分布式光储微电网设计及应用研究

2017-10-25 15:29:15 新材料产业　点击量：评论 (0)

微电网作为实现大规模分布式光伏利用的重要途径，规划建设分布式光储微电网，可降低用能系统对大电网的依赖。总体来说，发展分布式光储微电网的意义主要有以下4个方面：第一，平滑光伏发电的输出功率波动。由于光

针对图2所示的拓扑框图，系统参数配置如下：光伏阵列：20kWp，开路电压720V;DC/DC充电控制器：20kW一台;储能系统：铅酸蓄电池72kWh(360V/200Ah);DC/AC变流器：20kW一台;交流负载：本地生活负载，包括空调、照明、做饭等负载。

2.光储容量配置设计

首先本着因地制宜，科学设计的原则，在该应用建筑屋顶250m2，可安装光伏电池版20kWp。接下来关键是要根据光伏及负载情况来确定储能系统的容量及配置。

交流最大负载约为17kW，考虑裕量后以20kW负载计算，满足1h供能需求。储能有效容量约需20kWh，考虑交直流变换的效率，设定为90%，最大充放电深度按照90%计算，系统容量系数取0.8，则需配置容量为20/0.8=25kWh。

直流侧电压需求：方案中DC/AC变流器交流采用了127:380的升压隔离变压器并网，逆变器调制比取0.85，这样直流侧电压Udc≥210V，这决定了储能系统的最低放电截至电压。

考虑到是光储一体化的应用场景，充放电频率按照平均一天一次;充放电电流最大1C。锂离子电池储能系统，单体电池电压为3.2V(标准)，2.5V电压截止。表1列出了满足本系统要求的3种储能系统的配置。

表1 储能系统不同配置设计

3.储能管理系统设计由上述配置方式对比可知，上述方案均选择较大容量的电池单体，每个电池厂家常用电池型号不一，还需特殊考虑。

为了保证单体电池的均衡充放电，必须配置相应的储能管理系统来负责系统的管理，主要功能包括电池运行基本信息测量、电量估计、单体电池间的均衡、数据通信等几个方面，具体如图3所示。

图3 典型锂电储能管理系统架构图

为了完成对整个电池柜的智能化管理和控制，电池管理系统一般分3个层级：电芯管理控制层(CSC)，电池组管理单元(SBMU)和电池能量管理单元(MBMU)。CSC位于电池箱内，完成对电池箱内部单节电池信息的数据采集，并将数据上传给SBMU，同时根据SBMU下发的指令完成电池箱内单体电芯间的均衡。SBMU位于主控箱内，负责电池柜的管理工作，接收电池柜内部CSC上传的详细数据，采样电池柜的电压和电流，进行SOC、SOH计算和修正，完成电池柜预充电和充放电管理，并将相关数据上传给MBMU。

MBMU安装在主控箱内，MBMU负责整个电池系统的运行管理，接收SBMU上传的数据进行分析和处理，与外部设备通过干接点进行交互，并将电池柜系统数据转发给电池系统监控系统显示和保存。

4.运行结果分析

光储微电网系统一方面可以保证系统具有并网与独立运行两种运行模式，另一方面也能平抑光伏发电的波动性，图4是某典型日用于控制并网点处功率恒定的运行曲线。

图4 典型日光储微电网运行曲线

从运行结果来看，分布式光储微电网完全能够平抑光伏等可再生能源的功率短时波动，减少分布式电源功率波动对配电网的冲击。

四、结语

未来“能源互联网”中，将以高压输电线路为“主干网”;而以各种可再生能源组成的微电网作为区域网。“能源互联网”强调的是大量分布式能源，尤其是光伏发电的接入，强调是信息和能量的高速和高效传输，强调的多方能源载体的对等参与市场调节。在“能源互联网”背景下，微电网将取代现有的配电网，成为能源网络构架中非常重要的环节，是大量负荷，分布式能源的接入载体，是实现分散能源利用、接入、消费、生产、管理和调节的综合性网络。（作者：黄小红程鹏志白兆海黄智尚）

原标题:分布式光储微电网设计及应用研究