新能源微电网整体方案 140922Word格式文档下载.docx
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GB/T15543-2008电能质量三相电压允许不平衡度
GB/T12326-2008电能质量电压波动和闪变
GB/T14549-1993电能质量公用电网谐波
GB/T17215.322-2008交流电测量设备特殊要求第22部分：
静止式有功电能表（0.2S级和0.5S级）
GB8702-88电磁辐射防护规定
DL/T5429-2009电力系统设计技术规程
IEC61427-2005光伏能系统（PVES）用二次电池和蓄电池组一般要求和试验方法
二、详细方案设计
1.光伏电池组件
本方案推荐采用多晶硅光伏电池组件250Wp光伏电池组件。
250Wp太阳能电池组件性能参数表
序号
峰值功率（Wp）
峰值电压（V）
峰值电流（A）
开路电压（V）
短路电流（A）
尺寸（mm）
1
250.0
30.16
8.3
38.0
8.85
1650×
992×
35
2.光伏支架设计
（1）安装方式
1）遵循用料省、造价低、坚固耐用、安装方便的原理进行太阳能光伏阵列支架的设计生产和制造。
2）太阳能光伏阵列支架应选用钢材或铝合金材料制造，其强度可承受该地区50年一遇的风载荷（10级）。
3）太阳能光伏阵列支架的金属表面，应镀锌或涂防锈漆，防止生锈腐蚀。
4）太阳能光伏阵列支架的连接件，包括组件和支架的连接件、支架与螺栓的连接件以及方阵的连接件，均用电镀材料或不锈钢钢材制造。
该项目中所有支架采用国标型钢，多点结合，即：
增加钢支架与屋面结构和相关承重结构的连接点，将受力点均匀分布于各承重结构上，各连接点选用特质型钢和不锈钢螺栓连接；
同时所有支架都采用热镀锌，局部外裸部分喷涂氟碳涂料来有效防腐。
（2）光伏电池组件支架及阵列间距设计
根据项目地点及实际情况考虑阵列间距,具体安排支架及施工。
3.光伏发电并网微电网系统
系统并网运行时光伏组件电能通过光伏DC/DC模块再经微电网双向DC/AC变换器输送到电网进行并网运行，同时光伏组件所发电能通过储能DC/DC模块给蓄电池进行充电。
其运行示意图如下：
注：
红色箭头为功率流向示意
（1）光伏DC/DC模块技术要求
额定功率为10kW，且输出功率可调，直流母线额定电压为700V；
1）具有最大功率点跟踪模式（MPPT）及恒压模式；
2）变换效率≥95%、输出电流纹波≤1%；
3）运行温度范围为-20℃~+50℃，防护等级≥IP20，满足室内安装要求，噪声≤55dB；
4）完备的保护功能，具有直流过/欠压保护、直流过流保护、短路保护、接地保护、极性反接保护等保护功能；
5）1.05倍额定容量连续工作，1.1倍额定容量10分钟，1.2倍额定容量1分钟；
6）带RS485接口或以太网接口，支持Modbus或Modbus/TCP通讯协议。
（2）微电网双向DC/AC变换器
1）主要技术参数：
额定功率：
20kVA；
直流母线侧电压：
700V；
效率：
≥95%；
直流纹波：
≤1%；
稳压精度：
≤±
1%；
电压、电流谐波畸变率≤5%；
使用环境条件：
室内环境温度-15℃~50℃，湿度≤90%；
过载能力：
1.05倍额定容量连续工作，1.1倍额定容量10分钟，1.2倍额定容量1分钟；
交流侧电压：
三相四线制400V
保护功能：
支持交直流过/欠压保护，交直流过流保护、短路保护、接地保护等；
通讯方式：
带RS485接口或以太网接口，支持Modbus或Modbus/TCP通讯协议，并免费开放协议。
2）主要功能：
当直流微电网系统并网运行时，变换器平衡直流母线电压，实现交流和直流能量的双向流动；
4.光伏发电离网微电网系统
系统离网运行时光伏组件电能通过光伏DC/DC模块再经微电网双向DC/AC变换器给负荷供电，同时蓄电池通过储能DC/DC模块也给负荷供电。
如果负荷较小时光伏组件同时给蓄电池进行充电，其运行示意图如下：
光伏发电具有一定的间歇性和不确定性，因此光伏发电的电能质量具有一定含量的谐波，容易对电气设备造成损害。
此外在白天光伏发电而没有用电负荷或者用的负荷比较小的情况下容易造成能源浪费，可以选择给蓄电池充电。
同时通过储能系统储存部分电能在光伏系统不能发电或者市电断开的情况下能够及时地为负荷供电。
（1）胶体电池术要求
本方案采用光伏、储能相结合的模式，配置12kWh的储能系统，采用12V，50Ah的胶体电池，共计20块。
型号
额定电压
（V）
额定容量
（Ah）
外形尺寸（mm）
参考重量
（kg）
长
宽
高
总高
6-CN（J）-50
12
50
230
138
212
217
16.2
胶体蓄电池的特点：
胶体电池属于铅酸蓄电池的一种发展分类，最简单的做法，是在硫酸中添加胶凝剂，使硫酸电液变为胶态。
电液呈胶态的电池通常称之为胶体电池。
胶体电池与常规铅酸电池的区别，从最初理解的电解质胶凝，进一步发展至电解质基础结构的电化学特性研究，以及在板栅和活性物质中的应用推广。
其最重要的特点为：
用较小的工业代价沿已有150年历史的铅酸电池工业路子制造出更优质的电池，其放电曲线平直，拐点高，比能量特别是比功率要比常规铅酸电池大20%以上，寿命一般也比常规铅酸电池长一倍左右，高温及低温特性要好得多。
胶体阀控蓄电池的特点：
具有有较长的浮充或循环使用寿命；
具有较大热容，高温循环使用有较高的可靠性；
有很高的充电效率（在相同条件下比AGM电池提高25-30%）；
在欠充电状态循环式，能保持很长的寿命；
深放电循环时，有较好的再充电恢复能力；
优秀的小电流放电能力和恒功率放电平稳可靠；
有良好的大电流冲击放电能力；
固体的电解质无泄漏，更环保。
（2）储能DC/DC技术要求
1）额定功率为10kW，直流母线额定电压为700V；
2）具有最大功率点跟踪功能；
3）变换效率≥95%、输出电流纹波≤1%；
4）运行温度范围为-20℃~+50℃，防护等级≥IP20，满足室内安装要求，噪声≤55dB；
5）完备的保护功能，具有直流过/欠压保护、直流过流保护、短路保护、接地保护及其它必要保护；
6）主要功能:
并网运行时，DC/DC以电流源形式挂在直流母线上，充放电功率可控；
孤岛运行时，DC/DC切换作为主电源稳定直流母线电压；
恒流充电指标：
稳流精度≤1%、电流纹波≤1%；
恒压充电指标：
稳压精度≤1%、电压纹波≤1%
带RS485接口或以太网接口，支持Modbus或Modbus/TCP通讯协议。
5.交流开关柜设计
交流并网柜用于系统并/离网运行时的开关控制和电量的记录与显示。
内部配件主要有塑壳断路器、智能仪表、双向电度表和其它一些保护器件，能实现开关的就地分合控制，并能接收后台指令进行开关的遥控分合闸操作等。
6.系统通信规约
IEC61850提出了一种公共的通信标准，通过对设备的一系列规范化，使其形成一个规范的输出，实现系统的无缝连接。
IEC61850标准是基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准，它是由国际电工委员会第57技术委员会（IECTC57）的3个工作组10,11,12（WG10/11/12）负责制定的。
此标准参考和吸收了已有的许多相关标准,其中主要有:
IEC870-5-101远动通信协议标准；
IEC870-5-103继电保护信息接口标准;
UCA2.0（UtilityCommunicationArchitecture2.0）（由美国电科院制定的变电站和馈线设备通信协议体系）；
ISO/IEC9506制造商信息规范MMS（ManufacturingMessageSpecification）。
变电站通信体系IEC61850将变电站通信体系分为3层:
变电站层、间隔层、过程层。
在变电站层和间隔层之间的网络采用抽象通信服务接口映射到制造报文规范（MMS）、传输控制协议/网际协议（TCP/IP）以太网或光纤网。
在间隔层和过程层之间的网络采用单点向多点的单向传输以太网。
变电站内的智能电子设备（IED,测控单元和继电保护）均采用统一的协议,通过网络进行信息交换。
IEC61850的特点是1）面向对象建模；
2）抽象通信服务接口；
3）面向实时的服务；
4）配置语言；
5）整个电力系统统一建模。
IEC61850建模了大多数公共实际设备和设备组件。
这些模型定义了公共数据格式、标识符、行为和控制,例如变电站和馈线设备（诸如断路器、电压调节器和继电保护等）。
自我描述能显著降低数据管理费用、简化数据维护、减少由于配置错误而引起的系统停机时间。
IEC61850作为制定电力系统远动无缝通信系统基础能大幅度改善信息技术和自动化技术的设备数据集成,减少工程量、现场验收、运行、监视、诊断和维护等费用,节约大量时间,增加了自动化系统使用期间的灵活性。
它解决了变电站自动化系统产品的互操作性和协议转换问题。
采用该标准还可使变电站自动化设备具有自描述、自诊断和即插即用（PlugandPlay）的特性，极大的方便了系统的集成，降低了变电站自动化系统的工程费用。
在我国采用该标准系列将大大提高变电站自动化系统的技术水平、提高变电站自动化系统安全稳定运行水平、节约开发验收维护的人力物力、实现完全的互操作性。
基于国际标准IEC61850协议的要求，特配置通讯管理机一台，满足智能微电网平台的通讯要求。
7.微电网监控系统
1）光伏发电监控
对太阳能光伏发电的实时运行信息、报警信息进行全面的监视，并对光伏发电进行多方面的统计和分析，实现对光伏发电的全方面掌控。
光伏监视和统计图
光伏发电监控可以显示下列信息：
✧可实时显示光伏的当前发电总功率、日总发电量、累计总发电量、累计CO2总减排量以及每天发电功率曲线图。
✧可查看每台光伏逆变器的运行参数，主要包括：
A、直流电压；
B、直流电流；
C、直流功率；
D、交流电压；
E、交流电流；
F、逆变器机内温度；
G、时钟；
H、频率；
I、功率因数；
J、当前发电功率；
K、日发电量；
L、累计发电量；
M、累计CO2减排量；
N、每天发电功率曲线图
✧监控所有逆变器的运行状态，采用声光报警方式提示设备出现故障，可查看故障原因及故障时间，监控的故障信息至少因包括以下内容：
A、电网电压过高；
B、电网电压过低；
C、电网频率过高；
D、电网频率过低；
E、直流电压过高；
F、直流电压过低；
G、逆变器过载；
H、逆变器过热；
I、逆变器短路；
J、散热器过热；
K、逆变器孤岛；
L、DSP故障；
M、通讯失败；
✧可实时对并网点电能质量进行监测和分析：
●能集成环境监测功能，主要包括日照强度、风速、风向、室外温度、室内温度和电池板温度等参量。
●最短每隔5分钟存储一次光伏重要运行数据，包括环境数据。
●故障数据需要实时存储。
2）微电网综合监视与统计
统一监视微网系统运行的综合信息，包括微网系统频率、微网入口处的电压、配电上下网功率、并实时统计微网总发电出力、储能剩余容量、微网总有功负荷、总无功负荷、敏感负荷总有功、可控负荷总有功、完全可切除负荷总有功，并监视微网内部各断路器开关状态、各支路有无功功率、各设备的报警等实时信息，完成整个微电网的实时监控和统计。
8.光伏发电系统防雷及接地
太阳能光伏发电系统的雷电入侵路径，除光伏组件外，还有配电线路、接地线以及它们的组合。
为了保证电力系统的安全运行和光伏发电及电力设施的安全，光伏电站必须有良好的避雷、防雷及接地保护装置。
防雷击的主要措施是安装避雷针，本项目户外设备安装位置在整个环境中不是最高建筑物，所以设计为：
把所有钢结构与整个建筑的防雷网相连，以达防雷的目的。
本项目采取以下防雷电措施：
在光伏系统直流输入处和交流输出处设计了防雷装置，并接地以确保设备的安全，避雷元件分散安装在接线箱内，也安装在配电柜内。
整个系统采用三级防雷措施：
设备级：
组件的铝合金边框以及金属支架通过接地扁钢与屋顶防雷扁钢带可靠焊接；
直流侧级：
直流汇线处采用直流防雷模块，最终与防雷带连接；
交流侧级：
在交流柜内采用交流防雷模块，与电气防雷带连接。
对于系统防雷和安全用电来说，可靠的接地是至关重要的。
本设计中，支架、光伏组件边框以及连接件均是金属制品，每个子方阵自然形成等电位体，所有子方阵之间都要进行等电位连接，并于接地网就近可靠连接，各连接点的接地电阻应小于10欧姆。
机房内的交流配电柜、直流配电柜的外壳及各逆变器的接地端子和机房内的接地体进行牢固的电气连接，各连接点接地电阻应小于4欧姆。
三、设备配置清单
类别
名称
数量
单位
10kW多晶硅光伏发电系统
多晶硅电池组件
40
块
固定支架及施工
套
DC/AC双向变换器
20kW
台
光伏DC/DC控制器
10kW
柜体及附件
JP-6A/1
面
2
储能系统
储能DC/DC控制器
胶体电池
12V，50AH
20
3
交流并网柜
塑壳断路器
4
表计及CT
微电网监控
监控主机
DELL
显示器
通信管理机
WTX-811
微电网监控系统
SMG-8000
5
环境监测仪
6
线缆
电缆
7
土建施工
项
8
调试服务费
9
运费
（四）整体配置清单及价格表
（一）电力配电系统微机保护及综合自动化实验系统
单价（元）
合计（元）
发电部分
发电调速励磁屏
WDJS-8000/FTL
发电同期系统屏
WDJS-8000/FTQ
发电机故障保护屏
WDJS-8000/FQZ
变电部分
变压器故障保护屏
WDJS-8000/BQZ
输电部分
输电线路故障保护屏Ⅰ
WDJS-8000/XQZ1
输电线路故障保护屏Ⅱ
WDJS-8000/XQZ2
配电部分
线路和备自投保护屏
WDJS-8000/XBZ
线路和电动机保护屏
WDJS-8000/XDZ
负载部分
负载箱
XFS-700
10
监控部分
网络智能化综合电力软件
CBZ-8000
合计：
元
（二）10kW光伏并离网发电微电网系统
11
13
14
15
16
17
18
19
土建及施工
（三）计算机
品牌
计算机
联想
R6900
65
（四）合计总价
总计：
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