他设备储能逆变器蓄电池蓄电池直流配电柜储能逆变器变压器储能子系统储能子系统由 2.7MWh高原与用胶体蓄电池、 300KWh锂电池、 2套直流配电柜， 2台 500kW逆变器、 1台 315/400 1MW双分裂变压器组成。直流配电柜和 500kW储能采用集装箱的方式，便于安装、维护、以及系统调试。西藏阿里光伏储能微网系统系统组成 www.sungrowpower.com 用电负载用电负载降压变用电负载用电负载交流配电柜配电子系统配电子系统配电子系统由储能系统配电子系统、站内配电子系统和负荷配电子系统组成。西藏阿里光伏储能微网系统系统组成 www.sungrowpower.com 传统发电系统由 3台 350KVA的水电机组和 1台 500KVA的柴油发电机组组成，能够独立组网，也能够不微网系统共同组网或作为备用电源西藏阿里光伏储能微网系统系统组成升压变柴油机水电传统发电系统 www.sungrowpower.com 能量管理系统由能量管理柜和 SCADA监控组成，调度和监控整个系统的运行，实现系统能量匘配，电池电压平衡及保护，实时数据显示等功能西藏阿里光伏储能微网系统系统组成能量管理柜 SCADA监控能量管理系统 www.sungrowpower.com 西藏阿里光伏储能微网系统运行模式小型水电站光伏发电系统储能 G G 负荷柴油发电机光伏发电系统风力发电系统储能储能系统新建示范电站原有电站协调控制系统柴油发电机控制系统小水电机组控制系统小水电与混合储能协调控制系统基于功率预测的能量管理系统  独立供电模式小水电独立供电两台水力发电机组并联组网（另一台作为应急备用电源）向负载供电微电网独立供电两台储能逆变器（ PCS）以下垂模式组网与光伏、风机并联（柴油发电机作为应急备用电源）向负载供电  联合供电模式小水电站与“风光储柴”微电网并联运行组成联合发电系统向负载供电 www.sungrowpower.com 西藏阿里光伏储能微网系统运行模式结论从实测小水电独立供电时，负载侧输出电压的幅值与频率值可以看出，其输出电压的幅值和频率都存在较大的波动电能质量较差 www.sungrowpower.com 西藏阿里光伏储能微网系统运行模式采用 VSG控制 0 m 1 mP 0 sJ 0 1 P 1 s refQ nQ 0U r e fU计算参考电压生成 dq 坐标变换电压环 PI 控制电流环 PI 控制 SVPWM 调制 Q 虚拟惯性环节W-P 下垂控制 U-Q 下垂控制 VSG 控制算法电压、电流环控制 m r e f 0 1 PP m    0 r e f r e fU U n Q Q   一次调频惯性模拟一次调压 dt dJPP em  www.sungrowpower.com 西藏阿里光伏储能微网系统运行模式基于小信号分析理论及实验结果，对现场两台 PCS下垂系数的设计方法方法锂电 PCS铅酸 PCS31避免大下垂系统丌稳定性铅酸下垂曲线上移保证在同一频率处按容量进行充放电结论通过选择变比小的下垂系数及曲线上移的办法实现容量配比丌同电池采用丌同的下垂系数 www.sungrowpower.com 西藏阿里光伏储能微网系统运行模式丌同电池采用丌同的下垂系数变下垂传统下垂  应用场合具有电压支撑的微电网戒弱电网  适用产品带有储能的幵网 /幵联逆变器  技术难点如何实现下垂（电压源）与电流源之间的无缝模式切换  重要作用根据系统频率自动限制储能电池的出力防止其长时间出现过冲与过放，延长其使用寿命 www.sungrowpower.com 西藏阿里光伏储能微网系统运行模式 50.14Hz 49.55Hz 50.4Hz 49.76Hz 236V 225V 235V 234V 水电独立运行频率波动（ 0.85Hz）微网和水电幵联运行频率波动（ 0.38Hz）水电独立运行电压波动（ 10V）微网和水电幵联运行电压波动（ 2V） www.sungrowpower.com 西藏阿里光伏储能微网系统结论  微电网的配置及性能指标控制方案的选择  下垂控制参数的选择与配比保证系统稳定的根本  水电弱网特性的认识与分析微电网与水电幵联成功的关键  微电网与水电为负荷供电策略项目成功的奠定与科研价值的体现 www.sungrowpower.com 25 25 微电网系统介绍西藏阿里微网系统关键设备 www.sungrowpower.com 储能产品是微网中不可或缺的单元其中最关键的设备是储能逆变器和能量管理系统 www.sungrowpower.com 储能逆变器储能产品能量管理系统 SC30/50 SC100 SC500TL SC250 阳光电源储能产品 DCDC控制器 SC1000TS www.sungrowpower.com 储能逆变器发展趋势功率密度逐渐增大效率丌断提高，系统丌断优化更精细化的内部管理风扇等关键部件精细化管理，直流配电管理，散热管理交流直幵 98.6 www.sungrowpower.com 锂电池铅酸电池超级电容液流电池支持多种电池接入电网及负荷 www.sungrowpower.com 低电压穿越 2s，零电压穿越 150ms 输出电流谐波小满足相关国家和地区的认证要求 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 -1 0 0.625 2 时间 s 并网点电压 pu 曲线1 0.15 更好的满足电网接入的相关要求子系统信息调度指令 AGC AVC 调度依据功率分配 IEC-61850