产品中心
PRODUCTS CENTER
微电网工程案例

智能微电网是由分布式能源系统、储能系统、能量转换装置、相关的负荷和监控系统、控制保护装置汇集而成的小型发配电系统,它既可以接入大电网并网运行,也可以离网独立运行,因此一般把微电网分为并网型微电网和孤岛型微电网。

微电网工程案例

      智能微电网是由分布式能源系统、储能系统、能量转换装置、相关的负荷和监控系统、控制保护装置汇集而成的小型发配电系统,它既可以接入大电网并网运行,也可以离网独立运行,因此一般把微电网分为并网型微电网和孤岛型微电网。

一、并网型微电网

1、系统拓扑及功能



图1 并网型微电网系统拓扑

1.1 系统拓扑主要包含:

     ●  光伏发电系统

     ●  储能系统

     ● 主网连接设备

     ● 微网中央控制系统

   ◎ 能量管理系统

         监控系统

      其中,光伏发电系统由光伏阵列和光伏并网逆变器组成,储能系统由储能蓄电池和储能变流器组成,负荷系统由必须保障的重要负荷和其他可切除的非重要负荷,系统中的各微源都要接受微网中央控制系统的调度,并网型微电网既可以并网运行,也可以脱离大电网孤岛模式运行。

1.2系统特点:

    ● 系统采用光伏等较成熟的分布式发电技术,为负荷提供清洁、绿色的电力能源。

    ● 系统具备并网和孤岛两种运行能力,并且可以在两种运行模式间实现平滑切换。

    ● 系统采用三层控制架构(能量管理及监控层,中央控制层和底层设备层),既能向上级电力调度中心上传微电网信息,又能接收调度下发的控制命令。

    ● 系统可对负荷用电进行长期和短期的预测,通过预测分析实现对微电网系统的高级能量管理,使微电网能够安全经济运行。


2、关键技术装备

2.1 光伏发电系统

                   

       (a)光伏阵列                                                (b)光伏并网逆变器

图2 光伏发电系统

      由薄膜或晶硅等多种光伏组件及并网逆变器构成的发电系统,主要包括:

      ● 太阳能电池组件

      ● 光伏并网逆变器

      ● 监控系统及其它辅助发电设备

2.2 储能系统

      

 (a)储能蓄电池                                       (b)储能变流器

图3 储能系统

      储能系统既能向负荷供电,又能作为负荷吸收电网发出的能量,在微电网孤网运行时,储能系统为整个微电网提供电压和频率的支撑,作为微电网系统的重要调节和支撑单元,具有非常重要的意义,主要包括:

      ● 储能蓄电池。

      ● 双向变流器。

      ● 电池管理系统

      ● 监控系统及其它电力电子设备

2.3 智能网关


图4 智能网关

      微电网主网连接设备即智能网关主要完成对微电网的并离网模式的快速切换,负荷及其它有源设备的数据采集和分析,保证对微电网中重要负荷的供电可靠性,主要功能有:

      ● 与公共大电网的预同步并网

      ● PCC点处数据采集及计算

      ● 配电网络故障检测及处理

      ● 并/离网模式的快速切换

      ● 和微网中央控制系统的通讯

2.4 微电网中央控制系统


 图5 微电网中央控制器

      微电网中央控制系统是整个微电网的核心,主要对系统中分布式电源、储能、负载功率等做出控制决策,实现微网系统安全运行及经济利益的最优化,主要功能有:

      ● 对微电网内的分布式电源、储能系统和负荷进行数据采集、监控,分析及控制。

      ● 接收能量管理系统对发电、负荷用电情况的预测曲线及结果。

      ● 改变分布式电源系统的功率参考值,优化整个系统的功率调度。

      ● 完成微电网并/离网命令。


图6 微电网能量管理系统(EMS)界面

      能量管理系统是微电网的最上层管理系统,主要对微电网的分布发电单元设备的发电功率进行预测,对微电网中能量按最优的原则进行分配,协同大电网和微电网之间的功率流动,主要功能:

      ● 对微电网内的分布式电源、储能系统和负荷进行监控,数据分析。

      ● 基于数据分析结果生成实时调度运行曲线。

      ● 根据预测调度曲线,制定合理的功率分配曲线下发给微网中央控制器。


 图7 微电网监控系统(SCADA)界面

      微电网监控系统(SCADA)主要完成微电网综合监控及能量管理,主要功能:

      ● 数据采集及故障录波

      ● 系统负荷容量监控及管理

      ● 光伏发电单元的有功/无功功率调度

      ● 系统储能管理

      ● 故障保护管理


3、微网运行控制方案

3.1 并网运行控制

      ● 微网系统接入大电网运行,可通过PQ模式或下垂模式调度有功无功,满足调节时间和控制精度的要求。

      ● 微网系统和大电网同时对负荷供电,并且由微网中央控制系统来协调各发电单元的出力情况,进行系统的经济优化调度。

      ● 系统并网运行时注入电网的电流THD和功率因数等相关电能质量指标都满足要求。

3.2 孤岛运行控制

      ● 微网系统由并网运行模式切换到孤岛运行模式时,切换过程可实现无缝平滑过渡。

      ● 孤岛运行时电压THD和三相不平衡度等相关电能质量指标都能满足要求。


4、示范工程介绍

4.1 易事特2MW微电网示范工程拓扑


图82MW微电网拓扑

4.2 易事特2MW微电网示范工程现场照片


(a)2MW微电网示范工程现场内部照片

      

(b)正面照                                         (c)侧面照

图9 易事特2MW微电网示范工程现场照片

4.3 易事特2MW微电网示范工程设备照片

(1)光伏发电系统

            

图10 光伏并网逆变器

      

图11 光伏阵列现场照片

(2)储能系统

          


                  (a)储能蓄电池                                               (b)储能变流器

图12 储能系统设备照片

5.4 易事特2MW微电网示范工程运行情况


 

图13 易事特2MW微电网发电量月度统计图


 

(a)微电网能量管理调度曲线


 

(b)微电网实时运行曲线

图14 微电网能量管理调度曲线及实时运行曲线


二、孤岛型微电网

1、系统拓扑及功能


 

图1 孤岛型微电网系统拓扑

1.1 系统拓扑主要包含:

      ● 风力发电系统

      ● 光伏发电系统

      ● 储能系统

      ● 主网连接设备

      ● 微网中央控制系统

   ◎ 能量管理系统

   ◎ 监控系统

      其中,风力发电系统由风机和变流器组成,光伏发电系统由光伏阵列和光伏并网逆变器组成,储能系统由储能蓄电池和储能变流器组成,负荷系统由必须保障的重要负荷和其他可切除的非重要负荷。微电网系统在孤岛模式下运行,系统中的各微源都要接受微网中央控制系统的调度。

1.2 系统特点:

     ● 系统采用光伏、风电等较成熟的分布式发电技术,为负荷提供清洁、绿色的电力能源。

     ● 系统在孤岛模式下运行,储能系统为整个微网系统提供电压和频率的支撑。

     ● 系统采用三层控制架构(能量管理及监控层,中央控制层和底层设备层)。其中,能量管理系统(EMS)主要进行发电功率的预测和经济优化,中央控制层接收能量管理系统的输出结果,并下发控制命令调度底层设备的功率出力。

     ● 风力发电系统和光伏发电系统可单独发电,也可同时工作发电,在输入状态不稳定或中断时,供电系统可自动切换到储能逆变发电系统,由储能逆变器给负载供电;当输入恢复后,可自动切换到稳定供电和对蓄电池组的充电状态。

     ● 系统具备自动监测工作状态的能力,发生故障时具备声光告警功能。

     ● 系统可对负荷用电进行长期和短期的预测,通过预测分析实现对微电网系统的高级能量管理,使微电网能够安全经济运行。


2、微网运行控制方案

2.1 工作模式一

     ● 风力发电系统或光伏发电系统单独发电,风力发电或光伏发电输出功率应等于负载功率。

     ● 当风力发电或光伏发电输出功率小于负载功率时,另外一种发电方式即为能量补充,经微网中央控制系统调度后,确保风力发电和光伏发电输出功率等于负载功率,剩余电能通过储能系统给蓄电池充电,用于无太阳能和风能时使用。

     ● 通过微网中央控制系统智能控制管理功能,实现风力发电和光伏发电的互补工作,稳定负载供电。

     ● 微网中央控制系统实时检测风力发电和光伏发电以及负载功率,在无太阳能和风能时具备快速切换到应急发电模式的功能。

2.2 工作模式二

     ● 系统无太阳能和风能输入时,由微网中央控制系统自动切换到蓄电池组供电状态,通过储能逆变器控制单元给负载提供稳定的功率输出。

     ● 在该模式下储能逆变系统保证24小时连续供电,无风光输入时由蓄电池持续供电48小时。

2.3 工作模式三

     ● 系统恢复到由风力发电和光伏发电两种能源输入时,微网中央控制系统自动切换系统到风力发电和光伏发电稳态供电模式状态。

     ● 在该模式下由风力发电和光伏发电为负载供电,并利用给负载供电的剩余电能给蓄电池充电。




系统主要技术指标

1.1 并网运行技术指标

(1)光伏发电系统技术指标:

        ● 直流最大开路电压:900Vdc。

        ● MPPT电压跟踪范围:450~820Vdc。

        ● 自适应电网频率变化范围:47~51.5Hz/57~61.5Hz。

        ● 并网电流总谐波<3%,奇次和偶次各次谐波符合CGC规范要求。

        ● 输出功率因数-0.9~+0.9连续可调。

        ● 低(零)电压穿越和不平衡穿越指标满足规范要求。

        ● 电网长时间故障后再次并网时间限制:10分钟。

        ● 最大效率>96.5%(含变压器),欧洲效率>96%(含变压器)。

        ● 允许环境温度:-25℃~+55℃。

(2)储能系统技术指标:

        ● 自适应电网频率变化范围:47~51.5Hz/57~61.5Hz。

        ● 有功无功功率调节时间:调节时间≤60ms。

        ● 功率控制精度:≤2%。

        ● 离网到并网的预同步时间:≤20s。

        ● 注入电网的电流THD<5%,奇次和偶次各次谐波符合CGC规范要求。

        ● 输出功率因数-0.9~+0.9连续可调。

        ● 低(零)电压穿越和不平衡穿越指标满足规范要求。

        ● 最大效率>95%(含变压器)。

        ● 允许环境温度:-25℃~+55℃。

1.2孤岛运行技术指标

     ● 并网到离网切换时间:≤5s。

     ● 逆变电压输出波形失真度≤5%(阻性负载)。

     ● 逆变输出电压稳压精度为±3%。

     ● 逆变输出电压不平衡度≤5%。

     ● 频率跟踪指令精度要求为:(50±0.1)Hz。

     ● 逆变动态电压瞬变范围要求:<±10%。

     ● 储能逆变动态电压瞬变恢复时间要求:≤60ms。

1.3 中央控制系统技术指标

(1)中央控制器技术指标:

         ● 数据采集时间(每50台设备):≤20ms。

         ● 控制命令从生成到输出的时间:≤1s。

         ● 画面实时数据更新周期模拟量:≤2s。

         ● 二次调频完成时间时间:≤2s。

         ● 二次调频误差:≤±0.05Hz。

         ● 二次调压完成时间时间:≤2s。

         ● 二次调压误差:≤±1V。

         ● 孤岛检测响应时间:≤2s。

(2) EMS和SCADA技术指标:

         ● 经济调度计划给定时间:23时55分。

         ● 光照预测准确度:≥75%。

         ● 负荷预测准确度:≥70%。

         ● 实时优化计划给定时间:提前5分钟。

         ● 潮流分析准确性:≥99%。

         ● 潮流异常报警响应时间:≤1s。



产品说明书


产品说明书需要使用Adobe Acrobat Reader打开,如果您的计算机上没有安装,请下载安装。