YZXWW-II智能微電網(wǎng)實驗系統(tǒng)方案方案大全

智能微電網(wǎng)實驗系統(tǒng)方案湖南依中電氣科技有限公司聯(lián)系方式Y(jié)ZXWW-II智能微電網(wǎng)實驗系統(tǒng)方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)智能微電網(wǎng)系統(tǒng)包含：光伏發(fā)電單元、風力發(fā)電單元、微電網(wǎng)穩(wěn)定控制柜、蓄電池組單元、智能配電柜、智能微電網(wǎng)控制系統(tǒng)（系統(tǒng)的智能調(diào)度，保護）、微網(wǎng)智能監(jiān)測系統(tǒng)（SCADA監(jiān)測）單元等幾大部分組成等幾大部分組成。系統(tǒng)總的結(jié)構(gòu)框圖一所示。微網(wǎng)系統(tǒng)控制器是整個微網(wǎng)系統(tǒng)的核心部分，它擔負著整個系統(tǒng)的調(diào)度責任通過能量，實現(xiàn)能量管理控制的高效利用與智能化。光伏和風機發(fā)電優(yōu)先供給用戶負載，多余的電通過雙向變換器對儲能蓄電池充電和送入大電網(wǎng)。新能源發(fā)電不足負載用電時，從蓄電池或電網(wǎng)進行補充。由于微電網(wǎng)采用交流母線，系統(tǒng)擴容非常方便，直接將光伏、風機以及其他發(fā)電能源設(shè)備并入交流母線上，對應(yīng)容量的雙向變換器直接并機即可。圖一微網(wǎng)實驗室系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.1直驅(qū)永磁風力發(fā)電單元2．1．1概述本項目包含兩臺永磁直驅(qū)風力發(fā)電系統(tǒng)，一臺為實驗室的模擬系統(tǒng)，在已有的基礎(chǔ)上改造，只需配備3kW風力發(fā)電變流器,本臺變流器的設(shè)計圖紙和源程序全部開放。另一臺為3kW的直驅(qū)風力發(fā)電工程系統(tǒng)，已有風力發(fā)電機，需再配備一臺3kW的風力發(fā)電變流器。以上兩臺風力發(fā)電機組經(jīng)過變流器后連接至微電網(wǎng)母線。直驅(qū)風電變流器采用湖南大學電氣與信息工程學院新能源發(fā)電項目組研制的帶低電壓穿越型變流器。湖南大學電氣與信息工程學院新能源發(fā)電項目組由長期從事電機電器設(shè)計、電力驅(qū)動與伺服技術(shù)研究的教授、副教授、講師、高級工程師、工程師和研究員等30人組成，近年來，先后主持和參加了“十一五”國家科技支撐重大項目、國防科工委軍品配套項目、國家“863計劃”項目、國家自然科學基金、湖南省自然科學基金項目、湖南省科技重大專項、國家重大技術(shù)裝備的國產(chǎn)化研制項目和其他縱向科研課題20余項，橫向科研課題40余項，且有多項獲得國家級和部省級獎勵（其中國家科技進步二等獎4項，教育部提名國家科技進步二等獎1項，部省科技進步一等獎2項，部省科技進步二等獎3項，部省科技進步三等獎1項）。在直驅(qū)永磁風力發(fā)電機，大功率電力電子變換裝置，風力發(fā)電變流器控制等領(lǐng)域取得了顯著的成果。2．1．2、3kW直驅(qū)風力發(fā)電系統(tǒng)原理圖直驅(qū)型風力發(fā)電系統(tǒng)主要包含風力機、永磁同步發(fā)電機、電力電子變流系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。變流器結(jié)構(gòu)如下圖所示。圖2.1直驅(qū)式風力發(fā)電系統(tǒng)示意圖其基本原理是首先將風能轉(zhuǎn)化為幅值和頻率變化的交流電，再經(jīng)整流之后變?yōu)橹绷?，然后?jīng)逆變器變換為三相頻率恒定的交流電送入電網(wǎng)。其中機側(cè)變流器的主要作用是將發(fā)電機發(fā)出的電能送到直流母線，負責對發(fā)電機的轉(zhuǎn)速和功率的控制，使系統(tǒng)捕獲最大的能量送入直流母線，達到最佳的工作狀態(tài)。網(wǎng)側(cè)變流器將直流環(huán)節(jié)的能量輸送到電網(wǎng)，并且同時起到維持直流側(cè)電壓恒定和控制電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)的作用。它們的控制原理如下圖所示直驅(qū)永磁風力發(fā)電機系統(tǒng)機側(cè)變流器的控制框圖直驅(qū)永磁風力發(fā)電機系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)變流器的控制框圖為了實現(xiàn)風力發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越功能，在直流母線側(cè)并聯(lián)耗能單元，當電網(wǎng)電壓跌落時，可以消耗由于網(wǎng)側(cè)變流器電流限制造成風力發(fā)電機送到直流側(cè)的多余能量，保證直流母線的穩(wěn)定和風力發(fā)電系統(tǒng)的不脫網(wǎng)運行。直流側(cè)并聯(lián)耗能單元示意圖直驅(qū)風力發(fā)電系統(tǒng)變流器的源代碼依照變流器的控制原理設(shè)計，對用戶開放，其軟件截面如下圖所示源代碼軟件截圖直驅(qū)風電變流器實物圖2．1．3、變流器技術(shù)指標及參數(shù)變流器技術(shù)特點●主電路采用美國TI公司生產(chǎn)的DSP芯片、日本三菱IGBT模塊、驅(qū)動保護為日本三菱機芯,并網(wǎng)輸出部分采用隔離變壓器，安全可靠；●采用SVPWM脈寬調(diào)制技術(shù)，純凈正弦波輸出，自動與電網(wǎng)同步跟蹤，功率因數(shù)接近1，電流諧波含量低，對公共電網(wǎng)無污染，無沖擊；●最大功率跟蹤技術(shù)(MPPT)；●逆變并網(wǎng)電流閉環(huán)控制，可控可調(diào)；●輸入直流電壓范圍寬，適應(yīng)不同場合需求；●頻率擾動檢出技術(shù)，實現(xiàn)反孤島控制；●具有全方位的電源保護方案和完善的自我檢測和保護功能。在出現(xiàn)系統(tǒng)故障時將停止并網(wǎng)逆變；●電路結(jié)構(gòu)緊湊、最大效率>94%；●室外型不銹鋼外殼，全密封安裝；防護等級可達到IP65；●RS485通訊，上位機監(jiān)控，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視；●防孤島保護；直驅(qū)風力發(fā)電機變流器參數(shù)表項目參數(shù)網(wǎng)側(cè)變流器電壓范圍3AC380V±10％網(wǎng)側(cè)變流器頻率范圍50Hz+3%-5%網(wǎng)側(cè)變流器容量5kW網(wǎng)側(cè)變流器額定電流7.5A諧波畸變率<=3%機側(cè)變流器額定電壓380VAC±10％機側(cè)變流器頻率0-110Hz機側(cè)變流器容量5kW機側(cè)變流器額定電流7.5A效率97.2%噪聲＜79.4dB運行溫度-30至+50°CLVRT功能具備LVRT功能,滿足新國標及E.ON2006相關(guān)規(guī)定2.2光伏發(fā)電單元2.1.1概述本智能微電網(wǎng)光伏系統(tǒng)安裝于屋頂，光伏支架采用固定方式，光伏發(fā)電系統(tǒng)裝機容量10kWp,光伏發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備選用天威英利品牌多晶硅光伏電池板，光伏并網(wǎng)逆變器選用國內(nèi)品牌，光伏組件選用單塊容量250Wp。光伏串聯(lián)后直接接入逆變器直流側(cè)，逆變器輸出側(cè)接入智能配電柜，并入微電網(wǎng)。2.1.2系統(tǒng)設(shè)計原則■高效性本項目設(shè)計過程中將充分考慮系統(tǒng)的高效運行，最大限度降低損耗，提高系統(tǒng)發(fā)電效率。■先進性光伏電站能有效運行20年，在進行本項目系統(tǒng)設(shè)計中，將通過優(yōu)化系統(tǒng)配置、選擇國內(nèi)先進的關(guān)鍵設(shè)備，實現(xiàn)智能控制，以保證系統(tǒng)的先進性?！龇€(wěn)定性本系統(tǒng)將采用先進成熟的技術(shù)與設(shè)備，結(jié)合完善的保護措施，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定并網(wǎng)運行。2.1.3、光伏系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備1、光伏組件項目組件采用天威英利品牌多晶硅光伏電池板，固定安裝，防風等級12級，安裝防雷措施，產(chǎn)品獲得TUV、UL、中國鑒衡“金太陽”多項國內(nèi)外權(quán)威認證,擁有25年的質(zhì)量保證。質(zhì)量均達到國際領(lǐng)先水平。光伏組件的參數(shù)如下：電池類型多晶硅峰值功率（Wp）250短路電流（Isc）8.85開路電壓（Voc）37.2工作電壓(Vm)30工作電流(Im)8.2功率溫度系數(shù)(Pm)-0.23%/℃最大功率點電流溫度系數(shù)(Im)+0.08%/℃最大功率點電壓溫度系數(shù)(Voc)-0.3%/℃額定工作溫度(℃)46±2℃工作溫度(℃)-40～+85℃最大風力載荷4.2KPa系統(tǒng)電壓1000V外形尺寸(mm)1650×992×40重量(kg)19.52、并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)逆變器選用組串型并網(wǎng)逆變器，組串型并網(wǎng)逆變器使用一臺10kW并網(wǎng)逆變器，該并網(wǎng)逆變器機殼堅固、易于操作，采用MPPT最大功率跟蹤技術(shù)，保證了系統(tǒng)的高發(fā)電量和長期使用壽命，確保設(shè)備在極端惡劣的情況下仍然能夠正常運行。并網(wǎng)逆變器的參數(shù)如下：直流輸入數(shù)據(jù)最大輸入功率13kW最大直流電壓900VMPPT電壓范圍450-820V最大輸入電流29A輸入連接路數(shù)接線端子交流輸出數(shù)據(jù)額定輸出功率10kVA額定電網(wǎng)電壓400V交流電壓范圍310-450V額定輸出頻率50Hz±5Hz效率最大效率98%歐洲加權(quán)效率97%常規(guī)數(shù)據(jù)工作溫度-25℃-+55℃通信協(xié)議RS485/RS232/以太網(wǎng)/GPRS3、支架設(shè)計本項目光伏支架根據(jù)現(xiàn)場情況及也業(yè)主溝通后再詳細設(shè)計。根據(jù)屋頂情況設(shè)計。2.3氣象監(jiān)測單元自動氣象站具有氣象監(jiān)測多種功能，可對地面生態(tài)環(huán)境及多種氣象要素（溫度、濕度、風速、風向、氣壓、雨量、太陽輻射、光照等）進行定時自動采集，計算，處理，顯示，存儲，通訊以及打印，提高了觀測效率。支持多種網(wǎng)絡(luò)通訊功能，通過RS485接口與微機有線相連進行數(shù)據(jù)通訊。該系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定，檢測精度高，無人職守，抗干擾能力強，軟件功能豐富等方面特點。1、數(shù)據(jù)終端：智能氣候采集器：白色標準規(guī)格機箱，配有液晶顯示漢字與圖形功能的記錄儀1臺2、環(huán)境因子（根據(jù)需要可選配的其他傳感器種類）：光照強度感應(yīng)器；葉片濕度傳感器；雨雪傳感器；二氧化碳傳感器等。3、標準支架和橫欄桿，標高2.3米【可定制其他高度或外觀支架】4、采用智能分析軟件，分析數(shù)據(jù)庫，實行數(shù)據(jù)采集和處理，實行空間定點定位、記錄儀存儲等操作。5、RS-485S數(shù)據(jù)傳輸方式，電腦查看數(shù)據(jù)連接電纜1套（可選配項目：GPRS無線遠程傳輸）6、供電模式：220V或12V,（可選配項目：太陽能供電系統(tǒng)、電池等）7、設(shè)備內(nèi)存額度：286495T8、采集間隔：1～1440分鐘任意設(shè)置9、防水等級，標準機箱IP68防水規(guī)范10、智能采集記錄器：空氣溫濕度傳感器技術(shù)規(guī)格：.空氣濕度測量范圍：0～100%精度±3%分辨率0.1%.空氣溫度測量范圍：-30～70℃精度±0.2℃分辨率0.1℃.響應(yīng)時間：<1S.測量穩(wěn)定時間：1S.工作溫度范圍：-40℃～90℃風向傳感器技術(shù)參數(shù)：.傳感器樣式：尾翼式.測量范圍：0-360°全方位16方位.系統(tǒng)誤差：±3°.工作溫度：-30℃~90℃風速傳感器技術(shù)參數(shù)：.傳感器樣式：三杯式.啟動風速：0.4-0.8m/s.分辨率：0.1m/s.測量范圍：0-30m.系統(tǒng)誤差：±3%.工作溫度：-30℃~90℃雨量傳感器技術(shù)參數(shù)：.測量范圍：0～4mm/min（可在<8mm/min條件下正常工作）.測量誤差：±3%（測試雨強2mm/min）.分辨率：0.2mm.工作環(huán)境：-10～80℃光照傳感器技術(shù)參數(shù)：光線范圍:0～200Klux反應(yīng)時間:1秒環(huán)境溫度：-30～70°C精度：±3%分辨率：0.1Klux2.4微電網(wǎng)穩(wěn)定控制單元2.4.1概況2.4.2微電網(wǎng)穩(wěn)定控制柜參數(shù)輸入電池輸出效率顯示器2.4.3儲能電池組2.4.4蓄電池巡檢系統(tǒng)2.5微電網(wǎng)智能配電柜2.5.1概述本項目采用北變微電網(wǎng)有限公司的MG4000系列微電網(wǎng)智能配電柜，“北京北變微電網(wǎng)技術(shù)有限公司”是一家專業(yè)從事智能電網(wǎng)、微電網(wǎng)業(yè)務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)。位于中關(guān)村上地信息產(chǎn)業(yè)基地。下設(shè)全資子公司“北京新能匯智微電網(wǎng)技術(shù)有限公司”、“北京四方華能電氣設(shè)備有限公司”、“北京龍星瑞達電子設(shè)備有限公司”。公司核心團隊具有多年的電力行業(yè)科研、工程實施、市場運作經(jīng)驗。人員在電力自動化方面有深厚的技術(shù)積累，不僅精通電網(wǎng)一次設(shè)備，而且精通電網(wǎng)二次設(shè)備。對電網(wǎng)監(jiān)控軟件也有深入研究，具有微電網(wǎng)系統(tǒng)豐厚的技術(shù)儲備。每臺智能配電柜內(nèi)設(shè)置5個回路，接入光伏、風機、負荷、儲能。每個回路設(shè)置1臺塑殼斷路器，配置電動操作機構(gòu)及脫扣器；每個回路設(shè)置1臺MG2110微電網(wǎng)專用保護裝置；每個回路設(shè)置1套快速測控裝置；每個回路設(shè)置1臺多功能表。2.5.2MG2110微電網(wǎng)專用保護裝置MG2100系列繼電保護裝置具有以下功能：孤網(wǎng)、并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)換功能當微電網(wǎng)PCC智能快速開關(guān)處于分閘位置時，微電網(wǎng)與外界大電網(wǎng)斷開，本裝置接收到孤網(wǎng)模式信號，工作在孤網(wǎng)模式。當微電網(wǎng)PCC智能快速開關(guān)處于合閘位置時，微電網(wǎng)與外界大電網(wǎng)連接，本裝置工作在并網(wǎng)模式，同微電網(wǎng)控制系統(tǒng)配合，監(jiān)控設(shè)備的運行狀態(tài)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。繼電保護功能具備過流保護、限時速斷保護、速斷保護、功率方向保護、頻率保護、過欠壓保、dF/dt、dV/dt、dI/dt、dS/dt功能等，各段動作電流及動作時間均可獨立整定，保護功能均可投退。具備零序保護功能，采用獨立零序CT。具備快速速斷保護功能，快速速斷出口時間小于10ms。SOE記錄功能可記錄35條事件信息。通信功能提供RS485/232、以太網(wǎng)通信接口及多種標準通信規(guī)約。額定數(shù)據(jù)工作電壓：DC24V、DC220V、AC220V最大相電流：40A最大零序電流：1A頻率：50Hz環(huán)境條件相對濕度：最大不超過100%大氣壓力：70KPa~106kPa事件順序SOE分辨率：≤5ms兩次事件處理能力：≤25ms絕緣耐壓性能對地絕緣電阻＞100MΩ耐壓漏電流＜5mA沖擊電壓承受5kV、1.2μs的雷電波沖擊。2.6智能微電網(wǎng)控制系統(tǒng)2.6.1概述本項目電網(wǎng)控制中心系統(tǒng)采用北京北變微電網(wǎng)技術(shù)有限公司的MG2500型微電網(wǎng)中央控制系統(tǒng)、MG1000型微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)、MG2200型微電網(wǎng)通信控制器。2.6.2硬件構(gòu)成本項目在微電網(wǎng)控制中心設(shè)置1面微電網(wǎng)監(jiān)控柜，柜內(nèi)安裝有：1臺研華工控機作為工作站，配置22寸液晶顯示器；1臺MG200型微電網(wǎng)通信控制器；1套MG2500型微電網(wǎng)中央控制器；監(jiān)控工作站配套MG1000微電網(wǎng)控制軟件。2.6.3網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成微電網(wǎng)控制中心系統(tǒng)采用開放、可靠、易擴展的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，主要包括以下幾個部分：監(jiān)控層：系統(tǒng)根據(jù)項目的實際情況，采用百兆網(wǎng)絡(luò)等多種通信相結(jié)合的方式。光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、智能設(shè)備分別就近接入MG2200微電網(wǎng)通信控制器，通過通信控制器的以太網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)接口接入監(jiān)控工作站，實現(xiàn)對各子系統(tǒng)的集成。MG2500型中央控制器通過以太網(wǎng)接口接入監(jiān)控工作站。中間層：各種智能設(shè)備通過總線形式或以太網(wǎng)形式連接到MG2200微電網(wǎng)通信控制器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的匯聚；微電網(wǎng)快速測控通過內(nèi)部總線形式與MG2500中央控制器，實現(xiàn)中央控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與處理。2.6.4軟件構(gòu)成電網(wǎng)控制中心系統(tǒng)軟件體系架構(gòu)主要由核心軟件平臺、監(jiān)控及高級管理應(yīng)用相關(guān)應(yīng)用軟件模塊組成，并支持二次開發(fā)。軟件平臺和應(yīng)用設(shè)計均遵循開放式的原則，全面遵循國際標準。采用了面向?qū)ο蟮?、組件化的分層、分布設(shè)計思想，真正實現(xiàn)了應(yīng)用業(yè)務(wù)在開放軟件平臺基礎(chǔ)之上的即插即用集成。微電網(wǎng)控制中心系統(tǒng)軟件從數(shù)據(jù)處理邏輯上分為以下三層：數(shù)據(jù)接口層：數(shù)據(jù)接口層位于三層結(jié)構(gòu)的最低層，主要包括前置機(FEP)，F(xiàn)EP是連接數(shù)據(jù)服務(wù)器和子系統(tǒng)的必備設(shè)備。它負責從子系統(tǒng)采集和向子系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)接口專門用于數(shù)據(jù)采集和協(xié)議轉(zhuǎn)換，完成于實時數(shù)據(jù)庫的接口。數(shù)據(jù)處理層：數(shù)據(jù)處理層是數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)管理層。數(shù)據(jù)處理層通過對系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫和商用關(guān)系數(shù)據(jù)庫（SQLSERVER、ORACLE等）的管理提供控制系統(tǒng)的應(yīng)用功能，包括實時數(shù)據(jù)庫環(huán)境，事件服務(wù)器環(huán)境，計算環(huán)境，歷史數(shù)據(jù)環(huán)境，校時服務(wù)器環(huán)境等。實時數(shù)據(jù)庫和商用關(guān)系數(shù)據(jù)庫的維護和管理為其它能量管理、經(jīng)濟運行等高級的應(yīng)用功能的實現(xiàn)提供了保障。人機接口層：人機接口層主要由操作工作站構(gòu)成。操作工作站提供人機界面，使操作員能在這里完成各種監(jiān)控操作。包括數(shù)據(jù)展現(xiàn)功能，如HMI（人機界面）環(huán)境，報表，報警、日志，曲線、報表等，同時包含基于此數(shù)據(jù)開發(fā)的眾多通用或擴展應(yīng)用模塊，包括常規(guī)的監(jiān)控功能和高級應(yīng)用功能。高級應(yīng)用功能包括保障電網(wǎng)的穩(wěn)定高效運行、配網(wǎng)故障處理、結(jié)合新能源發(fā)電、儲能及用戶負荷等多種因素，給出不同的優(yōu)化控制運行策略，實現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟運行等功能。2.6.5MG2500型中央控制系統(tǒng)中央控制器是微電網(wǎng)控制系統(tǒng)的核心設(shè)備之一，配置專業(yè)的邏輯控制軟件包，結(jié)合各回路配置的快速測控模塊，實現(xiàn)對微電網(wǎng)系統(tǒng)的實時模式控制、電源與負荷的實時動態(tài)調(diào)節(jié)，確保微電網(wǎng)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。主要功能如下：數(shù)據(jù)采集及控制中央控制器的測控模塊，可實現(xiàn)對微電網(wǎng)系統(tǒng)進線、分布式電源、儲能、負荷、母線等各回路進行電氣量及開關(guān)位置等信號量的進行采集，可實現(xiàn)對微電網(wǎng)各回路開關(guān)及設(shè)備的控制操作，實現(xiàn)對微電網(wǎng)系統(tǒng)運行狀態(tài)的調(diào)節(jié)。分布式電源調(diào)節(jié)中央控制器可以通過通信接口實現(xiàn)對微電網(wǎng)系統(tǒng)的分布式電源進行調(diào)節(jié)，根據(jù)需要控制各電源的有功、無功出力。儲能單元調(diào)節(jié)中央控制器可以通過通信接口控制儲能系統(tǒng)的輸入、輸出功率，從而滿足微電網(wǎng)運行方式的需要。用電負荷調(diào)節(jié)對負荷實行分級管理，分為一、二、三級負荷；一級負荷（高可靠性負荷）通過儲能系統(tǒng)實現(xiàn)不間斷供電；在孤網(wǎng)運行時，二級負荷由微電網(wǎng)控制系統(tǒng)根據(jù)當時的電源情況、儲能容量、負荷情況決定是否保障供電；必要時三級負荷可切除。微電網(wǎng)運行模式實時控制中央控制器的主控單元，可以根據(jù)調(diào)度指令、系統(tǒng)自動、手動進行微電網(wǎng)運行模式的控制。中央控制器內(nèi)置微電網(wǎng)并網(wǎng)、孤網(wǎng)運行時的控制邏輯，根據(jù)不同的運行工況和控制目標