中國儲能網(wǎng)訊:2019年10月11-12日,第六屆儲能技術在分布式能源與微電網(wǎng)中應用高層研討會”在深圳召開。來自科研機構、設計院、新能源發(fā)電企業(yè)、電力公司、系統(tǒng)集成商、電池制造企業(yè)、電氣元器件企業(yè)、新能源制造企業(yè)、項目承包商、投融資機構等500余人參加了本次會議。
在會上,科華恒盛股份有限公司新能源事業(yè)部高級技術經(jīng)理張依鈴女士分享了主題報告《微電網(wǎng)控制策略與應用》,以下為報告實錄:
張依鈴:各位領導、在座各位同仁上午好!很榮幸代表科華恒盛給大家介紹一下我們在微網(wǎng)上做過的應用和案例。
我匯報的內(nèi)容主要是四個方面:什么是微網(wǎng)與儲能?目前我們在微網(wǎng)上的應用方案,以及我們公司基于微網(wǎng)平臺的系列產(chǎn)品,最后跟大家分享一下科華恒盛在海內(nèi)外做過的微網(wǎng)案例。
在座各位對微網(wǎng)和儲能并不陌生,根據(jù)有沒有電網(wǎng)我們把微網(wǎng)分為獨立型微網(wǎng)和并網(wǎng)型微網(wǎng)。目前新能源發(fā)電的波動性、間接性,包括客戶負載不可控性,微網(wǎng)系統(tǒng)離不開儲能系統(tǒng)實現(xiàn)發(fā)用的平衡。并網(wǎng)型的微網(wǎng)既可以與外部電網(wǎng)連接,又可以脫離外部電網(wǎng)實現(xiàn)微網(wǎng)獨立運行的系統(tǒng),這樣的系統(tǒng)中不可避免的是我們將會使用到并離網(wǎng)的切換技術。
我們與大電網(wǎng)的并聯(lián),脫離電網(wǎng)運行時也離不開儲能系統(tǒng),由儲能系統(tǒng)作為整個系統(tǒng)的電壓源,穩(wěn)定微網(wǎng)的電壓和頻率。目前微網(wǎng)一個是可以解決無電地區(qū)和弱電地區(qū)的供電問題,改善居民的生活條件,也可以提高新能源的滲透率,提高整個地區(qū)的供電可靠性。
目前獨立型微網(wǎng)的供電模式有兩種:一是當?shù)毓╇娋嚯x比較遠的情況下,微網(wǎng)以集中建設為主,經(jīng)過升壓和變壓實現(xiàn)分散供電集中布局;二是結合客戶地理位置進行區(qū)域劃分分散供電,分散設計的情況下微網(wǎng)比較小,以直流為。科華恒盛在一些大型的海島項目以交流方案為主,實現(xiàn)分散供電。但是在我們過去的西部無電村的項目中都是以村落為單位進行分散設計。
目前集中供電和分散供電都是有它的優(yōu)缺點,對于集中供電的容量大,需要用交流母線方案,通過EMS協(xié)調(diào)各設備的運行,同時集中供電的方案在前期負載不多的情況下存在可用率比較低,因為集中供電,所有微網(wǎng)儲能都是集中布局,對于運維管理存在優(yōu)勢。分散供電的單元容量小,是可以做一個復制化的建設,但是它的運維難度相對來說比較高。整個容量比較小的話我們直接采用直流母線的方案,其實可以便于做系統(tǒng)的自平衡,無需EMS系統(tǒng)實現(xiàn),這樣的話整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性相對來說會更高一點。
就像剛剛提到的,我們在微網(wǎng)儲能一般走兩個技術路線:一是直流微網(wǎng)方案;二是交流微網(wǎng)方案。直流的微網(wǎng)方案中一般基于兩種電壓平臺和兩個系列的產(chǎn)品有兩種方案,基于348和384伏的平臺,大家對UPS比較熟悉是根據(jù)UPS進行更新,好處是可以通過UPS的旁路把柴發(fā)和市電接入,柴發(fā)和市電可以實現(xiàn)0ms切換。儲能電池系統(tǒng)直掛電池母線為電池補充能量,整個系統(tǒng)不需要EMS控制實現(xiàn)自平衡,此外產(chǎn)品以模塊化設計,偏遠地區(qū)的維護也有很大的優(yōu)勢。
依托于1000伏的電壓平臺,使用儲能變流器的產(chǎn)品,這個方案的好處,目前大部分的鋰電池廠家的電壓都可以適配,儲能變流器既可以并網(wǎng)也可以離網(wǎng),后續(xù)隨著電網(wǎng)逐步完善,也可以離網(wǎng)轉(zhuǎn)并網(wǎng),進行新應用。
這是直流母線基本的運行模式,一般是由逆變器進行供電,能源主要來自于太陽能光伏發(fā)電和電池系統(tǒng),如果光伏發(fā)電比較大的話,光伏發(fā)電直接供給負載,多余電量給電池存儲,光伏發(fā)電不太好的情況下,電池自動補充能量。如果當整個光儲系統(tǒng)能量都不足的情況下,我們通過轉(zhuǎn)換到市電或柴發(fā)進行供電,這樣整個系統(tǒng)就可以實現(xiàn)基本不間斷的供電,滿足客戶的需求。
目前我們在獨立型的大電網(wǎng)微網(wǎng)運行中,我們也有交流母線的方案,交流母線的方案比較適合于大容量的項目方案,包括可以接入多種發(fā)電源,有柴發(fā),未來的水電站、燃氣輪機,現(xiàn)在都是可以與柴發(fā)和燃氣輪機,可以快速的滿足負載應用。有一些應用負載比較特殊,可能出現(xiàn)功率突增,燃氣輪機加載比較有限,無法滿足負載的突增,我們儲能以VSG模式并入我們的設備,儲能可以作為快速的頻率響應彌補燃氣輪機的不足,從而穩(wěn)定整個母線的電壓。當燃氣輪機和柴發(fā)出現(xiàn)故障和需要維修的時候,儲能系統(tǒng)也可以實現(xiàn)無縫的接管負載。這樣的系統(tǒng)主要也是依托于交流的光伏逆變器和儲能變流器產(chǎn)品。
除此之外,剛才提到一種目前城市里應用比較多的并網(wǎng)型的微網(wǎng),并網(wǎng)型微網(wǎng)依托于大電網(wǎng)的存在,目前工商業(yè)用得比較多,既可以并網(wǎng)設計,也可以依托于我們的儲能系統(tǒng)進行離網(wǎng)的應用,包括科華恒盛也會獨立配置并/離網(wǎng)切換柜,使整個系統(tǒng)實現(xiàn)10毫秒的切換。
并網(wǎng)運行大家都不陌生,包括自給自足提高光伏的利用率,優(yōu)先給負載供電,余電可以上網(wǎng)。儲能可以做一些峰谷的套利實現(xiàn)收益,可以對上游的變壓器進行續(xù)量的管理,都是可以做。離網(wǎng)的時候我們可以快速切換至離網(wǎng)系統(tǒng),由儲能支撐母線電壓和頻率,光儲系統(tǒng)獨立的運行。包括現(xiàn)在很多城市里的工商業(yè)用戶,這樣的方案可以部分替代UPS的功能。除此之外有些充電樁的設備、光儲充也是很流行的概念。
目前基于上述的微網(wǎng)方案,科華恒盛有一系列的微網(wǎng)產(chǎn)品:一是純離網(wǎng)系列,應用到獨立的微網(wǎng)系統(tǒng)中,基于UPS改造的產(chǎn)品,主要包括光伏的MPPT控制器以模塊化設計,包括基于UPS改變的離網(wǎng)逆變器,包括有把MPPT控制器和離網(wǎng)逆變器做成一體機進行供貨,應用到比較小的離網(wǎng)系統(tǒng)中。我們可以做一些離/并網(wǎng)產(chǎn)品儲能變流器等??迫A恒盛400伏接入的系統(tǒng),我們使用隔離型的變壓器,對于升壓的系統(tǒng),我們會考慮非隔離型變壓器,目前這款非隔離型最大功率做到630千瓦,尺寸也是更新設計到700深的尺寸,這樣可以滿足面對面放在集裝箱里,提高集裝箱的功率密度。隨著光伏系統(tǒng)1500伏的發(fā)展,包括1500伏系統(tǒng)目前在效率上的優(yōu)勢,科華推出1500伏的儲能系列產(chǎn)品,單機功率最大可以做到1.5MW,儲能的直流變換器,把電池進行DC/DC的直流轉(zhuǎn)換,我們和南方電網(wǎng)配合項目中,就應用了此款產(chǎn)品。
光儲一體機,多應用于國外,可以接入光伏也可以接入儲能系統(tǒng),可以實現(xiàn)并網(wǎng)和離網(wǎng)。
光伏系列的產(chǎn)品,目前科華恒盛的光伏系列產(chǎn)品比較豐富,組串集中到集散到1500伏的產(chǎn)品系列均可提供。我們依托于配套軟件系統(tǒng),EMS系統(tǒng)是科華自主研發(fā),應用于海外的微網(wǎng)系統(tǒng)中。
微網(wǎng)系統(tǒng)包括登錄界面、系統(tǒng)的拓撲以及點進去可以看到每一個產(chǎn)品的詳細信息,包括告警、運維管理,我們都會在EMS系統(tǒng)中做。EMS也是以目前主流的三層架構:一是設備的接入;二是控制層、通訊管理、結合交換機產(chǎn)品;三是控制和策略的實現(xiàn)層。
最后和大家分享一下目前我們科華恒盛在國內(nèi)外做的微網(wǎng)案例,包括目前在國內(nèi)外做了很多直流的離網(wǎng)供電,這是我們在非洲喀麥隆做的離網(wǎng)供電,目前系統(tǒng)已經(jīng)斷斷續(xù)續(xù)出貨165套的離網(wǎng)系統(tǒng),系統(tǒng)容量大概是15千伏安到200千伏安不等。
這是尼日利亞光儲項目,集成鋰電池、離網(wǎng)系統(tǒng)的產(chǎn)品,同時給他們配置柴發(fā)做后備電源。
這是科華恒盛運行最久的海外直流項目,烏茲別克斯坦配了1.2MW的光伏,包括儲能系統(tǒng),負載大概是1MW左右,整個系統(tǒng)基于模塊化的設計,目前在海外的運行狀態(tài)良好,基本上不需要海外的售后進行維護。
這是尼日利亞海島的項目應用,科華恒盛把我們的項目做在各個海島,這是320度電的鋰電池和100千瓦組件,把10個島嶼接入到我們的監(jiān)控系統(tǒng)。
這是澳大利亞海島上做的油光互補的離網(wǎng)方案,這個項目中我們提供了兩臺逆變器,一主一配,更好的提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
這是我們配合泰國某邊防部隊做的,提供十套離網(wǎng)的光伏一體機。
這是我們在朝鮮溫濕大棚做的離網(wǎng)系統(tǒng)。還有我們系斷斷續(xù)續(xù)出口的300套離網(wǎng)系統(tǒng),是系西部地區(qū)的離網(wǎng)供電項目,目前裝機達到20MV。
這是在某文化遺址實現(xiàn)的離網(wǎng)自用電項目,我們基于集裝箱進行的設計。
這是在海外馬達加斯加的交流母線方案,當?shù)赜惺须姾筒癜l(fā),科華恒盛有提供光伏系統(tǒng)和儲能系統(tǒng),馬達加斯加當?shù)氐碾娏ο到y(tǒng)很差,電力系統(tǒng)覆蓋40%的范圍,市電經(jīng)常性的斷電,我們提出提供光伏和儲能保證當?shù)刈罡呒夀k公樓用電的可靠性。并網(wǎng)情況下我們做的策略,最基本的原則是保證60%的電量進行應急供電。并網(wǎng)的情況下,J1閉合,K1閉合,JA閉合,光伏和儲能都以并網(wǎng)模式運行,白天光照強的情況下,光伏發(fā)電優(yōu)先給負載,多余的電量給儲能充電,光伏發(fā)電更強的情況下,把多余的電量反饋至電網(wǎng)。如果白天光伏比較的情況下,儲能保持待機狀態(tài),光伏發(fā)電給負載供電,如果負載供電不足的情況下由市電補充。夜間光伏不發(fā)電,儲能以并網(wǎng)模式運行,主要的策略是削峰填谷策略,這種策略情況下我們也是保證60%的電量作為應急供電,如果是夜間電價高峰的情況下,如果電池的電量大于60%的情況下,我們就由儲能供電給負載,我們做了儲能實時跟蹤負載的策略,保證儲能系統(tǒng)不會向電網(wǎng)反送電。夜間電價平價時,我們保證儲能待機負載供電都由市電進行。如果夜間谷價的情況下,由市電帶載,同時給儲能充電,電池充至60%,40%的電量預留給白天的,否則白天可能出現(xiàn)棄光的現(xiàn)象。
離網(wǎng)應用時,基本原則是減少柴發(fā)的使用。此時J1斷開,K1閉合,JA閉合。如果光伏發(fā)電強,光伏發(fā)電給負載供電,多余電量給儲能充電,此時儲能充電不能充飽,避免負載突卸的情況下,光伏電量無法消納,一般考慮在SOC70%的條件下進行棄光。若光伏發(fā)電差,儲能和光伏一起帶載,直至儲能電池放電至電壓保護點。夜間的時候,由儲能系統(tǒng)獨立帶載,直至儲能電池放電至電壓保護點。
如果整個系統(tǒng)的光儲容量不足的情況下EMS柴發(fā)啟動,此時J1斷開,K1閉合,JB閉合,由柴發(fā)帶。,光伏給儲能充到一定電量的情況下,柴發(fā)停止帶載,或是市電恢復了就關閉柴發(fā),整個系統(tǒng)進入并網(wǎng)的模式。
這是我們在寺廟做的微電網(wǎng),這個項目在海拔4410米的條件下做的。
這是我們在深圳做的光儲充的項目。
這是在寧波奧崎智能微電網(wǎng)項目。
以上就是我的分享,謝謝大家。