G光伏储能供电系统方案

沈阳市城市建设职业技术学院太阳能节能系统技术方案二〇一四年十二月十七日一工程概况1.1概述沈阳市城市建设职业技术学院光伏储能供电系统项目将在该学院公用建筑上安装光伏发电系统，光伏组件总装机容量为25kW。年平均发电量约4.1万kWh，光伏系统建设期为四个月，运行期25年。辽宁太阳能研究应用有限公司负责光伏电站的设计及施工安装，项目建成后将有效缓解该校的电力负荷压力。该光伏发电系统由六大部分构成，包括：太阳能电池阵列、储能逆变器、光伏并网逆变器、BMS管理系统、蓄电池、交流负载。系统采用光伏于储能系统混合供电，市电正常情况下由光伏并网系统和市电为负载供电，市电断电时由储能系统和光伏并网系统联合供电。二设计方案设计的供电系统结构如图1所示，包括功率回路和监控回路两部分。功率回路中，储能逆变器首先从电网吸收电能把蓄电池充满，然后进入待机状态。电网有电情况下，光伏组件通过逆变器向负载供电，多余电量可输送给电网或通过防逆流控制器限制发电。电网停电情况下，光伏并网系统、储能逆变系统、负载组成一个微电网。储能逆变器首先启动，建立母线电压和频率，随后并网逆变器投入，联合为负载供电。大电网的检测与系统工作状态的投切转换由智能配电柜完成。监控回路部分集成了对分布式能源的控制技术，包括对分布式电源与储能系统之间的协调控制，电力电子设备的智能控制，分布式电源和负载组成的微网与主网之间的协调控制，基于先进通信技术的控制策略，应用新型供用电保护策略等。通过这些关键技术达到降低电力系统能耗，提高电力系统可靠性和灵活性。图1光伏储能供电系统结构图储能系统用于实现电池与网间能量双向交换，可工作在蓄充模式和蓄电池能量回馈网模式。如图2所示AC/DC模块采用三相高频SPWM整流（逆变）电路，主功率回路由三相逆变桥、驱动电路、直流电容、电抗器、控制电路等组成。装置交流输入设置有软启动电路，装置启动前，首先通过软启动电阻对直流侧充电，当电压建立后再闭合主接触器，随后装置并网运行。AC/DC模块可四象限运行，当电池充电时，将网侧交流电整流成直流电给蓄电池充电，当电池放电时，则将直流电逆变成交流回馈到电网。图2储能系统结构图储能系统通过讯接收后台控制指令，根据功率指令符号及大小控制变流器对电池进行充电或放电，实现对电网有功功率及无功功率的调节。通过CAN接口与电池管理系统通讯，获取电池组状态信息，可实现对电池的保护性充放电，确保电池运行安全。也可采集电网信息，参与电网的电压/无功控制，或作为备用电源使用等。光伏系统的电池组件选用功率250Wp的单晶硅太阳电池板，每串组件由10块电池板构成，共使用100块电池板。这10串电池板通过汇流箱汇流后接入30KW并网逆变器进行逆变。逆变器通过智能配电柜并入三相低压交流电网（AC380V，50Hz），使用独立的N线和接地线。蓄电池使用寿命长、性能更稳定的胶体蓄电池，每块蓄电池容量200AH，电压12V。共安装100块蓄电池，蓄电池系统的电压为240V，每20块串联，5串汇流后接入储能逆变器的储能接口。该光伏储能供电系统并网状态下可为25kw负载供电，离网状态下最大可为49kw负载供电,25年总发电量100万kwh。光伏系统中太阳能电池组件使用寿命可达到25年,2V胶体蓄电池设计寿命10年以上,本案例蓄电池在户内工作，环境条件良好，实际寿命取8.5年计算，寿命期内需更换2次，更换费用3.2万元。太阳能系统总成本包括初始设备费，蓄电池更新费等，由于太阳能离网系统可靠性高,又不消耗常规能源,每年的维修费和运行费基本为零。三主要产品、部件及性能参数1.光伏组件英利250Wp光伏组件性能特点如下：◆使用寿命长，抗老化EVA胶膜，高通光率低铁太阳能专用钢化玻璃，透光率和机械强度高；◆安装简便，配备多功能接线盒，防水、防腐；◆高品质保证，光学、机械、电理等模块测试及后期调整完善，产品通过了ISO9001、IEC61215、UL1703等多项认证；◆转换效率高，晶体硅太阳能电池组件，单体光电转换效率≥15%；◆边框坚固，阳极化优质铝合金密封边框；表1光伏组件技术参数规格型号250W开路电压Voc（V）38.1V短路电流Isc（A）8.71A峰值功率电压Vmpp（V）30.5V峰值功率电流Impp（A）8.2A峰值功率Pmax（W）250W组件实际效率（%）15.3%2.并网逆变器合肥阳光SG30K3并网逆变器具有以下性能：满足德国要求的有功功率降额(100%，60%，30%，0%)功能无功功率可调，功率因数范围超前0.95至滞后0.95最大转换效率98%三电平PWM整流技术高效隔离变压器多语种液晶显示界面，可自由设置运行各种参数完善的保护功能，系统的可靠性更高欧盟CE认证，意大利DK5940认证，金太阳认证表2并网逆变器技术参数直流侧参数最大直流功率33kW最大直流电压450Vdc启动电压240V最低电压220VMPPT电压范围220～380V满载MPPT电压范围220～380V各追踪器最大输入电流150AMPP追踪数量/各追踪器最大并联组串数1/2交流侧参数额定交流输出功率30kW允许电网电压310～450Vac最大交流输出电流47A额定电网电压400V额定电网频率50Hz/60Hz允许电网频率47～51.5Hz/57～61.5Hz最大总谐波失真3%（额定功率时）直流电流分量0.5%（额定输出电流）功率因素范围0.95（超前）～0.95（滞后）系统最大效率（%）94.5%(含变压器)欧洲效率（%）93.5%(含变压器)防护等级IP20夜间自耗电0W运行温度范围-25～+55℃冷却方式风冷允许相对湿度0～95%，无冷凝允许最高海拔2000米显示与通讯通讯协议RS485显示LCD可选通讯方式以太网机械参数外形尺寸(宽*高*深)820*1964*646mm重量582kg3.环境监测仪锦州阳光PC-4型环境监测仪是一款便于携带，使用方便，测量精度高，集成多项气象要素的可移动观测系统。该系统采用新型一体化结构设计，做工精良，可采集温度、湿度、风向、风速、太阳辐射、雨量、气压、土壤温度、土壤湿度、露点等多项信息并做公告和趋势分析，该系统分有线站和无线站两种形式，配合软件更可以实现网络远程数据传输和网络实时气象状况监测，是一款性价突出的小型自动气象站。气象要素通道数型号测量范围分辨率准确度环境温度1路PTS-3-50～+100℃0.1℃±0.2℃相对湿度1路PTS-30～100%0.1%±2%(≤80%时)±5%(80%时)露点1路PTS-3-73～60℃0.1℃±0.2℃风向1路EC-9X0～360°1°±3°风速1路EC-9S0～70m/s0.1m/s±(0.3+0.03V)m/s太阳总辐射1路TBQ-2A0～2000W/m21W/㎡≤5%直接辐射1路TBS-2A0～2000W/㎡1W/㎡≤5%散射辐射1路TBD-10～2000W/㎡1W/㎡≤5%降水量1路L30-999.9mm0.1mm±0.4mm(≤10mm时)±4%（10mm时）表3环境监测仪技术参数4.胶体蓄电池华富胶体蓄电池有以下性能：专利结构：拥有“方便连接的储能蓄电池”专利结构，实现了真正的地埋式安装，避免了极柱腐蚀。卓越恢复性能：采用特殊的专利合金和铅膏配方，深放电后有较强的容量恢复性能。充电接收能力强：采用进口低阻原料和先进的工艺设计，充电末期电流小，具有较强的充电接受能力。使用温度范围宽：-30℃～45℃使用寿命长：采用胶体电解质，无酸液分层现象，使用寿命长。绿色环保：电池配方中不含对环境有污染和不易回收的镉物质，且胶体电解质无泄漏，真正保证了电池的环保和安全。表4胶体蓄电池技术参数大气压力1路QA-1550～1060hPa0.1hPa±0.3hPa电池板温度传感器1路PTWD-2A-50～+100℃0.1℃±0.2℃产品型号额定电压(V)额定容量（Ah/10Hr）外形尺寸（mm）参考毛重（Kg）长宽高总高6-CNJ-2001220052224021924458.35.光伏阵列支架光伏阵列支架设计明细如下：项目名称辽宁城市建设职业技术学院25KW楼顶电站支架编制时间2014/12/17需方单位辽宁省政府采购中心项目明细序号内容规格及技术要求单位数量1菱形侧压块组件C62型侧压块组合套202菱形中压块组件C62型中压块组合套1903轨道C62型Q235轨道L=6.0米套354轨道连接件C62型轨道连接件套305前支座C62型前支座套406斜撑梁C62型Q235轨道L=1.35米套407后支座C62型后支座套408竖撑梁C62型Q235轨道L=0.5米套409三角连接件C62型Q235配套标准件套4010水泥墩(含预埋螺栓套件)C20混凝土300*200*1400套40合计备注：设计：审核：审批：年月日光伏阵列支架效果图如下：图3光伏阵列效果图图4光伏阵列效果图5.电源储能变流器阳光电源储能变流器有以下性能特点：技术领先，全面满足电网或负荷的接入与控制要求具有并网充放电、独立逆变功能，适合各种应用场合具有并网和离网并联功能，良好的扩容性可与多种蓄电池接口，具有多种充放电工作模式可以实时接受系统调度指令和BMS指令，通讯方式有RS485，CAN、以太网无功功率可调，功率因数范围超前0.9至滞后0.9宽的直流电压范围，支持低压220V蓄电池输入具有低电压、零电压穿越功能，从容应对复杂电网情况离网带三相不平衡负荷能力强110%额定输出功率可实现长时间运行高效节能，更集成，更好的客户体验节省设备占地空间，降低电站初期投入正面维护，可靠墙安装，安装维护更方便，降低维护成本防护等级为IP21，具有防滴水功能，具备防凝露功能高效PWM调制算法，降低开关损耗更多优点双电源冗余供电方案提升系统可靠性完善的保护及故障告警系统，更加安全可靠采用动态图形液晶界面，提供友好的操作体验-25℃～+55℃可连续满功率运行适应高海拔恶劣环境，可长期连续、可靠运行加入除湿功能（可选）支持离网主动运行功能适合共直流母线系统和共交流母线系统表5电源储能变流器技术参数直流侧参数最大直流功率55kW最大直流电压670Vdc工作电压范围195～650V（450～650V会根据模块温度降额运行）最低电压190V最大直流电流282A交流侧参数额定功率50kW允许电网电压范围310～450V最大交流输出电流79A额定电网电压400V额定电网频率60Hz允许电网频率57～61.5Hz最大交流侧功率55kVA（长时间运行）最大总谐波失真3%（额定功率时）额定功率下的功率因数0.99隔离变压器具备直流电流分量0.5%额定输出电流功率因数可调范围0.9(超前)～0.9（滞后）独立逆变电压设置范围370V～410V独立逆变输出电压失真度3%(线性负载)带不平衡负载能力100%独立逆变电压过渡变动范围10%以内独立逆变峰值系数（CF）3:1效率最大效率95.5%保护直流侧断路设备断路器交流侧断路设备断路器直流过压保护具备交流过压保护具备极性反接保护具备模块温度保护具备常规数据体积（宽*高*厚）806*1884*636mm重量730kg运行温度范围-30～+55℃停机自耗电40W冷却方式温控强制风冷防护等级IP21相对湿度（无冷凝）0～95%，无冷凝最高海拔6000m（超过4000m需降额）显示屏触摸屏调度通讯方式以太网、RS485BMS通讯方式RS485、CAN通讯协议Modbus7.BMS（蓄电池管理系统）BMS系统对单体电池、电池组、电池堆进行分层、分级、统一的管理，根据各层各级的特性对电池（单体、组、堆）的各类参数及运行状态进行计算分析，实现均衡、报警、保护等有效的管理，使各组电池达到均等出力，确保系统达到最佳运行状态和最长运行时间。BMS的功能特点:采集计算：对电池单体电压、组端电压、充放电电流、单体温度（环境温度)的采集和单体内阻的计算；状态诊断：对电池的单体SOC、SOH、整组SOC、SOH的诊断；无损均衡：特有自主专利技术的均衡电路和均衡策略，可