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科华恒盛张依铃:微电网控制策略与应用

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国储能网 发布时间:2019-10-16 浏览:
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中国储能网讯:2019年10月11-12日,第六届储能技术在分布式能源与微电网中应用高层研讨会”在深圳召开。来自科研机构、设计院、新能源发电企业、电力公司、系统集成商、电池制造企业、电气元器件企业、新能源制造企业、项目承包商、投融资机构等500余人参加了本次会议。

在会上,科华恒盛股份有限公司新能源事业部高级技术经理张依铃女士分享了主题报告《微电网控制策略与应用》,以下为报告实录:

张依铃:各位领导、在座各位同仁上午好!很荣幸代表科华恒盛给大家介绍一下我们在微网上做过的应用和案例。

我汇报的内容主要是四个方面:什么是微网与储能?目前我们在微网上的应用方案,以及我们公司基于微网平台的系列产品,最后跟大家分享一下科华恒盛在海内外做过的微网案例。

在座各位对微网和储能并不陌生,根据有没有电网我们把微网分为独立型微网和并网型微网。目前新能源发电的波动性、间接性,包括客户负载不可控性,微网系统离不开储能系统实现发用的平衡。并网型的微网既可以与外部电网连接,又可以脱离外部电网实现微网独立运行的系统,这样的系统中不可避免的是我们将会使用到并离网的切换技术。

我们与大电网的并联,脱离电网运行时也离不开储能系统,由储能系统作为整个系统的电压源,稳定微网的电压和频率。目前微网一个是可以解决无电地区和弱电地区的供电问题,改善居民的生活条件,也可以提高新能源的渗透率,提高整个地区的供电可靠性。

目前独立型微网的供电模式有两种:一是当地供电距离比较远的情况下,微网以集中建设为主,经过升压和变压实现分散供电集中布局;二是结合客户地理位置进行区域划分分散供电,分散设计的情况下微网比较小,以直流为。科华恒盛在一些大型的海岛项目以交流方案为主,实现分散供电。但是在我们过去的西部无电村的项目中都是以村落为单位进行分散设计。

目前集中供电和分散供电都是有它的优缺点,对于集中供电的容量大,需要用交流母线方案,通过EMS协调各设备的运行,同时集中供电的方案在前期负载不多的情况下存在可用率比较低,因为集中供电,所有微网储能都是集中布局,对于运维管理存在优势。分散供电的单元容量小,是可以做一个复制化的建设,但是它的运维难度相对来说比较高。整个容量比较小的话我们直接采用直流母线的方案,其实可以便于做系统的自平衡,无需EMS系统实现,这样的话整个系统的稳定性相对来说会更高一点。

就像刚刚提到的,我们在微网储能一般走两个技术路线:一是直流微网方案;二是交流微网方案。直流的微网方案中一般基于两种电压平台和两个系列的产品有两种方案,基于348和384伏的平台,大家对UPS比较熟悉是根据UPS进行更新,好处是可以通过UPS的旁路把柴发和市电接入,柴发和市电可以实现0ms切换。储能电池系统直挂电池母线为电池补充能量,整个系统不需要EMS控制实现自平衡,此外产品以模块化设计,偏远地区的维护也有很大的优势。

依托于1000伏的电压平台,使用储能变流器的产品,这个方案的好处,目前大部分的锂电池厂家的电压都可以适配,储能变流器既可以并网也可以离网,后续随着电网逐步完善,也可以离网转并网,进行新应用。

这是直流母线基本的运行模式,一般是由逆变器进行供电,能源主要来自于太阳能光伏发电和电池系统,如果光伏发电比较大的话,光伏发电直接供给负载,多余电量给电池存储,光伏发电不太好的情况下,电池自动补充能量。如果当整个光储系统能量都不足的情况下,我们通过转换到市电或柴发进行供电,这样整个系统就可以实现基本不间断的供电,满足客户的需求。

目前我们在独立型的大电网微网运行中,我们也有交流母线的方案,交流母线的方案比较适合于大容量的项目方案,包括可以接入多种发电源,有柴发,未来的水电站、燃气轮机,现在都是可以与柴发和燃气轮机,可以快速的满足负载应用。有一些应用负载比较特殊,可能出现功率突增,燃气轮机加载比较有限,无法满足负载的突增,我们储能以VSG模式并入我们的设备,储能可以作为快速的频率响应弥补燃气轮机的不足,从而稳定整个母线的电压。当燃气轮机和柴发出现故障和需要维修的时候,储能系统也可以实现无缝的接管负载。这样的系统主要也是依托于交流的光伏逆变器和储能变流器产品。

除此之外,刚才提到一种目前城市里应用比较多的并网型的微网,并网型微网依托于大电网的存在,目前工商业用得比较多,既可以并网设计,也可以依托于我们的储能系统进行离网的应用,包括科华恒盛也会独立配置并/离网切换柜,使整个系统实现10毫秒的切换。

并网运行大家都不陌生,包括自给自足提高光伏的利用率,优先给负载供电,余电可以上网。储能可以做一些峰谷的套利实现收益,可以对上游的变压器进行续量的管理,都是可以做。离网的时候我们可以快速切换至离网系统,由储能支撑母线电压和频率,光储系统独立的运行。包括现在很多城市里的工商业用户,这样的方案可以部分替代UPS的功能。除此之外有些充电桩的设备、光储充也是很流行的概念。

目前基于上述的微网方案,科华恒盛有一系列的微网产品:一是纯离网系列,应用到独立的微网系统中,基于UPS改造的产品,主要包括光伏的MPPT控制器以模块化设计,包括基于UPS改变的离网逆变器,包括有把MPPT控制器和离网逆变器做成一体机进行供货,应用到比较小的离网系统中。我们可以做一些离/并网产品储能变流器等。科华恒盛400伏接入的系统,我们使用隔离型的变压器,对于升压的系统,我们会考虑非隔离型变压器,目前这款非隔离型最大功率做到630千瓦,尺寸也是更新设计到700深的尺寸,这样可以满足面对面放在集装箱里,提高集装箱的功率密度。随着光伏系统1500伏的发展,包括1500伏系统目前在效率上的优势,科华推出1500伏的储能系列产品,单机功率最大可以做到1.5MW,储能的直流变换器,把电池进行DC/DC的直流转换,我们和南方电网配合项目中,就应用了此款产品。

光储一体机,多应用于国外,可以接入光伏也可以接入储能系统,可以实现并网和离网。

光伏系列的产品,目前科华恒盛的光伏系列产品比较丰富,组串集中到集散到1500伏的产品系列都有提供。我们依托于配套软件系统,EMS系统是科华自主研发,应用于海外的微网系统中。

微网系统包括登录界面、系统的拓扑以及点进去可以看到每一个产品的详细信息,包括告警、运维管理,我们都会在EMS系统中做。EMS也是以目前主流的三层架构:一是设备的接入;二是控制层、通讯管理、结合交换机产品;三是控制和策略的实现层。

最后和大家分享一下目前我们科华恒盛在国内外做的微网案例,包括目前在国内外做了很多直流的离网供电,这是我们在非洲喀麦隆做的离网供电,目前系统已经断断续续出货165套的离网系统,系统容量大概是15千伏安到200千伏安不等。

这是尼日利亚光储项目,集成锂电池、离网系统的产品,同时给他们配置柴发做后备电源。

这是科华恒盛运行最久的海外直流项目,乌兹别克斯坦配了1.2MW的光伏,包括储能系统,负载大概是1MW左右,整个系统基于模块化的设计,目前在海外的运行状态良好,基本上不需要海外的售后进行维护。

这是尼日利亚海岛的项目应用,科华恒盛把我们的项目做在各个海岛,这是320度电的锂电池和100千瓦组件,把10个岛屿接入到我们的监控系统。

这是澳大利亚海岛上做的油光互补的离网方案,这个项目中我们提供了两台逆变器,一主一配,更好的提高系统的稳定性。

这是我们配合泰国某边防部队做的,提供十套离网的光伏一体机。

这是我们在朝鲜温湿大棚做的离网系统。还有我们系断断续续出口的300套离网系统,是系西部地区的离网供电项目,目前装机达到20MV。

这是在某文化遗址实现的离网自用电项目,我们基于集装箱进行的设计。

这是在海外马达加斯加的交流母线方案,当地有市电和柴发,科华恒盛有提供光伏系统和储能系统,马达加斯加当地的电力系统很差,电力系统覆盖40%的范围,市电经常性的断电,我们提出提供光伏和储能保证当地最高级办公楼用电的可靠性。并网情况下我们做的策略,最基本的原则是保证60%的电量进行应急供电。并网的情况下,J1闭合,K1闭合,JA闭合,光伏和储能都以并网模式运行,白天光照强的情况下,光伏发电优先给负载,多余的电量给储能充电,光伏发电更强的情况下,把多余的电量反馈至电网。如果白天光伏比较的情况下,储能保持待机状态,光伏发电给负载供电,如果负载供电不足的情况下由市电补充。夜间光伏不发电,储能以并网模式运行,主要的策略是削峰填谷策略,这种策略情况下我们也是保证60%的电量作为应急供电,如果是夜间电价高峰的情况下,如果电池的电量大于60%的情况下,我们就由储能供电给负载,我们做了储能实时跟踪负载的策略,保证储能系统不会向电网反送电。夜间电价平价时,我们保证储能待机负载供电都由市电进行。如果夜间谷价的情况下,由市电带载,同时给储能充电,电池充至60%,40%的电量预留给白天的,否则白天可能出现弃光的现象。

离网应用时,基本原则是减少柴发的使用。此时J1断开,K1闭合,JA闭合。如果光伏发电强,光伏发电给负载供电,多余电量给储能充电,此时储能充电不能充饱,避免负载突卸的情况下,光伏电量无法消纳,一般考虑在SOC70%的条件下进行弃光。若光伏发电差,储能和光伏一起带载,直至储能电池放电至电压保护点。夜间的时候,由储能系统独立带载,直至储能电池放电至电压保护点。

如果整个系统的光储容量不足的情况下EMS柴发启动,此时J1断开,K1闭合,JB闭合,由柴发带。,光伏给储能充到一定电量的情况下,柴发停止带载,或是市电恢复了就关闭柴发,整个系统进入并网的模式。

这是我们在寺庙做的微电网,这个项目在海拔4410米的条件下做的。

这是我们在深圳做的光储充的项目。

这是在宁波奥崎智能微电网项目。

以上就是我的分享,谢谢大家。

关键字:微电网 储能 科华恒盛

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