微型電網(wǎng)簡介及Chroma測試方案

1、微型電網(wǎng)簡介整理胡昌福2智能微網(wǎng)發(fā)展: “十二五”實(shí)施核電、風(fēng)電、太陽能光伏、生物質(zhì)發(fā)電、儲(chǔ)能裝置，實(shí)施新能源集成示范重大工程。背景微網(wǎng)簡介微網(wǎng)與儲(chǔ)能電池市場趨勢與應(yīng)用微網(wǎng)與儲(chǔ)能電池市場趨勢與應(yīng)用1.智能電網(wǎng)就是指可以自動(dòng)調(diào)控電力供需，提高用電效率，以達(dá)到節(jié)約用電的成效.2.整合發(fā)電、輸電、配電及客戶端的電網(wǎng)系統(tǒng)，電力公司或小到家庭,實(shí)時(shí)收集用電 的信息，再藉由通訊網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用軟件，來進(jìn)行電力分配、使用及調(diào)度管理由分布式電源(太陽能/風(fēng)力)、儲(chǔ)能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以孤島

2、運(yùn)行。是智慧電網(wǎng)的重要組成部分。智能微網(wǎng)智能微網(wǎng)(Micro Grid)電動(dòng)車充電站需要短時(shí)間大功率的對EV電池充電, 對當(dāng)?shù)氐墓╇娕c配電, 都是很大負(fù)擔(dān), 尤其是用電尖峰時(shí)間. 且申請此類用電, 電力公司都會(huì)高額收費(fèi).充電站需要不只供應(yīng)電能給電動(dòng)車, 也要做電能的優(yōu)化管理, 形成小型的智慧電網(wǎng). 才能節(jié)省成本. 例如采用電池儲(chǔ)能, 并整合分布式發(fā)電(太陽能/風(fēng)力), 降低短時(shí)間的大功率充電的影響.BatteryChargerCharger分布式發(fā)電電網(wǎng)High power 50KW智能微網(wǎng)智能微網(wǎng)-電動(dòng)車快充站的應(yīng)用電動(dòng)車快充站的應(yīng)用家庭家庭/樓房樓房/辦公室辦公室/工廠等級工廠等級,結(jié)合以

3、下裝置結(jié)合以下裝置, 做電力優(yōu)化調(diào)配應(yīng)用做電力優(yōu)化調(diào)配應(yīng)用 Green Energy - Photovoltaic - Li-Battery - Fuel Cells - Wind PowerEnergy Saving - LED - Smart meter e-Mobility - Electrical Vehicle - Electric Scooter - Power Battery Pack小范圍小范圍(Small-Scale)智能電網(wǎng)智能電網(wǎng)BatteryChargerChargerGrid微網(wǎng)與儲(chǔ)能電池市場趨勢與應(yīng)用微網(wǎng)與儲(chǔ)能電池市場趨勢與應(yīng)用BatteryChargerInver

4、ter儲(chǔ)能電站EV充電站備用電源智慧家庭電池儲(chǔ)能與電力轉(zhuǎn)換電池儲(chǔ)能與電力轉(zhuǎn)換,將是綠能產(chǎn)業(yè)運(yùn)用主流將是綠能產(chǎn)業(yè)運(yùn)用主流微網(wǎng)模擬實(shí)驗(yàn)室微網(wǎng)示范運(yùn)行微網(wǎng)示范運(yùn)行不同發(fā)電來源的配置不同發(fā)電來源的配置, 搭配不同用電負(fù)載搭配不同用電負(fù)載, 實(shí)際驗(yàn)證其可行性實(shí)際驗(yàn)證其可行性PCS儲(chǔ)能電池儲(chǔ)能電池太陽能陣列太陽能陣列光伏光伏逆變器逆變器交流母線交流母線電網(wǎng)電網(wǎng)用戶負(fù)載用戶負(fù)載微網(wǎng)交流母線示意圖微網(wǎng)交流母線示意圖風(fēng)力轉(zhuǎn)換風(fēng)力轉(zhuǎn)換風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)逆變器逆變器分布式電源分布式電源隔離裝置隔離裝置脫網(wǎng)脫網(wǎng) 孤島運(yùn)行孤島運(yùn)行微網(wǎng)模擬實(shí)驗(yàn)室微網(wǎng)模擬實(shí)驗(yàn)室 微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室建立微網(wǎng)仿真系統(tǒng)目的微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室建立微網(wǎng)仿真系統(tǒng)目的: - 開

5、發(fā)“微網(wǎng)監(jiān)控軟件平臺(tái)“, 未來可移植到實(shí)際微網(wǎng)系統(tǒng) - 事先模擬各種可能發(fā)生狀況 ,確定系統(tǒng)能穩(wěn)定且安全的運(yùn)行 - 驗(yàn)證要連接上微網(wǎng)的電能轉(zhuǎn)換器是否可運(yùn)行正常 - 將未來設(shè)置微網(wǎng)系統(tǒng)的地區(qū) ,試運(yùn)行其日照, 溫度, 風(fēng)速, 負(fù)載等環(huán)境狀況. - 依照建置目的, 找出風(fēng)光電儲(chǔ)能裝置的優(yōu)化(效能, 成本)功率與容量配置優(yōu)化的配置優(yōu)化的配置, 及高效率的運(yùn)行及高效率的運(yùn)行, 未來才有商業(yè)化未來才有商業(yè)化的的可能可能, 產(chǎn)業(yè)才能真正健康發(fā)展產(chǎn)業(yè)才能真正健康發(fā)展 微網(wǎng)監(jiān)控軟件平臺(tái)微網(wǎng)監(jiān)控軟件平臺(tái), 需要監(jiān)控以下裝置需要監(jiān)控以下裝置 - 發(fā)電裝置: 光伏逆變器,風(fēng)力發(fā)電逆變器, (柴油發(fā)電機(jī)) - 儲(chǔ)能裝

6、置: 電池BMS, 交直流轉(zhuǎn)換器(PCS), 充電器 - 負(fù)載裝置: 變動(dòng)的負(fù)載 微網(wǎng)環(huán)境模擬平臺(tái)微網(wǎng)環(huán)境模擬平臺(tái) 致茂電子公司提供或協(xié)助整合致茂電子公司提供或協(xié)助整合 - 硬件: 電網(wǎng)模擬電源, 電池模擬電源, 太陽能電池陣列模擬電源, 可程控的負(fù)載 - 軟件平臺(tái): 整合各模擬器的控制, 供使用者設(shè)定環(huán)境狀況, 并監(jiān)控運(yùn)行微網(wǎng)模擬實(shí)驗(yàn)室微網(wǎng)模擬實(shí)驗(yàn)室每個(gè)設(shè)置微網(wǎng)每個(gè)設(shè)置微網(wǎng)目的目的不同不同, 環(huán)境與負(fù)載狀況也不同環(huán)境與負(fù)載狀況也不同, 都需都需事先模擬與規(guī)劃事先模擬與規(guī)劃, 才能找到最優(yōu)化的控制及配置才能找到最優(yōu)化的控制及配置61800系列回收式電網(wǎng)模擬電源62000HS系列光伏陣列模擬直流

7、電源17030電池模擬電源63800系列交流電子負(fù)載光伏逆變器逆變器模擬風(fēng)機(jī)62000HS系列光伏陣列直流源 模擬風(fēng)機(jī)充放電模塊PCS 交流交流母線母線電網(wǎng)電網(wǎng)微網(wǎng)監(jiān)控平臺(tái)微網(wǎng)監(jiān)控平臺(tái)微網(wǎng)環(huán)境模擬平臺(tái)微網(wǎng)環(huán)境模擬平臺(tái)Ethernet風(fēng)光電集合風(fēng)光電集合微網(wǎng)模擬微網(wǎng)模擬系統(tǒng)系統(tǒng)模擬測試解決方案電網(wǎng)模擬電網(wǎng)模擬1.目前微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室大多用隔離變壓器與電網(wǎng)隔離, 易受 外界影響, 且無法控制2.電網(wǎng)的電壓頻率隨負(fù)載狀況可能變動(dòng), 也有異常狀態(tài) - 電壓瞬間變動(dòng)電壓瞬間變動(dòng) - 電壓波形失真電壓波形失真 - 頻率抖動(dòng)頻率抖動(dòng)3.需要一臺(tái)能與電網(wǎng)隔離, 能設(shè)定電壓頻率, 且可模擬 異常狀況的電網(wǎng)模擬電源,

8、對整個(gè)微網(wǎng)系統(tǒng)搭配儲(chǔ)能 電站的運(yùn)作, 做整體的模擬測試, 及各種保護(hù)狀況的 驗(yàn)證.4.一般可程控交流電源, 只能輸出電流, 電網(wǎng)模擬電源 可以吸收電流, 且電能回收到電網(wǎng).Chorma 61860 60KVA四象限運(yùn)作四象限運(yùn)作, 100%電能吸收電能吸收電池包測試電池包測試1. 短時(shí)間的對電池包的動(dòng)態(tài)充放電, 成為運(yùn)行常態(tài)2. 穩(wěn)態(tài)充放電測試, 預(yù)估壽命與實(shí)際運(yùn)行有很大差異3. 整體體積大, 若溫度不均, 容易造成單體電壓不平衡實(shí)際記錄電池充放電波形,儲(chǔ)存為數(shù)字檔案軟件讀取.xls 檔, 并下載到充放電機(jī)內(nèi)存Chorma電池包充放電電池包充放電測試系統(tǒng)測試系統(tǒng)Chorma電池模電池模組組充放

9、電充放電測試系統(tǒng)測試系統(tǒng)電池包測試電池包測試儲(chǔ)能系統(tǒng)需對溫度及單體電壓監(jiān)控, 處理大量數(shù)據(jù)量,電池測試系統(tǒng)須可進(jìn)行u 可抄寫 BMS資料,包括各單體電壓,溫度,異常旗標(biāo)等u 以 BMS資料值做為充放電截止或保護(hù)條件u 和實(shí)際量測值做對比,找出可能異常點(diǎn)Charge/DischargeBMSBMSBMS information轉(zhuǎn)換軟件數(shù)據(jù)庫直接匯入資料搜集器資料搜集器可量溫度及電壓可量溫度及電壓,同步采樣機(jī)制同步采樣機(jī)制,無時(shí)間差無時(shí)間差電池模電池模組組測試測試測試成本: 對電池包而言, 高壓大功率的充放電測試, 儀器成本及電費(fèi)很可觀, 且驗(yàn)證 時(shí)間很長,常會(huì)多達(dá)數(shù)個(gè)月, 費(fèi)用及空間問題, 無

10、法進(jìn)行多數(shù)量的測試建議一些老化相關(guān)測試可使用模建議一些老化相關(guān)測試可使用模組組(module)來測試來測試, 節(jié)省測試成本節(jié)省測試成本充放電系統(tǒng)可并聯(lián)及動(dòng)態(tài)測試充放電系統(tǒng)可并聯(lián)及動(dòng)態(tài)測試,增加使用彈性增加使用彈性例如: 模組規(guī)格 12S/60Ah, 電壓: 4.2V x 12 = 50.4V 穩(wěn)態(tài)電流放電: 90A , 動(dòng)態(tài)放電: 180A可同時(shí)測試8個(gè)模組可同時(shí)測試4個(gè)模組1234120A x 2ch240A x 電池模擬電源電池模擬電源為何需要電池模擬電源為何需要電池模擬電源?1. 電池種類不同, 充放電特性曲線不同, 液流電池, 鈉硫蓄 電池,鋰鐵電池等, 要同時(shí)準(zhǔn)備不易2. 電池非線性

11、特性:溫度, 充放電速度, 老化程度, 效率等3. 電池充放電需要時(shí)間, 要測試電能轉(zhuǎn)換器的極限值不方便4. 大容量電池占體積, 使用后老化, 可能損壞有危險(xiǎn), 在 某些實(shí)驗(yàn)室中,不方便購置大容量電池電池模擬電源電池模擬電源電池充放電測試系統(tǒng)電池充放電測試系統(tǒng), 搭配電池搭配電池模擬模擬電源電源(Battery Simulator)軟件軟件, 可可進(jìn)階進(jìn)階設(shè)定設(shè)定電池模擬的電池模擬的參數(shù)參數(shù), 并實(shí)時(shí)量測顯示及記錄并實(shí)時(shí)量測顯示及記錄電池電池模擬模擬電源功能電源功能電池電壓與容量曲線設(shè)定電池電壓與容量曲線設(shè)定 - 讀取電壓與容量(SOC)對應(yīng)的Excel檔案曲線, 來調(diào)整電壓做電池仿真輸出 -

12、 此電壓與容量的Excel檔案, 可由17030對實(shí)際電池放電的量測數(shù)據(jù)由軟件導(dǎo)出. - 使用者也可自行定義存入Excel檔案. 及可設(shè)定截止電壓, 過低發(fā)生保護(hù)訊號.電池基本參數(shù)設(shè)定電池基本參數(shù)設(shè)定1.總?cè)萘?2.目前容量(SOC), 3.定電壓 4.電池能量效率 5.直流阻抗電池相關(guān)參數(shù)記錄電池相關(guān)參數(shù)記錄1. 實(shí)時(shí)將選定參數(shù)(電壓/電流/功率/容量)等數(shù)值隨時(shí)間變化曲線做圖形顯示.2. 可設(shè)定時(shí)間間隔, 記錄選定參數(shù)(電壓/電流/功率/容量)等數(shù)值于指定檔案中, 供 運(yùn)行分析或故障記錄直流電直流電交流電交流電雙向轉(zhuǎn)換器雙向轉(zhuǎn)換器 PCS電網(wǎng)端電能回收利用電網(wǎng)端電能回收利用電池模擬電源電池

13、模擬電源電池模擬電源的應(yīng)用電池模擬電源的應(yīng)用電網(wǎng)模擬電源電網(wǎng)模擬電源儲(chǔ)能電站電網(wǎng)與電池間交直流轉(zhuǎn)換器測試應(yīng)用儲(chǔ)能電站電網(wǎng)與電池間交直流轉(zhuǎn)換器測試應(yīng)用太陽能電池太陽能電池陣列模擬陣列模擬1.太陽能電池陣列, 隨日照與溫度而有不同特性的 電壓電流曲線,可提供的最大功率也會(huì)變化2.太陽能逆變器會(huì)以最大功率追蹤(MPPT)方式, 轉(zhuǎn) 換直流為交流電能, 并入電網(wǎng). 常用的分布式電源.3.為能不受天氣限制, 且有效測試逆變器運(yùn)作, 需要 可設(shè)定的太陽能電池陣列模擬電源太陽能太陽能電池電池陣列陣列模擬電源模擬電源風(fēng)速風(fēng)速-時(shí)間圖時(shí)間圖發(fā)電功率發(fā)電功率-時(shí)間圖時(shí)間圖風(fēng)機(jī)發(fā)電風(fēng)機(jī)發(fā)電模擬模擬1. 風(fēng)機(jī)發(fā)電模擬

14、需將風(fēng)速, 空氣密度, 風(fēng)機(jī)參數(shù)等, 轉(zhuǎn)換為電力功率輸出2. 一般風(fēng)機(jī)發(fā)電模擬需要直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)感應(yīng)發(fā)電機(jī), 再給變流器輸出到電網(wǎng)3. 微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室建議可用光伏逆變器搭配可建風(fēng)力發(fā)電模型運(yùn)算的模擬電源, 簡單化Power = 0.5 x Swept Area x Air Density x VPCS電網(wǎng)電能回收利用電網(wǎng)電能回收利用電池模擬電源電池模擬電源太陽能陣列太陽能陣列模擬電源模擬電源光伏光伏逆變器逆變器交流母線交流母線電網(wǎng)模擬電源電網(wǎng)模擬電源負(fù)載負(fù)載微網(wǎng)交流母線模擬示意圖微網(wǎng)交流母線模擬示意圖風(fēng)力轉(zhuǎn)換風(fēng)力轉(zhuǎn)換模擬電源模擬電源風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)逆變器逆變器結(jié)結(jié) 論論1. 智能微網(wǎng)及儲(chǔ)能電站, 其產(chǎn)業(yè)鏈的聯(lián)結(jié), 包括電網(wǎng)公司, 電力電子產(chǎn)業(yè), 電池產(chǎn)業(yè), 系統(tǒng)整合商等, 都是全新的組合, 需要不斷測試及驗(yàn)證, 才能成熟.2. 新概念的實(shí)行, 不僅需要新技術(shù)的發(fā)展, 還需要大量的實(shí)驗(yàn)室模擬與示范運(yùn)行. 不只