天津中新生生態(tài)城智能營業(yè)廳風光儲微網方案設計

1、生態(tài)城智能營業(yè)廳風光儲微網方案設計2010-7-291. 風光儲微網總體設計方案1.1 設計技術原則（1）微網能統(tǒng)一管理其內部所有分布式電源和負荷。在配電網發(fā)生故障時，微網無縫切換至孤島運行模式，在該模式下各分布電源不必退出運行而繼續(xù)發(fā)電，保持對微網內負荷的穩(wěn)定供電。（2）微網內分布式電源總容量不宜超過上一級變壓器供電區(qū)域內最大負荷的25%。分布式電源并網點的短路電流與分布式電源額定電流之比不低于10。（3）微網內分布式電源向當?shù)亟涣髫撦d提供電能和向電網發(fā)送電能的質量，在諧波、電壓偏差、電壓不平衡度、電壓波動和閃變等方面應滿足相關的國家標準。（4）為保障人身設備的安全，微網內分布式電源宜采用t

2、n-c-s接地型式，并應裝設終端剩余電流保護。（5）微網必須具備與電網調度機構之間進行數(shù)據通信的能力，能夠采集微網的電氣運行工況，上傳至電網調度機構，同時具有接受電網調度機構控制調節(jié)指令的能力。微網與電網調度機構之間通信方式和信息傳輸應符合q/gdw 382-2009配電自動化技術導則的相關要求，包括遙測、遙信、遙控、遙調信號，提供信號的方式和實時性要求等。1.2 微網系統(tǒng)構成生態(tài)城智能營業(yè)廳低壓配電網通過10kv雙回線與配電系統(tǒng)相連，配變?yōu)?*500kva，主要以照明負荷及少量動力負荷作為負載。微網容量配置：微網容量配置原則是盡量使微網內的多余電力不倒送到主網，且盡可能的增加可再生能源的容量

3、。項目擬建光伏30kwp，風電5kw，同時擬建25kw*2h儲能，選取智能營業(yè)廳內約25kw的辦公負荷和照明負荷構成0.4kv低壓微網。微網內光伏和風電最大發(fā)電容量為35kw，考慮到光伏和風電受陽光和風力條件的約束一般難以達到滿發(fā)，將微網內最大負荷配置為微網內最大發(fā)電容量的70%，即25kw。由于微網內光伏和風電均為間歇性電源，為了保證在光伏電池和風電在不發(fā)電時微網能獨立為其內部負載供電，所選取的儲能容量必須與微網內最大負荷相當，因此配置25kw*2h的儲能系統(tǒng)。當微網并網運行時，若光伏與風電發(fā)電量大于微網內負荷，則將多余功率存儲到儲能系統(tǒng)中，若光伏與風電出力減小或者不出力時，則可釋放儲能單元

4、的部分電能。當微網孤島運行時，通過對儲能系統(tǒng)進行充放電控制，可實現(xiàn)分布式發(fā)電系統(tǒng)與微網內負荷的實時平衡，從而保證微網穩(wěn)定的孤島運行。智能營業(yè)廳微網結構設計如下圖所示：圖2-1 智能營業(yè)廳微網結構示意圖為了保證微網在孤島模式下的平穩(wěn)運行，應根據內負荷的實際無功需求在微網內配置足夠容量的無功補償設備，以保證微網的孤島狀態(tài)下能保持電壓的穩(wěn)定。2. 光伏系統(tǒng)建設方案2.1 設計建設原則 太陽能組件的放置位置在樓頂上； 周圍的建筑物全年不遮擋整個太陽能系統(tǒng)； 盡量縮短到并網點距離，以減少輸電損失。太陽能組件到并網點的距離一般不超過150m。 樓頂要做好防雷措施，并符合行業(yè)標準民用建筑電氣設計標準（jgj

5、16-2008）中關于建筑物防雷措施的相關要求。2.2 光伏系統(tǒng)設計方案由于該方案中光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量只有30kw，因此可將光伏陣列匯流后通過1臺30kw逆變器接入380v交流電網。光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網示意圖如下：圖3-1 光伏發(fā)電系統(tǒng)并網示意圖光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成包括： 光伏電池組件及其支架； 光伏陣列防雷匯流箱； 直流防雷配電柜； 光伏并網逆變器； 環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng) 系統(tǒng)的通訊監(jiān)控裝置； 系統(tǒng)的防雷及接地裝置； 土建、配電房等基礎設施； 系統(tǒng)的連接電纜及防護材料。2.2.1 太陽能光伏組件 太陽能光伏組件選型（1）非晶光伏組件、晶硅光伏組件與多晶硅光伏組件的比較非晶硅薄膜太陽能電池的成本低，便于

6、大規(guī)模生產，但由于其光學帶隙為1.7ev，使得材料本身對太陽輻射光譜的長波區(qū)域不敏感，限制了非晶硅太陽能電池的轉換效率。此外，其光電效率會隨著光照時間的延續(xù)而衰減，即所謂的光致衰退s-w效應，使得電池性能不穩(wěn)定。而多晶和單晶薄膜電池由于效率高于非晶硅薄膜電池，也不存在效率衰退問題，建設投資收益遠遠高于非晶材料太陽能電池，因此晶硅光伏組件逐漸占據了市場的主導地位。單晶硅太陽能光伏組件具有電池轉換效率高的特點，商業(yè)化電池的轉換效率在15%左右，其穩(wěn)定性好，同等容量太陽能電池組件所占面積小，但是成本較高，每瓦售價約2025元。多晶硅太陽能光伏組件轉換效率略低于單晶硅，商業(yè)化電池的轉換效率在13%15

7、%，在壽命期內有一定的效率衰減，但成本較低，每瓦售價約1620元。單晶硅和多晶硅組件使用壽命均能達到25年，其功率衰減均小于15。（2） 推薦組件根據性價比本方案推薦采用多晶硅光伏電池組件240wp太陽能光伏組件，該組件為國產封裝組件，必須經過cqc金太陽認證。表3-1 太陽能組件基本參數(shù)峰值功率240wp轉換效率16.94%峰值電壓29.4v峰值電流8.16a開路電壓36.5v短路電流8.5a最高系統(tǒng)電壓 dc 1000v重量19.93kg（不同廠家可以不同）外形尺寸164099250mm 太陽能光伏組件串并聯(lián)方案本項目光伏并網逆變器選用30kw逆變器，其直流工作電壓范圍為440vdc800

8、vdc（詳見下文“光伏逆變器選型”）。為防止溫度的變化導致直流輸入電壓的變化，一般取最佳直流電壓工作點為電壓范圍的中間值，以取最佳工作電壓為620vdc考慮。太陽能光伏組件串聯(lián)的組件數(shù)量ns ： （式中29.4v為光伏組件的峰值電壓）單列串聯(lián)功率p：30kw逆變器需要配置太陽能電池組件單列并聯(lián)的數(shù)量np ：所以，太陽能光伏電伏陣列單元設計方案為：需安裝的太陽能電池組件個數(shù)30000/240=125塊。排列方式為21串6列，采用2個匯流箱，每3列并入1個匯流箱輸入逆變器。 太陽能光伏陣列的布置根據當?shù)貧庀缶痔峁┑奶柲茌椛鋽?shù)據，按上述公式計算天津市不同傾斜面的太陽輻射量，經驗數(shù)據表明，光伏組件的

9、安裝傾角和本地的地理緯度密切相關。計算表明，天津市緯度3834，傾角等于34.8時全年接受到的太陽能輻射能量最大，比水平面的數(shù)值高約20%。太陽能光伏陣列安裝傾角為30。光伏電池組件每3列安裝在一個平板上，為了避免陣列之間遮陰，光伏電池組件陣列間距應不小于d：式中為當?shù)氐乩砭暥?在北半球為正，南半球為負)，h為陣列前排最高點與后排組件最低位置的高度差）。根據上式計算，求得：實際工程應用時取光伏電池組件前后排陣列間距3.3米。 具體光伏陣列示意圖如下圖所示。圖3-2 光伏間距設計太陽能光伏組件陣列每塊平板排列面布置如下圖所示：圖3-3 光伏組件平板排列面布置圖 總占地面積計算30kwp光伏發(fā)電場

10、由6列（每3列安裝在一個平板上）太陽能光伏陣列構成，前后排陣列間距3.3米。占地面積約(1.67+0.05)*21*(3.3+2*2.598)=306.9平方米。2.2.2 光伏逆變器光伏并網逆變電源是光伏并網發(fā)電系統(tǒng)的核心組成部分，它將太陽能發(fā)出的直流電能轉化為交流電能饋入電網。本項目光伏發(fā)電系統(tǒng)配置1臺額定容量為30kw的并網逆變器。 性能特點選用的光伏并網逆變器建議選用32位專用dsp控制芯片，主電路采用智能功率ipm模塊組裝，運用電流控制型pwm有源逆變技術和優(yōu)質進口高效隔離變壓器，可靠性高，保護功能齊全，且具有電網側高功率因數(shù)正弦波電流、無諧波污染供電等特點。并網逆變器應滿足的主要技

11、術性能特點如下： 采用32位dsp芯片進行控制； 采用智能功率模塊（ipm）； 太陽電池組件最大功率跟蹤技術（mppt）； 50hz工頻隔離變壓器，實現(xiàn)光伏陣列和電網之間的相互隔離； 有直流輸入手動分斷開關，交流電網手動分斷開關，緊急停機操作開關； 有先進的孤島效應檢測方案； 有過載、短路、電網異常等故障保護及告警功能； 直流輸入電壓范圍(450v820v)，整機效率高達95%以上； 人性化的lcd液晶界面，通過按鍵操作，液晶顯示屏(lcd)，可清晰顯示實時各項運行數(shù)據，實時故障數(shù)據，歷史故障數(shù)據（大于50條），總發(fā)電量數(shù)據，歷史發(fā)電量（按月、年查詢）數(shù)據； 可提供ethernet（以太網）遠

12、程通訊接口，ethernet（以太網）接口支持tcp/ip協(xié)議，支持動態(tài)(dhcp)或靜態(tài)獲取ip 地址。并網逆變器推薦的主要技術參數(shù)如表3-2所示。表3-2 30kw光伏并網逆變器性能參數(shù)表額定功率30kw隔離方式工頻變壓器允許電池最大方正功率33kw最大開路電壓850vdc太陽電池最大功率點跟蹤（mppt）440800 vdc最大效率94.5%總諧波電流thd(iac)0.99 (半功率以上)mppt精度99%夜間自消耗電能20w直流電壓波紋vpp 10%防護等級ip20 (室內)通訊接口以太網使用環(huán)境溫度-20+50使用環(huán)境濕度095% (不結露)參考尺寸 (深寬高，單位mm)600 8

13、00 1600 參考重量 (kg)420kg目前光伏并網逆變器應用較多的是德國sma，美國的power-one，奧地利的fronius，國內的陽光電源等，這些牌子的逆變器規(guī)格都比較多。2.2.3 環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)在太陽能光伏發(fā)電場內配置1套環(huán)境監(jiān)測儀。實時監(jiān)測總輻射（ghi）、環(huán)境溫度（tempa）、電池板表面溫度（tempb）、風速（ws）、風向（wd）五個參數(shù)。環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)由以下幾個部件構成： 采集控制器 總輻射儀 風速傳感器 風向傳感器 環(huán)境溫度傳感器 表面溫度傳感器 風速風向采集器 總輻射采集器 防輻射罩 風桿支架總成 通訊接口 電源系統(tǒng)通訊接口可接入并網監(jiān)控裝置的監(jiān)測系統(tǒng)，實時記錄環(huán)境數(shù)

14、據。環(huán)境監(jiān)測裝置如下圖所示。圖3-4 光伏電站環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)2.3 與微網集中控制器的接口在微網中，要求光伏逆變器能與微網集中控制器進行快速的信息交互。在運行時，光伏逆變器能夠將目前的重要運行信息上送集中控制器，并能接收集中控制器的有功和無功調節(jié)命令并正確執(zhí)行，以保證在孤島運行時，集中控制器能夠對所有的發(fā)電設備和負荷進行統(tǒng)一分析和調度，完成孤島運行時微網內部的功率平衡。由于本項目中選取的光伏逆變器的輸出僅為最大功率跟蹤結果而不能任意調節(jié)，因此微網集中控制器只能控制光伏逆變器的投入或切除。光伏逆變器與微網集中控制器的通訊接口圖如下圖所示。光伏逆變器通過以太網后接入微網集中控制器，同時與光伏逆變器配

15、套的環(huán)境監(jiān)測裝置也采用以太網接口將測控信息上送微網集中控制器，微網集中控制器通過控制斷路器來實現(xiàn)投入或切除光伏逆變器。圖3-5 光伏逆變器與微網的通訊架構3. 風力發(fā)電系統(tǒng)建設方案3.1 風力發(fā)電機組成及并網方式本項目中風力發(fā)電系統(tǒng)的容量只有5kw，因此可選用風能利用率較高、工作風速區(qū)域寬的小型風力發(fā)電機，如下圖所示。圖3-6 5kw風力發(fā)電機外形圖小型風力發(fā)電系統(tǒng)效率很高，但它不是只由一個發(fā)電機頭組成的，而是一個有一定科技含量的小系統(tǒng)。本項目的風力發(fā)電系統(tǒng)可采用風力機直接驅動低速交流發(fā)電機經變頻器的并網方式，風力發(fā)電系統(tǒng)由風輪、發(fā)電機、整流逆變裝置組成，如下圖所示：圖3-7 風力發(fā)電系統(tǒng)并網

16、示意圖1. 風輪：風輪由葉片、轉體和尾翼組成。葉片用來接受風力并通過發(fā)電機轉換為電能，一般采用3葉片，應具有內阻尼大、動態(tài)特性好、韌性好，使用可靠不變形的特點；尾翼使葉片始終對著來風的方向從而獲得最大的風能；轉體能使機頭靈活地轉動以實現(xiàn)尾翼調整方向的功能。2. 發(fā)電機：國內目前裝機的電機一般分為異步型風力發(fā)電機和同步型風力發(fā)電機兩類。其中異步型風力發(fā)電機包括籠型異步發(fā)電機和雙饋異步發(fā)電機，同步型風力發(fā)電機包括永磁同步發(fā)電機和電勵磁同步發(fā)電機。異步發(fā)電機雖然成本較低，但必須與同步發(fā)電機并列運行或接入電網運行，由同步發(fā)電機或電網提供自身所需的勵磁無功，因此異步發(fā)電機是電網的無功負載，調壓能力很弱。

17、微網在孤島運行時需要分布式電源具有較強的調壓能力，因此微網中的風力發(fā)電機采用同步型電機是比較合適的。風力發(fā)電機有別于普通電機，它是超低速電機，每分鐘達到100-400轉即能達到設計功率(視型號)，而這么低的轉速用普通的電機是發(fā)不出電的。風力發(fā)電系統(tǒng)中的低速交流發(fā)電機，其轉子的極數(shù)大大多于普通交流同步發(fā)電機的極數(shù)，因此這種電機的轉子外圓及定子內徑尺寸大大增加，而其軸向長度則相對較短，為了簡化電機的結構，減小發(fā)電機的體積和質量，采用永磁體勵磁是有利的。因此建議本項目的風力發(fā)電機采用永磁同步發(fā)電機。3. 整流逆變裝置：由于igbt（絕緣柵雙極型晶體管）是一種結合大功率晶體管及功率場效應晶體管兩者特點

18、的復合型電力電子器件，它既具有工作速度快，驅動功率小的優(yōu)點，又兼有大功率晶體管的電流能力大、導通壓降低的優(yōu)點，因此在風力發(fā)電系統(tǒng)中多采用igbt逆變器。3.2 風力發(fā)電機選購建議建議選購永磁同步發(fā)電機型的風力發(fā)電機，逆變器選用igbt逆變器。小型風力發(fā)電系統(tǒng)的參考技術參數(shù)如下表所示：表3-1 小型風力發(fā)電系統(tǒng)的參考技術參數(shù)額定功率5kw最大功率6kw額定風速8 m/s啟動風速3 m/s工作風速3-20 m/s安全風速40 m/s輸出電壓220 v風輪直徑6 m塔架高9 m頂部質量 ( 不含塔桿 )285 kg（不同廠家可以不同）塔架類型 / 質量159*5拉索鋼管使用壽命15-20年3.3 風

19、力發(fā)電機安裝地點選擇 安裝地點的氣象因素眾所周知，風力發(fā)電機能將風能轉換成電能，一年中風力發(fā)電機發(fā)電量的大小直接取決于安裝地點的風況。風力發(fā)電機安裝地點要考慮的氣象因素包括：1）年平均風速根據實踐經驗和對宏觀風速資料的分析研究，戶用型風力發(fā)電機組安裝地點的年平均風速不宜低于3.03.5m/s，如果能滿足該條件，就能保證當?shù)氐娘L力發(fā)電具有一定的經濟性。2）風速頻率分布曲線如果當?shù)仫L況是一條比較平緩的風速頻率分布曲線，說明當?shù)匾荒曛酗L速的日變化、月變化都相對較小，有效風速小時數(shù)較長，有利于用戶對電能的充分利用。3）無強烈的旋風和切變風力發(fā)電機最容易遭受旋風和切變風速的破壞，風速與風向的劇烈變化，不

20、僅使風力發(fā)電機出力發(fā)生劇烈波動，而且會使機組葉片承受強烈的振動和應力，輕則極大降低風力發(fā)電機的使用壽命，重則會使及其損壞，因此風力發(fā)電機應避開設在有這種風況特點的地點。 安裝地點選擇本項目中的風力發(fā)電機可安裝在營業(yè)廳屋頂。如果營業(yè)廳周圍有較高大的障礙物，則要注意：第一，風機要安裝在主風向的上游；第二，與障礙物（周圍房屋）的距離應盡量保持在風力發(fā)電機組直徑的5倍以上；第三，機組塔架應盡量高出障礙物1倍的機組直徑。4. 儲能系統(tǒng)建設方案4.1 蓄電池選購建議電力系統(tǒng)蓄能技術主要有抽水蓄能、壓縮空氣、飛輪蓄能、超導蓄能、超級電容、鉛酸電池、鋰電池、鈉硫電池、液硫電池等方式。隨著智能電網、微網技術的發(fā)

21、展，制熱、制氫、制冷等新儲能方式亦在一些實驗項目中出現(xiàn)。各種蓄能技術的規(guī)模和技術成熟度如圖4-1所示。圖4-1 蓄能技術蓄能規(guī)模及技術發(fā)展成熟度各種儲能技術在其能量密度和功率密度方面均具有不同的表現(xiàn)，同時電力系統(tǒng)對儲能系統(tǒng)不同應用提出了不同的技術要求，很少能有一種儲能技術可以完全滿足在電力系統(tǒng)中的各種應用，因此，必須兼顧雙方需要求，選擇匹配的儲能方式。目前比較典型的幾種儲能方式應用在光伏并網發(fā)電中的特性對比如下表所示：表4-1 各種儲能方式特性對比綜合比較各種儲能類型在新能源分布式發(fā)電領域的應用特點，鋰離子電池在應用成熟度和能量效率等方面，均比較適合本項目的設計要求，而且考慮到場地因素的制約，

22、電池也宜選用能量密度比較高的鋰電池。目前應用較為成熟的鋰離子電池有磷酸鐵鋰電池、鈷酸鋰電池和錳酸鋰等。磷酸鐵鋰電池相對于其他鋰電池，雖然能量密度相對較低，但安全性和耐高溫性能較好，造價也比其他鋰電池低。因此，建議本項目采用磷酸鋰離子電池。4.2 蓄電池組及逆變器儲能系統(tǒng)電池組部分由25kw*2h磷酸鋰離子電池模塊組成。選用80ah、工作電壓為3.2v的單體，則所需的單體數(shù)量nd為：25kw*2h蓄電池由196節(jié)80 ah電池單體串聯(lián)而成則蓄電池組的額定電壓vr為蓄電池組額定工作電壓為627.2v，正常工作電流80a，可輸出最大功率25kw，共需要196塊單體3.2v的80ah電池。蓄電池組的逆

23、變器采用1臺額定容量為25kw的并網逆變器。逆變器選型和要求同光伏逆變器。4.3 儲能裝置的接入和安裝 儲能裝置安裝的原則- 蓄能電池接入地點一般選擇離重要負荷電氣距離近；- 便于安裝和維護的地方；- 選擇具有公共安全隱患的電池組時，應遠離人群、建筑集中的地方。 設備及接入方案結合智能營業(yè)廳的電氣負荷分布和建筑條件，選擇將儲能設備安裝在營業(yè)廳的頂層靠近外墻的設備間。儲能電池通過逆變器接入微網0.4kv母線上。儲能電池柜采用25kwh電池柜1個，規(guī)格為：2.2m0.81.2m，總重量約500kg。 土建條件l- 墻壁需三面加厚、一面泄力，泄力墻向樓外；- 樓板應有較強的承重能力；l- 遠離生活區(qū)

24、，設備噪音65分貝；l- 除變電站一般要求外，室外安放沙箱；l- 工作環(huán)境10-40之間為宜；l- 與墻面距離1m左右（調試、檢修和通風）；l- 濕度、污穢等級、信號干擾等方面按電站一般要求。4.4 儲能充放電控制系統(tǒng)對于儲能系統(tǒng)，設計采用雙向逆變器實現(xiàn)、鋰離子電池儲能系統(tǒng)與交流母線的能量相互。雙向逆變器采用逆變/充電一體機可以實現(xiàn)純正弦波輸出、110/220 aac 交流輸出電壓，以及在交流逆變器中集合了蓄電池充電功能、交流自動切換開關等。由于它具有與電網并網運行或脫離電網單獨運行的雙重功能，雙向逆變器能夠與發(fā)電機或者可再生能源系統(tǒng)一起，提供全天候或備用電能。儲能系統(tǒng)配置的監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控范圍應

25、覆蓋溫度（包括電池溫度和環(huán)境溫度）、電流、電池容量等各方面。對于儲能系統(tǒng)的系統(tǒng)各主要運行部位的溫度，采用高精度溫度傳感器實時測量系統(tǒng)溫度，以保證系統(tǒng)運行平穩(wěn)高效。放電電流以及充電電流的測量也是實時的，系統(tǒng)同時實時監(jiān)控電壓量值，以保證系統(tǒng)運行在最佳狀態(tài)下，延長系統(tǒng)使用時間。所有的監(jiān)控數(shù)據均由子系統(tǒng)數(shù)據綜合之后通過通訊總線系統(tǒng)將監(jiān)控數(shù)據實時傳輸給微網監(jiān)控管理系統(tǒng)。5. 微網運行控制方案5.1 微網監(jiān)控系統(tǒng)架構圖5-1 微網通訊網絡結示意構圖光伏逆變器、風力發(fā)電機、蓄電池逆變器均有相應的控制器實現(xiàn)就地控制，這些控制器采用以太網接入微網集中控制平臺，實現(xiàn)微網通訊組網。微網集中控制平臺可通過以太網和配電

26、調度進行通訊。微網控制中心為一臺嵌入控制屏的主機兼操作員站，同時可作為數(shù)據庫服務器，是微網能量管理系統(tǒng)的主要人機界面，能全面監(jiān)視整個微網一次設備的運行情況，實時分析微網的運行情況并獲得整個微網優(yōu)化和調整策略并快速自動執(zhí)行，也能滿足運行人員操作時直觀、便捷、安全、可靠的需要，同時實現(xiàn)微網重要數(shù)據的實時存儲。5.2 微網運行方式微網監(jiān)控管理系統(tǒng)從配電網調度層、微網集中控制層、分布式電源和負荷就地控制層三個層面進行綜合管理和控制。其中上層配電網調度層主要從配電網的安全、經濟運行的角度協(xié)調調度微網（微網相對于大電網表現(xiàn)為單一的受控單元），微網接受上級配電網的調節(jié)控制命令。中間微網集中控制層集中管理分布

27、式電源和各類負荷，在微網并網運行時負責實現(xiàn)微網價值的最大化并優(yōu)化微網運行，在孤島運行時調節(jié)分布電源出力和各類負荷的用電情況實現(xiàn)微網的穩(wěn)態(tài)安全運行。下層分布式電源控制器和負荷控制器，負責微網的暫態(tài)功率平衡和低頻減載，實現(xiàn)微網暫態(tài)時的安全運行。1）配電網調度層微網對于配電網表現(xiàn)為單一可控、可靈活調度的單元，既可與配電網并網運行，也可在大電網故障或需要時與大電網斷開運行。配電網調度層對微網的運行狀況進行監(jiān)測，并可在下列情況下對微網進行控制： 當配電網發(fā)生擾動時，若微網未在規(guī)定時間內脫網進入孤島運行，則配電網調度機構應立刻斷開微網公共連接點處的斷路器。 微網脫網之后，配電網調度機構應保證在電網電壓和頻

28、率恢復到正常運行范圍之前微網不允許并網。當配電網電壓和頻率恢復到正常運行范圍后，微網必須經配電網調度機構的允許才得以恢復并網。 在特殊情況下（如微網所在的配電網饋線需要檢修等），配電網調度機構可向微網集中控制平臺發(fā)出指令要求微網脫網進入孤島運行狀態(tài)。 在特殊情況下（如發(fā)生地震、暴風雪、洪水等意外災害情況），微網可在配電調度機構的統(tǒng)一調度下用作配電網的備用電源向受端電網提供有效支撐，加速配電網的故障恢復。 在配電網用電緊張時，微網可在配電調度機構的統(tǒng)一調度下利用自身的儲能設備進行消峰填谷，從而避免配電網大范圍的拉閘限電，減少配電網的備用容量。 微網可在配電網調度機構的統(tǒng)一調度下參與電網的電壓調節(jié)

29、。2）集中控制層集中控制層是整個微網控制系統(tǒng)的核心部分，完成整個微網的監(jiān)視和控制，在保證微網安全運行前提下，以全系統(tǒng)能量利用效率最大為目標，最大限度地利用可再生能源。微網集中控制中心通過負荷預測和分布電源發(fā)電預測，以及當前整個微網的運行情況，實時分析配電網層、dg層、負荷層的情況，采用優(yōu)化的控制策略進行實時的控制，保證微網在并網模式、孤島模式和模式切換過程中的平穩(wěn)運行。圖5-2 微網控制中心示意圖微網的集中管理： 微網在并網模式下運行時進行能源的優(yōu)化調度，優(yōu)化協(xié)調各分布式電源的出力和儲能的充放電，優(yōu)先保證可再生能源的最大化利用，同時實現(xiàn)消峰填谷以平滑負荷曲線； 并網運行時實時計算發(fā)生孤島瞬間的

30、分布式電源、儲能、負荷各自運行控制策略，實現(xiàn)并離網的快速平滑過渡； 并離網過渡過程中協(xié)調就地控制器，快速完成模式切換； 離網時協(xié)調各分布式電源、儲能、負荷，保證微網重要負荷的供電、維持微網的安全運行； 微網停運時，啟用“黑啟動”策略，使微網快速恢復供電。3）本地控制層微網就地保護和控制由一系列就地保護設備和就地控制器組成。微網就地控制包括儲能控制器、分布式電源控制器和負荷監(jiān)控終端。在并網模式下，就地控制器在微網集中控制平臺的統(tǒng)一控制下完成分布式電源對頻率和電壓的一次調節(jié)，以保證電能質量、平滑負荷曲線；在孤島模式下，就地控制器在微網集中控制平臺的統(tǒng)一控制下，采用適當?shù)姆植际诫娫从泄o功調節(jié)策略和

31、必要情況下的切負荷策略，實現(xiàn)孤島狀態(tài)下的微網平穩(wěn)運行。就地保護完成微網的故障快速保護，通過就地控制和保護的配合實現(xiàn)微網故障的快速“自愈”。微網整體解決方案的三個層面是可以靈活配置的，同時分布式電源逆變器自身具有就地控制器的功率調節(jié)功能，因此通過微網集中控制層直接控制負荷開關以及利用分布電源逆變器，雙重實現(xiàn)微網功率平衡控制。同時要預留與配電調度的接口，實現(xiàn)配電調度對微網負荷、分布式電壓出力和并離網狀態(tài)的直接控制。5.3 微網集中控制器5.3.1 孤島檢測當微網檢測出公共連接點處電壓、頻率發(fā)生驟變，或微網有流向配電網方向的短路電流時，應在規(guī)定的時間內斷開公共連接點處的斷路器，使微網進入孤島運行。5

32、.3.2 電壓/無功控制 并網運行方式微網的控制和管理與配電網差異較大，微網在并網運行時，由于微網內部分布式電源出力對配電網的貢獻微乎其微，整個微網的頻率由配電網來維持，微網只需要通過管理無功來保證微網內部的電壓質量，實現(xiàn)無功功率的就地平衡。因此，在并網運行時，集中控制器通過調節(jié)各分布式電源、無功補償器等設備，保證電壓在合格范圍內。 孤島運行方式微網在孤島運行時，微網集中控制器通過用電負荷的實際無功需求，調節(jié)各分布式電源的無功輸出和無功補償?shù)耐肚?，保證電壓在合格范圍內。5.3.3 頻率/有功控制 并網運行方式在并網運行方式下，根據負荷預測和光伏發(fā)電預測結果，確定微網與主網連接處的饋線功率給定值

33、，并形成與配電網交換功率的曲線。當配電網處于用電高峰時期，配電調度部門可以根據供用電情況，提前下發(fā)該微網的交換功率曲線，微網集中控制器按照給定的交換功率曲線，適當控制分布式發(fā)電出力、儲能系統(tǒng)的充放電狀態(tài)、負荷的用電情況來使交換功率與配電調度要求的交換功率曲線一致。微網可通過儲能實現(xiàn)移峰填谷，平滑用電負荷和分布式電源出力，則同樣可根據負荷峰谷時段形成儲能的充放電曲線，微網集中控制器根據輸入的曲線實時控制儲能的充放電狀態(tài)以及充放電電流實現(xiàn)儲能的充放電預設曲線的執(zhí)行。 孤島運行方式離網期間，微網要保證其頻率時刻保持在規(guī)定范圍內。微網在孤島狀態(tài)下以儲能系統(tǒng)作為主要的調頻手段。在必要的情況下（如負荷高峰

34、期分布式電源出力不足同時儲能剩余容量不足的情況），可采取必要的切負荷策略。在切除負荷時按負荷重要程度，先切除非重要的負荷再切重要負荷。如果頻率下降到允許的最低限值，則繼續(xù)切除剩余部分負荷，保證在離網期間最重要負荷供電的可靠性和供電質量。在分布式電源恢復出力，微網頻率上升之后，則恢復部分已切除的負荷，如果所有的負荷均投入頻率依舊過高，則采用切除分布式電源的措施或調整分布式電源出力。在負荷低谷期分布式電源出力過剩的情況下，應優(yōu)先保證可再生能源的最大出力發(fā)電，可通過儲能設備由放電改為充電來吸收多余電量的方式，最終達到微網離網后的供需平衡目標。5.3.4 并離網切換功率控制在并網運行模式下微網自身分布

35、式電源發(fā)電往往只占用電的一部分，在離網瞬間，各個分布式電源和儲能設備可能來不及調節(jié)出力，或者可能由于儲能設備未事先充滿電而使得分布式電源和儲能設備全部最大化發(fā)電也無法滿足所有負荷的用電，此時會導致微網頻率無法維持而解列為多個孤島。針對這種情況，集中控制器在并網運行時，應實時計算系統(tǒng)功率差額，并規(guī)劃如果發(fā)生離網，各分布式電源的出力計劃、儲能設備的充放電計劃以及各種負荷的投切計劃，一旦檢測微網離網，則立即執(zhí)行已定控制計劃，實現(xiàn)微網并離網的無縫過渡。5.3.5 并網后自動恢復微網孤島運行期間，應時刻檢測公共連接點線路的電壓、頻率等參數(shù)，一旦連接線路上的運行參數(shù)恢復正常，可認為線路已恢復供電，則控制器

36、延遲數(shù)秒后在配電網調度機構允許并網的情況下向準同期裝置發(fā)出同期命令，由準同期裝置實現(xiàn)微網向配電網的同期并網。微網恢復并網之后，應逐步將已切除的分布式電源、負荷投入，將可再生能源調至最大出力，對已放電儲能進行充電，恢復微網正常的并網運行，為下一次的離網做好準備。5.4 微網集中管理系統(tǒng)5.4.1 分布式電源監(jiān)控對太陽能光伏發(fā)電和風力發(fā)電的實時運行信息、報警信息進行全面的監(jiān)視，并對分布式電源進行多方面的統(tǒng)計和分析，實現(xiàn)對分布式電源的全方面掌控。要求光伏發(fā)電和風力發(fā)電的監(jiān)控至少可以顯示下列信息： 可實時顯示光伏逆變器和風機當前的發(fā)電總功率、日總發(fā)電量、累計總發(fā)電量以及每天發(fā)電功率曲線圖。 可查看光伏

37、逆變器和風機的運行參數(shù)，主要包括：- 直流電壓- 直流電流- 直流功率- 交流電壓- 交流電流- 逆變器內溫度- 時鐘- 頻率- 功率因數(shù)- 當前發(fā)電功率- 日發(fā)電量- 累計發(fā)電量- 每天發(fā)電功率曲線圖 監(jiān)控光伏逆變器和風機的運行狀態(tài)，采用聲光報警方式提示設備出現(xiàn)故障，可查看故障原因及故障時間，監(jiān)控的故障信息至少因包括以下內容：- 電網電壓過高- 電網電壓過低- 電網頻率過高- 電網頻率過低- 直流電壓過高- 直流電壓過低- 逆變器過載- 逆變器過熱- 逆變器短路- 散熱器過熱- 分布式電源孤島- dsp故障- 通訊失敗 可實時對并網點電能質量進行監(jiān)測和分析。 要求能集成環(huán)境監(jiān)測功能，主要包括

38、日照強度、風速、風向、室外溫度、室內溫度和電池板溫度等參量。 要求最短每隔5分鐘存儲一次分布式電源重要運行數(shù)據，包括環(huán)境數(shù)據。 故障數(shù)據需要實時存儲。5.4.2 儲能監(jiān)控對儲能電池的實時運行信息、報警信息進行全面的監(jiān)視，并對儲能進行多方面的統(tǒng)計和分析，實現(xiàn)對儲能的全方面掌控。要求儲能監(jiān)控至少可以顯示下列信息： 可實時顯示儲能的當前可放電量、可充電量、最大放電功率、當前放電功率、可放電時間、今日總充電量、今日總放電量。 遙信：能遙信交直流雙向變流器的運行狀態(tài)、告警信息，其中保護信號包括：低電壓保護、過電壓保護、缺相保護、低頻率保護、過頻率保護、過電流保護、器件異常保護、電池組異常工況保護、過溫保

39、護。 遙測：能遙測交直流雙向變流器的電池電壓、電池充放電電流、交流電壓、輸入輸出功率等； 遙調：能對電池充放電時間、充放電電流、電池保護電壓進行遙調，實現(xiàn)遠端對交直流雙向變流器相關參數(shù)的調節(jié)； 遙控：能對交直流雙向變流器進行遠端的遙控電池充電、遙控電池放電的功能。 要求最短每隔5分鐘存儲一次光伏重要運行數(shù)據，包括環(huán)境數(shù)據。 故障數(shù)據需要實時存儲。5.4.3 負荷監(jiān)控對微網內部的負荷進行監(jiān)視、控制和統(tǒng)計，并為低周減載、微網功率平衡控制分析等提供依據。在組建微網時，將所有的負荷根據重要程度和是否可停電性質分為靈敏性負荷（運行過程中不可停電）、可控負荷（可部分短暫停電）、可切負荷（可停電負荷）。在運

40、行時，可對這些負荷進行分類監(jiān)控，并配合就地負荷控制器實現(xiàn)整個微網有功負荷和無功負荷的平衡。5.4.4 光伏發(fā)電和風機發(fā)電預測、負荷短時預測通過氣象局的天氣預報信息以及歷史氣象信息和歷史發(fā)電情況，預測超短期內的太陽能光伏發(fā)電機和風力發(fā)電機的發(fā)電量，實現(xiàn)光伏發(fā)電和風力發(fā)電預測。根據用電歷史情況，預測超短期內各種負荷（包括總負荷、敏感負荷、可控負荷、可切除負荷）的用電情況。5.4.5 微網功率平衡控制功率平衡是整個微網綜合控制管理系統(tǒng)最核心的功能，該功能通過綜合調節(jié)分布式電源、儲能、負荷實現(xiàn)有功功率、無功功率的平衡，并實現(xiàn)微網并網、離網的平滑過渡，維護整個微網的安全運行。根據運行狀態(tài)的不同，包含光伏

41、發(fā)電的微網系統(tǒng)采用的功率平衡控制策略也各不相同。并網運行時，微網系統(tǒng)采取恒功率控制模式，即將微網與主網連接處的饋線功率流量調整為常量。當根據調度指令把饋線功率調整為某個給定值時，微網內部負荷改變時與主網之間的功率交換將保持不變。這種控制方案的優(yōu)點是從主網的角度來看微網，微網可看作一個可調度的電源或是負荷。其具體控制措施包括：在并網運行方式下，根據負荷預測和光伏發(fā)電預測結果，確定微網與主網連接處的饋線功率給定值。儲能系統(tǒng)根據負荷峰谷時段進行充放電，平抑光伏發(fā)電和風力發(fā)電的功率波動，具體控制視儲能系統(tǒng)充放電控制策略而定。當主網內發(fā)生電壓跌落、故障、停電等情況時，微網系統(tǒng)應該利用本地信息自動有效地轉

42、換到孤島運行方式，不再接受主網的統(tǒng)一調度。此時需要通過逆變器的電壓和頻率控制作用為微網的孤島運行提供強有力的電壓和頻率支撐，并具有一定的負荷功率跟隨特性。通過設定電壓和頻率的參考值，在pi調節(jié)器作用下實時檢測逆變器輸出端口電壓和頻率，并作為恒壓、恒頻電源使用。當微網系統(tǒng)負荷增長超出微網自身調節(jié)能力時，此時為保證微網系統(tǒng)內的電能質量，必須按負荷等級，從動力負荷到照明負荷，依次分級、分段退出運行。5.4.6 微網綜合監(jiān)視與統(tǒng)計統(tǒng)一監(jiān)視微網系統(tǒng)運行的綜合信息，包括微網系統(tǒng)頻率、微網入口處的電壓、配電上下網功率、并實時統(tǒng)計微網總發(fā)電出力、儲能剩余容量、微網總有功負荷、總無功負荷、敏感負荷總有功、可控負荷總有功、完全可切除負荷總有功，并監(jiān)視微網內部各斷路器開關狀態(tài)、各支路有無