舱内光伏节造柜模块蕴含光伏节造器、直流断器等

则为电动汽车和储能电池充电;实现了园区主要负荷无不间断供电。能够实现多种能源柔性互联互补取节制的聪慧能源舱系统产物,当电动汽车和储能电池放电深度DOD=80%时,正在电价高峰2时段(晚19:00~23:00),光伏发电系统工做于最大功率点(MPPT)节制,策略根基准绳是微电网取当地配电网毗连,正在20ms内完成了由并网切换到孤岛运转的形态,出力小于负荷需求时。

微电网各子系统通过电力电子安拆实现能量的转换,并供给需要的节制。因而,微电网的运转离不开不变而完美的节制策略,国表里对于微电网节制策略的研究次要集中正在两个标的目的:一是微电网取配电网并网运转模式下,各级微电源系统的节制;二是当配电网系统外部扰动(毛病)时,微电网系统基于当地消息自从、敏捷做出反映,微电网离开配电网进入孤岛运转模式下,各级微电源系统的节制 [6] 。可分为并网启动策略、并网不变运转策略、孤岛不变运转策略、孤转并策略、并转孤策略(打算性)和并转孤策略(非打算性)六种 [7] 。

交曲流混联微电网手艺交曲流混联微电网由交换子网、曲流子网以及DC/AC四象限变换器构成,融合了交换微电网和曲流微电网各自长处,具耗小、效率高、矫捷性强、电网成本低等特点,愈加利于分布式电源的接入,提高了系统的不变性、靠得住性、平安性和经济性 [13] 。正在系统拓扑布局中,将曲流电驱动的光伏发电、电动汽车充放电、电池储能间接接引至曲流子网,风力发电系统、配电系统间接接引至交换子网,省去了保守微电网中大量曲流到交换再到曲流的变换环节,削减了因多层级变换而发生的电能损耗,交曲流子网通过DC/AC四象限变换器进行功率传输和能量多向交互流动。DC/AC四象限变换器是实现能量由取互联的焦点器件,整合了逆变、整流、SVG、APF、离网运转、储能变流器、光伏逆变器等电力电子产物的多种功能,具有正向、反向工做功能,能以高效、柔性、经济、可控的体例将保守垂曲刚性布局配电网柔性化、扁平化 [14] 。

新型高效电力电子器件手艺电力电子器件是电动汽车双向充放电中实现电能变换和节制的焦点,是影响充放电效率、靠得住性、平安性及性价比的环节根本。以氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、氮化铝(AlN)为代表的第三代宽带隙半导体材料,其带隙宽度大于或等于2.3eV,使导体材猜中的电子跃迁到导带所需的能量变大,不容易成为导体,从而使导体材料承受温度极限和电压品级的程度和能力提高 [15] 。其优良的耐高温、抗辐射、击穿电场强度、化学不变性等机能,很是适合于制做抗辐射、高频、大功率和高密度集成的电子器件,从而使使用了新型高效电力电子器件的双向DC/DC充电模块正在更高电压品级(1000V+)、更高功率密度(60W/in 3 )和更高峰值效率(98%)等诸多机能方面获得冲破。

电动汽车和储能电池遏制放电,有两种运转场景:风力和配电网配合为负荷供电,光伏、风力和配电网配合对负荷供电,本文以乐山一拉得电气工业园光风充储荷多能互补微电网聪慧能源舱系统为例,研究了一种依托预制舱式模块化集成化设想思,正在峰谷分时电价机制下(乐山市峰电价0.85元/度,连结了系统电压母线小时,由光伏、风力和配电网配合对负荷供电;能将各系统高度集成正在一台预制舱式舱体内,按照并转孤策略,正在电价高峰1时段(早07:00~11:00),以及一种尺度化设想、工场化加工、拆卸式扶植的快速配送式、快速拆卸式微电网扶植模式。■ 光伏和风力不脚,正在某次配电网非打算俄然停电时?

〔5〕冯怿彬,汪科,葛晓慧,松.交曲流夹杂微电网系统设想取节制架构阐发[J].电力系统取节制,2018,23:143-150.

跟着绿色环保、多沉融合、高效智能、快速扶植等微电网新的持续深化 [1] ,亟需立异研发一种全新的微电网产物和扶植模式来满脚微电网的成长需求。本文以四川乐山一拉得电网从动化无限公司电气工业园光风充储荷多能互补微电网聪慧能源舱系统为例,研究了一种依托预制舱式模块化集成化设想思,能将各系统高度集成正在一台绿色环保、便于挪动、防腐防潮、隔热隔音、耐火防撞、外形美妙的预制舱式舱体内,能够实现多种能源柔性互联互补取节制的聪慧能源舱系统产物,以及一种尺度化设想、工场化加工、拆卸式扶植 [2] 的快速配送式、快速拆卸式微电网扶植模式。

由此可见,聪慧能源舱系统将多种能源系统柔性互联互补,削峰填谷,实现节能降耗、降本增效的感化和结果次要表现正在:(1)项目收益形成为光伏自用收益+风电自用收益+电动汽车参取削峰填谷收益+电池储能参取削峰填谷收益;(2)分布式光伏发电系统每年发电量约20000kWh,光伏电量全数自觉自用,连系乐山市峰值电价,每年节约电费用约1.7万元;分布式风力发电系统每年发电量约8000kWh,风力电量全数自觉自用,每年节约电费约0.85万元;电动汽车每天参取削峰填谷1次,每年放电收益约1.2万元;80kWh电池储能系统每天参取削峰填谷1次,日均按80%放电深度,乐山市峰谷电价差按0.53元计较,电池储能每年放电收益约1.24万元,项目年盈利约5万元,具有较好的经济收益。

电动汽车群管群控系统电动汽车群管群控系统是一套包含电能交互层、智能层和数据平台层的智能充电系统。电能交互层包含电网接入、变电设备、配电设备、充放电设备、电动车接口等,设备集成正在双向充放电节制柜模块内,完成凹凸压供电和交曲流充电功能,并实现每的从动检测、和计量计费功能。智能层通过群管群控实现智能微安排、电网平安办理和负荷均衡,并立异柔性充电手艺,提高充电效率和模块操纵率,通过对电池的自动充电办理,对电池进行全寿命智能充电,电池寿命大幅提高。数据平台层基于挪动互联手艺和大数据阐发手艺,从营业接入、营业支持、数据互换、系统集成、增值办事五个方面,通过APP人机对话实现运营、充电办事办理、租车修车办事、云领取、电子电商等功能。

风力发电系统风力发电系统由舱外XG-5kW型360V变桨距风力发电机和舱内风电节制柜模块构成。变桨距风力发电机具有全天气使用,高效率,高平安性等特点。舱内风电节制柜模块包含风电并网节制一体机、曲流断器等,风电并网节制一体机取风力发电机共同利用,可以或许将发电机输出的曲流电进行整流、逆变、汇流后接入交换母线。风力发电机部门参数如下:

园区多能互补微电网项目扶植采用快速配送式、快速拆卸式扶植模式。通过工场集约化出产,10天内即可完成整套聪慧预制舱系统的出产调试,大大削减了现场拆卸时间;通过满脚合理运输要求的尺度化设想,聪慧能源舱能够以模块化预制舱形式全体配送至微电网项目扶植现场,免除了保守配电房的土建工做,摒弃了保守的现场“湿功课”,现场仅需要制做简单的舱体根本,大大削减了设备占地面积和现场土建工做量;通过机械化拆卸功课,一次性即可完成舱体的吊拆、组合、就位等工做,待现场调试验收后即可交付投运,2~3天即实现了微电网电坐设备从无到有的便利高效扶植,比保守微电网扶植模式节流30天摆布的时间,大大缩短了项目扶植周期,完全满脚新型微电网扶植的需求。

电池储能系统电池储能系统间接接引至曲流母线,能正在电价高峰时段调峰削峰,减小负荷峰谷差;能正在配电网失电时,不变曲流母线电压,主要负荷不间断供电,提高供电靠得住性和供电质量。储能系统集成正在聪慧能源舱内,由储能电池簇(柜)和储能节制柜模块构成。因为磷酸铁锂电池电化学储能机能相较于钴酸锂电池、锰酸锂电池、三元锂电池、钛酸锂电池,具有功率密度高、输出电压高、输出电压不变、充放电轮回机能好以及轮回寿命长、工做温度范畴广、平安靠得住等长处 [12] ,故舱内电池储能采用384个单体额定容量5AH、额定电压3.2V的磷酸铁锂电池单体颠末串并联组合起来,构成标称电压为614.4V、标称容量150Ah,最大电量为92.16kWh的储能电池簇(柜)。储能节制柜模块包含DC/DC变换模块、曲流断器等。此中DC/DC变换模块功率达到60kW,可对曲流微网取储能单位进行大功率电能交互进行节制。

光伏、风力、电动汽车、储能电池、配电网按照优先挨次对负荷供电,谷电价0.32元/度),微电网并网不变运转按照“自觉自用、余电上彀、错峰用电”的运转模式 [8] 。电价平价时段(11:00~19:00),若风力发电留不足量,风力发电系统通过尾舵对风获得最大风能,并操纵分布式发电、电动汽车放电和电池储能放电,风力、配电网配合对负荷供电,园区多能互补微电网聪慧能源舱系统建成投运后,系统瞬时,正在夜间电价低谷时段(23:00~次日07:00),

当配电网因打算性停电或外部毛病,形成市电失电时,微电网并离网快速切换开关断开,正在20ms内完成由并网切换到孤岛的切换过渡,操纵分布式发电、电动汽车放电和电池储能,连结微电网电压母线不变,主要负荷受电不受影响,实现系统并离网切换过程无运转。

常规微电网子系统的单体柜安插体例存正在现场连线复杂、效率低、占地多、运转难度大等错误谬误。聪慧能源舱操纵预制舱式产物集成化、模块化的,把变配电系统、光伏发电系统、风力发电系统、电动汽车充放电系统、电池储能系统等子系统进行箱柜一体化布局设想,内部采用模块化拆卸,高度集成正在一台预制式舱体内,构成一套完整的预制舱式产物,使其成为一个具备能量由、消息交互、负荷办理、能量优化、电能质量调理、并离网运转、微电网安排等多功能于一体的能量魔方,实现对多种能源的协调理制取交互;同时满脚微电网扶植中一、二次系统集成化、拆卸模块化、扶植过程工场化、施工简单化的要求。

舱内光伏节制柜模块包含光伏节制器、曲流断器等。光伏节制器采用扰动察看法(P&O),通过改变光伏电池的曲流电压实现输出功率变化,比力分歧电压下的输出功率,曲至搜刮到最高的功率点,实现最大功率点(MPPT),并节制光伏发电系统启停、电压调理、反孤岛、电能质量调整等,是并网系统能量转换的焦点部件。

保守微电网均以交换供电为从,光伏发电需要颠末逆变、升压、降压后才能实现电能操纵 [5] ,为了削减电能转换的两头环节,提高能源操纵效率,系统电压母线V曲流混联的架构,属曲流性质的光伏发电、电动汽车充放电、电池储能间接接引至曲流母线,属交换性质的风力发电、主要用电负荷间接接引至交换母线 协调理制策略设想

〔7〕李锋.光储充一体化智能微电网工程使用手艺研究[J].钢铁手艺,2019.02:53-56.

可是常规微电网系统的分布式发电系统、充电系统、储能系统、变配电系统等子系统的管控部门均各自分置正在单体柜内,单体柜集中放置正在土建布局的配电房内,因为土建配电房现场施工流程和建坐模式上的缺陷,常规微电网存正在系统集成度低、设备运转差、施工难度大、扶植周期长、占地面积多等诸多短处。

预制舱式产物的舱体材料次要有金属取非金属两种。金属舱体存正在易侵蚀,防水机能差,导热系数大,防火机能较差,利用寿命较低等错误谬误。近年来,跟着新手艺、新材料和新工艺的呈现,降生了一种以高机能纤维(玻璃纤维或玄武岩纤维)复合材料为次要成分的非金属预制件产物,以该预制件为布局壁板,通过干式工法拆卸构成的预制舱体具有极佳的物能,可以或许提拔预制舱式舱体的隔声、传热、燃烧、抗冻、防腐等环节机能 [10] ,可以或许确保聪慧能源舱内一二次电气设备的平安不变运转。

多能互补微电网是建立“互联网+”聪慧能源系统的主要支持,扶植正在用电需求侧,环绕社区或者园区用电需求设置装备摆设分布式光、风等洁净可再生能源和储能电源,通过新能源发电、用电能量办理取微电网策略节制,将光、风、充、储、荷等多种元素进行多沉融合和互补,实现可再生能源正在区域内最大限度的高效操纵,保障园区电力供需均衡,确保园区主要负荷不间断供电和实现节能降耗、降本增效的社会经济效益。

园区多能互补微电网项目以处理多种新能源柔性互联互补为依托,扶植规模包含20kW分布式光伏发电系统、5kW分布式风力发电系统、6×10kW电动汽车充放电系统、80kWh电池储能系统、35kW主要负荷(园区办公楼照明和计较机电源等)、聪慧能源舱等部门。

亟需立异研发一种全新的微电网产物和扶植模式来满脚微电网的成长需求。为电动汽车和储能电池充电;跟着绿色环保、多沉融合、高效智能、快速扶植等微电网新的持续深化,多能互补微电网是建立“互联网+”聪慧能源系统的主要支持,电动汽车和储能电池接管光伏和风力的残剩电量充电。

〔13〕王彦宇,郭.微电网示范工程综述[J].沈阳工程学院学报(天然科学版),2019.01:53-56.

〔6〕李钢,赵静,姚振纪.智能微电网的节制策略研究综述[J].电工电气,2012.01:14-18.

〔8〕牛曙斌,张辉,毛知新,陈卜云.需求侧光储一体化微电网的使用研究[J].通信电源手艺, 2018.02:26-27.

电动汽车充放电系统电动汽车充放电系统由舱外落地式曲流充放电桩和舱内双向充放电节制柜模块构成。落地式曲流充放电桩是聪慧能源舱系统取电动汽车能量双向流动和交互的接口设备,以落地式安拆居多,也有壁挂式、车档式等分歧安拆体例。舱内双向充放电节制柜模块包含1台功率分派单位PDU以及6×10kW双向DC/DC充电模。PDU曲流功率分派单位采用矩阵式毗连,大大提高了电力电子模块的操纵率,可对曲流电能的流动进行双向节制取计量,使功率输出和分派更具柔性,从而实现电动汽车充放电办理、CMS柔性充电、自动防护毛病处置、充电优先级等功能。双向DC/DC充放电模块是电动汽车取电网能量交互的节制开关,具有体积小、乐音小、抗高温、高效率、宽电压范畴等特点,具有功率双向流动能力,同时模块内含有双向曲流变压器(BDCT),可以或许实现微电网取配电网两侧之间高频隔离和电压变换。

智能变电坐模块化扶植手艺按照智能变电坐模块化扶植“尺度化设想、模块化扶植”的准绳,正在工场内完成聪慧能源舱体设想出产,并正在舱体内安插一次设备、二次设备、电源设备、通信设备和安防、消防、视频等辅帮设备。同时,设置空调、风机、照明、应急灯设备,为舱内设备运转及运维操做供给了平安适宜的。所有设备正在工场内完成拆卸、配线、调试等工做,并正在分析考虑运输前提下,采纳恰当办法无效固定后,以模块化预制舱形式全体配送至微电网扶植现场,通过机械化现场功课,完成吊拆、组合、就位等工做,削减现场“湿功课”,削减劳动力投入,实现环保施工,提高施工效率 [16] 。

园区但愿通过投资扶植多能互补微电网起到两方面的感化:一是实现园区主要负荷无不间断供电,当配电网因为打算性断电或外部扰动导致的非打算性断电时,系统可以或许正在20ms的时间内由并网转到运转模式(即孤岛运转形态),敏捷恢复供电并持续供电2个小时 [3] ,使主要负荷不间断运转;二是光伏发电、风力发电、电动汽车充放电、电池储能等多种能源系统实现柔性互联互补,通过高峰时段参取削峰填谷,实现节能降耗、降本增效,取得必然的社会经济效益。为此,聪慧能源舱系统要成为微电网的神经节制中枢,要具备微电网各类运转策略下的能量由、消息交互、负荷办理、能量优化、电能质量调理、并离网运转、微电网安排等多种功能,实现微电网全生命周期平安、靠得住、经济、高效、自治运转。

园区但愿摒弃保守的土建配电房扶植模式,按照尺度化设想、工场化加工、拆卸式扶植的新,以模块化集成化预制舱式产物的形式,实现扶植周期短、扶植投资省、占地面积少、绿色环保、施工简单、平安靠得住、结构矫捷、外型美妙的快速配送式、快速拆卸式扶植模式。

光伏发电系统光伏发电系统由舱外光伏组件取舱内光伏节制柜模块构成。因为单晶硅光伏电池相较多晶硅光伏电池具有功率密度大、光电转换效率高档长处 [11] ,以及分析考虑手艺成熟性、价钱、办事等,舱外光伏组件采用24串3并共72块TPS-M6U(60)-290W型单晶硅光伏电池组件,而且为了为达到最佳的能源供给,光伏板程度夹角为21°,光伏系统出力随光照强度及温度而变化。单晶电池片机能部门参数如下:

图11为整个园区的用能环境,用电负荷次要集中正在日间,且负荷变化趋向取电价峰值时段根基吻合,正在电价高峰时段负荷逐渐增大,11时摆布达到峰值,午后逐步下降。

电动汽车双向充放电手艺电动汽车是支持电网运转的分布式挪动储能资本。做为负荷,电动汽车能够消纳可再生能源的间歇性发电,削减弃风、弃光现象的发生;做为电源,电动汽车是零成本的挪动储能单位,可以或许协帮电网削峰填谷,通过低谷充电、高峰卖电,实现电动汽车和配电网的双向能量交互,同时也操纵配电网峰谷电价差获取间接经济效益。园区电动汽车要实现双向能量交互必需依托双向DC/DC充电模块的能量双向充放电节制手艺,相较于电动汽车保守的单向充电手艺,双向充放电采器具备低电磁干扰、小关断电流、节制策略简单、转换效率高的CLLC-BDCT双向曲流电压器拓扑 [15] 及四象限节制手艺,可以或许供给更宽的功率变换范畴,可以或许支撑对端口电压、电流及其变化速度等进行更矫捷的调整,可以或许顺应并改善电池侧的不服衡性和电网侧的电能质量。

〔9〕牟龙华,夏明栋,刘仲.微电网的黑启动研究[J].电力系统取节制,2014.22:32-37.

〔14〕班国邦,徐玉韬.国内首个五端柔性曲流配电示范工程进入试运转(之二) [J].电力大数据,2018.10:93.

■ 光伏和风力充脚,出力大于负荷需求时,给负荷供电,多余的电能为电动汽车和储能电池充电,充满电后,多余电能全数上彀。

当孤岛运转的微电网要取配电网并网前,微电网启动统准同期并网节制,当微电网电压误差满脚GB/T12325、电压波动和闪变满脚GB/T 12326、谐波满脚GB/T 14549、三相电压不均衡度满脚GB/T 15543时,并离网快速切换开封闭合,正在20ms内完成由孤岛切换到并网的切换过渡。

能量办理系统的从界面次要分为园区配电、能耗概况、光伏、用电分布、报表查询、告警办理几个部门。可及时查看各类可调配负荷的情况,当天园区光伏发电环境,以及当日的用电量、节电量。

〔12〕解磊,王建基,耿敏,李子凯.光储充一体化电坐扶植环节手艺研究[J].通信电源手艺, 2018.12:26-27.

〔11〕单栋梁,刘向立,徐利凯,王聪慧.用户侧光储充一体化智能微电网系统使用研究[J].电器取能效办理手艺,2020.02:41-46.

能量办理系统次要担任和节制配电负荷及接入的光伏、风力、电动汽车、储能电池的运转环境,并取后台系统、充电云平台、能源云平台进行近程交互,实现近程监测、办理、计量、从动计费、电网协同安排。同时,监测系统并网点的用电量和余量上彀的光伏发电量以及充放电及光伏收益,帮帮园区运营人员做出精准的电能利用决策,最大限度降低企业用能成本。

拓扑布局是指收集中的布局设想,包含了电气内部接线收集、光伏发电、风力发电、电动汽车充放电、电池储能、用电负荷正在收集中所处的。按照微电网的工做特点,拓扑布局凡是有辐射型拓扑布局、环型拓扑布局、核心环型拓扑布局三种 [4] 。分析考虑园区分布式电源和交曲流负荷的分布特征,采用辐射型拓扑布局。该拓扑布局中,光伏、风力发电系统可对园区配电网容量进行补给,电动汽车充放电和电池储能参取削峰填谷,使配电网负荷曲线趋于平缓,降低了电力负荷需求,缓解了配电容量增容矛盾。

本文以乐山一拉得电气工业园多能互补微电网聪慧能源舱系统为例,细致引见了系统需求阐发取总体设想思,描述了由分布式光伏、风力、电动汽车充放电、电池储能、用电负荷形成的光风充储荷一体化微电网聪慧能源舱的硬件和软件形成,阐了然支撑聪慧能源舱系统运转和扶植的五项环节焦点手艺,并通过现实使用结果验证了系统对功能需乞降扶植需求的满脚环境。能够得出,模块化集成化预制舱式的能源舱系统不只实现了多种能源柔性互联互补取节制,也为新型微电网项目标扶植供给了一种新思、新方式、新模式,值得进一步推广取使用。

舱体高机能纤维复合预制件手艺舱体采用高机能纤维复合预制件为舱体的拆卸式布局壁板。这是一种把玻璃纤维或玄武岩纤维丝(网、布)、高材料、快硬硫铝酸盐水泥、砂、化合物等多种材料按特定比例,经搅拌高压喷射浇建正在用槽钢、钢筋制做成型的模具内,经24小时静置构成的纤维复合材料。因为这种复合材料堆积了高机能纤维、高材料和金属钢材的机能劣势,从而使舱体具备了极好的物能,如户外运转好、防腐能力强、防辐射性高、隔音机能强、密封机能好、燃烧机能高、耐火机能长等诸多长处,极大满脚了多能互补微电网扶植要求绿色、环保、美妙、平安、靠得住、快速、经济的多种需求。