光伏儲能整體設計方案

光伏儲能系統(tǒng)總體技術方案 目錄概述 3設計標準 4儲能電站（配合光伏并網(wǎng)發(fā)電）方案 6系統(tǒng)架構 6光伏發(fā)電子系統(tǒng) 7儲能子系統(tǒng) 7儲能電池組 8電池管理系統(tǒng)(BMS) 9并網(wǎng)控制子系統(tǒng) 12儲能電站聯(lián)合控制調(diào)度子系統(tǒng) 14儲能電站（系統(tǒng)）整體發(fā)展前景 16概述20多年的歷史，早期主要用90Herne1MWBocholt2MW1.2MWh的電池儲能系統(tǒng)，2003Hokkaido30.6MW6MW/6MWh的全釩液流電池（VRB）平抑輸出功率波動。2009EDF600kW/200kWh鋰離子電池儲能中，用于潮流和電壓控制，有功和無功控制。（系統(tǒng)合新能源接入、彌補線損、功率補償、提高電能質(zhì)量、孤網(wǎng)運行、削峰填谷”少資源消耗等方面。設計標準GB21966-2008 鋰原電池和蓄電池在運輸中的安全要求GJB4477-2002 鋰離子蓄電池組通用規(guī)范QC/T743-2006 電動汽車用鋰離子蓄電池GB/T12325-2008電能質(zhì)量供電電壓偏差GB/T12326-2008電能質(zhì)量電壓波動和閃變GB/T14549-1993電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波GB/T15543-2008電能質(zhì)量三相電壓不平衡GB/T2297-1989 太陽光伏能源系統(tǒng)術語DL/T527-2002 靜態(tài)繼電保護裝置逆變電源技術條件GB/T13384-2008 機電產(chǎn)品包裝通用技術條件GB/T14537-1993 量度繼電器和保護裝置的沖擊與碰撞試驗GB/T14598.27-2008 27部分：產(chǎn)品安全要求DL/T478-2001 靜態(tài)繼電保護及安全自動裝置通用技術條件GB/T191-2008 包裝儲運圖示標志GB/T2423.1-2008 2部分：試驗方法試驗A：低溫GB/T2423.2-2008 2部分：試驗方法試驗B：高溫GB/T2423.3-2006 2Cab：恒定濕熱試驗GB/T2423.8-1995 2部分：試驗方法試驗Ed：自由跌落GB/T2423.10-2008 2Fc：振動（正弦）GB4208-2008 外殼防護等級（IP代碼）GB/T17626-2006 電磁兼容試驗和測量技術GB14048.1-2006 1部分：總則GB7947-2006 或數(shù)字標識GB8702-88 電磁輻射防護規(guī)定DL/T5429-2009 電力系統(tǒng)設計技術規(guī)程DL/T5136-2001 火力發(fā)電廠、變電所二次接線設計技術規(guī)程DL/T620-1997 交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合DL/T621-1997 交流電氣裝置的接地GB50217-2007 電力工程電纜設計規(guī)范GB2900.11-1988 蓄電池名詞術語IEC61427-2005 （PVES）求和試驗方法Q/GDW564-2010 儲能系統(tǒng)接入配電網(wǎng)技術規(guī)定QC/T743-2006 《電動汽車用鋰離子蓄電池》GB/T18479-2001地面用光伏（PV）發(fā)電系統(tǒng)概述和導則GB/T19939-2005光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術要求GB/T20046-2006光伏（PV）系統(tǒng)電網(wǎng)接口特性GB2894安全標志（neqISO3864：1984）GB16179安全標志使用導則GB/T178830.2S0.5S級靜止式交流有功電度表DL/T448能計量裝置技術管理規(guī)定DL/T614多功能電能表DL/T645多功能電能表通信協(xié)議DL/T5202電能量計量系統(tǒng)設計技術規(guī)程SJ/T11127光伏（PV）發(fā)電系統(tǒng)過電壓保護——導則IEC61000-4-304-30部分試驗和測量技術——電能質(zhì)量IEC60364-7-7127-712部分：（PV）發(fā)電系統(tǒng)儲能電站（配合光伏并網(wǎng)發(fā)電）方案系統(tǒng)架構（系統(tǒng)（BM以及相應的儲能電站聯(lián)合控制調(diào)度系統(tǒng)等在內(nèi)的發(fā)電系統(tǒng)。系統(tǒng)架構圖如下：儲能電站（配合光伏并網(wǎng)發(fā)電應用）架構圖1、光伏組件陣列利用太陽能電池板的光伏效應將光能轉(zhuǎn)換為電能，然后對鋰電池組充電，通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電對負載進行供電；2、智能控制器根據(jù)日照強度及負載的變化，不斷對蓄電池組的工作狀態(tài)進能送往負載，保證了整個系統(tǒng)工作的連續(xù)性和穩(wěn)定性；4、并網(wǎng)逆變系統(tǒng)由幾臺逆變器組成，把蓄電池中的直流電變成標準的380V市電接入用戶側(cè)低壓電網(wǎng)或經(jīng)升壓變壓器送入高壓電網(wǎng)。5、鋰電池組在系統(tǒng)中同時起到能量調(diào)節(jié)和平衡負載兩大作用。它將光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的電能轉(zhuǎn)化為化學能儲存起來，以備供電不足時使用。光伏發(fā)電子系統(tǒng)略。儲能子系統(tǒng)儲能電池組電池選型原則能電站，儲能電池是非常重要的一個部件，必須滿足以下要求：容易實現(xiàn)多方式組合，滿足較高的工作電壓和較大工作電流；情況下實現(xiàn)對電站負荷的調(diào)度控制；15電站安全運行的故障；5-10倍的充放電能力；較高的充放電轉(zhuǎn)換效率；易于安裝和維護；具有較好的環(huán)境適應性，較寬的工作溫度范圍；主要電池類型比較表1、幾種電池性能比較鈉硫電池全釩液流電池磷酸鐵鋰電池閥控鉛酸電池現(xiàn)有應用規(guī)模等級100kW~34MW5kW~6MWkW~MWkW~MW比較適合的應用場合大規(guī)模削峰填谷、平抑可再生能源發(fā)電波動大規(guī)模削峰填能源發(fā)電波動可選擇功率型或廣泛大規(guī)模削峰填谷、平抑可再生能源發(fā)電波動安全性不可過充電；鈉、硫的滲漏，存在潛在安全隱患安全需要單體監(jiān)控，安全性能已有較大突破重污染土壤和水源能量密度100-700Wh/kg-120-150Wh/kg30-50Wh/kg倍率特性5-10C1.5C5-15C0.1-1C轉(zhuǎn)換效率>95%>70%>95%>80%壽命>2500次>15000次>2000次>300次成本23000元/kWh15000元/kWh3000元/kWh700元/kWh資源和環(huán)保資源豐富；存在一定的環(huán)境風險資源豐富資源豐富；環(huán)境友好資源豐富；存在一定的環(huán)境風險MW級系統(tǒng)占地150-200平米/MW800-1500平米/MW100-150平米/MW(h)150-200平米MW關注點安全、一致性、成本成本一致性一致性、壽命建議方案要為磷酸鐵鋰電池。電池管理系統(tǒng)(BMS)電池管理系統(tǒng)的要求系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運行。BMS的具體功能基本保護功能單體電池電壓均衡功能間誤差小于±30mv。電池組保護功能等。數(shù)據(jù)采集功能（溫度、組端電壓、充放電電流，計算得到蓄電池內(nèi)阻。通訊接口：采用數(shù)字化通訊協(xié)議IEC61850。在儲能電站系統(tǒng)中，需要和調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)進行通訊，上送數(shù)據(jù)和執(zhí)行指令。診斷功能BMS應具有電池性能的分析診斷功能，能根據(jù)實時測量蓄電池模塊電壓、斷模型，得出單體電池當前容量或剩余容量（SOC）的診斷，單體電池健康狀態(tài)（SOH）的診斷、電池組狀態(tài)評估，以及在放電時當前狀態(tài)下可持續(xù)放電時（目前儲能電站無相關標準（SO%8%。熱管理因而，BMS應具有熱管理的功能。故障診斷和容錯若遇異常，BMS應給出故障診斷告警信號，通過監(jiān)控網(wǎng)絡發(fā)送給上層控制系統(tǒng)。發(fā)生故障時，以避免對整組電池運行產(chǎn)生影響。生惡性事故。建議方案均衡保護技術建議能量轉(zhuǎn)移法（儲能均衡。其它保護技術對瞬間的短路的過流狀態(tài)，過流保護的延時時間一般至少要幾百微秒至毫避免短路對電池帶來的巨大損傷。器件實現(xiàn)快速切斷。SOC在測量動態(tài)內(nèi)阻和真值電壓等基礎上，利用充電特性與放電特性的對應關SOC分析鋰電池的放電特性,基于積分法采用動態(tài)更新電池電量的方法,考慮電池自放電現(xiàn)象,對電池的在線電流、電壓、放電時間進行測量；預測和計算電池在SOC的預測值。行相應修正。SOHSOH，同時根據(jù)運行環(huán)境對評估值進行修正。蓄電池組的熱管理透氣孔設計及鋁殼封裝能幫助電芯更好的散熱，可有效防鼓，保證穩(wěn)定。BMS含有溫度檢測，對電池的溫度進行監(jiān)控，如果溫度高于保護值將開啟風機強制冷卻，若溫度達到危險值，該電池堆能自動退出運行。并網(wǎng)控制子系統(tǒng)變器和控制器均可屬于本子系統(tǒng)的一部分。PCS拓撲設計原則符合大容量電池組電壓等級和功率等級；結構簡單、可靠穩(wěn)定，功率損耗低；能夠靈活進行整流逆變雙向切換運行；采用常規(guī)功率開關器件，設計模塊化、標準化；并網(wǎng)諧波含量低，濾波簡單；發(fā)展現(xiàn)狀低壓等級（2kV以下）PCS系統(tǒng)早期一般是采用基于多重化技術GTO器件和拓撲技術的發(fā)展，較高電壓等級（5kV~6kV）PCSIGCTIGBT串聯(lián)。DC/DC+DC/ACDC/DC先將電池DC/ACDC/DCBuck/Boost部化并網(wǎng)接口。建議方案PCS，并聯(lián)接入電網(wǎng)，PCS設計成四2kV，DC/AC變換結構，通過升壓變接入電網(wǎng)。利用多變流器單元并聯(lián)技術進行模塊化、容錯性好和效率高。PCS控制策略控制要求高效安全電池充放電；滿足電網(wǎng)相關并網(wǎng)導則；進行有功、無功獨立調(diào)節(jié)；能夠適應電網(wǎng)故障運行。研究現(xiàn)狀PQPCS的要滿足電池充放電要求，尤其是電網(wǎng)故障情況下的控制。建議方案電流，確保電池組高效、安全充放電；另一方面根據(jù)調(diào)度指令，進行有功、無功控制。出端壓跟隨市電，可以在很低電壓下運行，甚至在輸出端短路時仍可輸出，此時逆變器保持額定的輸出電流不變。系統(tǒng)的重新同步控制。儲能電站聯(lián)合控制調(diào)度子系統(tǒng)應商都具有一套自己的標準,整個儲能電站里運行的規(guī)約就可能達到好幾種。于IEC61850的系統(tǒng)方案。IEC61850是關于變電站自動化系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡和系統(tǒng)的國際標準。制定IEC61850主要目的就是使不同制造廠商的產(chǎn)品具有互操作性,使它們可以方便IEC61850IEC61850的控制系統(tǒng)有利于處理并傳送從儲能電站控制系統(tǒng)到聯(lián)合發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)各種實時信息。100M構。系統(tǒng)層配置：系統(tǒng)層主要實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集、與聯(lián)合發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)通信等功能。實時數(shù)據(jù)采集與聯(lián)合發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)通信：在儲能電站和變電站之間鋪設光纖，將儲能電站的實時數(shù)據(jù)、故障信息等上傳到聯(lián)合發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)；同時接受聯(lián)合發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)的控制命令。設備層配置設備層由電池管理系統(tǒng)（BMS）及其智能組件、能量管理系統(tǒng)（PCS）及其智能組件、配電系統(tǒng)保護測控裝置等。電池管理系統(tǒng)（BMS）及其智能組件：電池管理系統(tǒng)（BMS）對整個儲能系統(tǒng)的安全運行、儲能系統(tǒng)控制策略IEC61850協(xié)議通過光以太網(wǎng)的目的。能量管理系統(tǒng)（PCS）及其智能組件：能量管理系統(tǒng)（PCS）實現(xiàn)對電池充放電的控制，滿足儲能系統(tǒng)并網(wǎng)要運行，實現(xiàn)有功、無功獨立控制。另外，在電網(wǎng)故障條件下，研究多儲能PCSPCS需要IEC61850協(xié)議通過以PCS。配電系統(tǒng)保護測控裝置：采用數(shù)字化保護測控一體化裝置，采用直接對常規(guī)互感器采樣的方式完