蒙东微网方案简介-final.ppt

2011年7月15日 星期五蒙东分布式发电/储能及微电网接入控制试点工程介绍中国电力科学研究院项目背景1陈旗微网试点建设方案2太平林场微网试点建设方案3微网运行管理系统4• 按照公司坚强智能电网建设“三阶段”发展战略，2011年将进 入全面建设阶段，国家电网公司启动了2011年智能电网项目建设• 分布式发电/储能及微电网接入控制试点工程建设（农网）是农 村智能化建设的重要项目，力争在2011年重点突破分布式可再生能 源发电接入配电网关键技术，探索分布式发电/储能及微电网在农村 电网的接入和建设模式• 蒙东电力公司及中国电科院组织骨干力量完成了分布式发电/储 能及微电网接入控制项目的建设方案，选定陈巴尔虎旗赫尔洪德移 民村和额尔古纳太平林场作为试点地区1.项目来源项目背景P3P4• 完成蒙东分布式发电/储能及微电网接入控制试点工程，分别建 设一个并网型微网和一个离网型微网，以解决陈巴尔虎旗赫尔洪得 移民村和额尔古纳太平林场的供电问题• 通过试点工程的建设，解决农村智能配电网建设中分布式电源、 储能接入与微网的关键技术问题，探索分布式发电/储能及微电网在 农村电网的接入和建设模式。

• 形成符合农网的分布式电源接入及微网建设的技术原则，为农 村智能配电网的建设提供理论、技术及实践依据2.预期目标项目背景项目背景1陈旗微网试点建设方案2太平林场微网试点建设方案3微网运行管理系统4• 陈巴尔虎旗赫尔洪德移民村是陈巴尔虎旗为居住在沙化最为严重地区的 呼和诺尔镇哈日干土嘎查的牧民新建的居住地，新建规模为100户，占地总 面积12万平方米，移民村通过一条35kV轻型化线路接入电网 • 陈旗微网试点工程为典型的并网型微网，拟建30kWp光伏、20kW风电机 42kW×1h储能赫尔洪德移民村试点区域介绍陈巴尔虎旗微网建设方案• 电源条件：规划新建一条35kV轻型化线路，作为移民定居点生产、生活、 沙化治理工程、绿化灌溉工作电源以及“风光储”试点项目的配套工程• 负荷需求：赫尔洪德移民新村牧户为100户，选取30户居民作为微网负荷 ，最大负荷约为24kW• 风能资源：海拉尔10m高度年平均风速为4.2m/s，其年有效风速小时数达 7318h（3～25m/s），风向较为稳定• 太阳能资源：陈巴尔虎旗年平均可照时数4452.7小时，日照时数2916.5小 时，日照百分率66%。

夏季早5点至晚19点，冬季为早8点至晚17点现状及需求分析陈巴尔虎旗微网建设方案陈巴尔虎旗微网建设方案Location data Unit Latitude˚N49.2Longitude˚E119.8Climate data MonthAir temperatureRelative humidityDaily solar radiation - horizontalAtmospheric pressureEarth temperatureHeating degree-daysCooling degree-days°C%kWh/m²/dkPa°C°C-d°C-d January-24.578.1%1.6093.8-28.71,3180 February-20.076.5%2.6793.6-23.41,0640 March-9.565.8%4.1393.1-14.08530 April3.047.8%5.2092.51.04500 May11.544.2%6.1692.412.320247 June17.759.6%6.1092.218.69231 July20.269.8%5.4692.219.80316 August18.370.9%4.9292.617.00257 September10.864.5%3.9393.09.321624 October1.557.9%2.7693.2-0.95120 November-11.370.1%1.8093.5-15.98790 December-21.478.3%1.2793.8-25.81,2210 Annual-0.265.3%3.8493.0-2.46,722875Energy Model PhotovoltaickW30.02ManufacturerJASOModelmono-Si - STP190 - 18 Capacity factor13.90%ElectricityMWh/year22.89 发电量预测P9微网容量设计陈巴尔虎旗微网建设方案• 光伏发电： 30kWp• 风力发电： 20kW• 储能： 42kW×1h• 电力平衡计算• 电量平衡计算（一天）负负荷需求夏季（晴天）冬季（晴天）恶劣天气DG发电发电 量发电发电 盈余DG发电发电 量发电发电 盈余DG发电发电 量发电发电 缺额额36kWh光伏发电 98kWh, 风机发电 32kWh94kWh （充电）光伏发电 21kW, 风机发电 32kW17kWh （充电）光伏发电 5kWh,风机发 电0kWh-33kWh (放电)储能最大充电储能最大放电DG最大发电发电 负负荷需求储储能充电电DG最小发电发电负负荷最大需求储储能放电电光伏按60%出力计算, 风电 按100%计算，最大发电 38kW 5kW33kW024kW24kW光伏电站及风机设备及微网监控室陈巴尔虎旗微网建设方案移民村屋舍陈巴尔虎旗微网建设方案供电方案• 正常并网运行：K1断开，K0、K1、K2、K3闭合• 电网断电，孤岛运行：K0、K1断开，K3闭合• 电网正常运行、储能逆变器故障：K2、K3断开，K0、K1闭合P12陈巴尔虎旗微网设备室及监控室平面图陈巴尔虎旗微网设备室效果图陈巴尔虎旗微网建设方案陈巴尔虎旗微网建设方案分布式电源/储能并网方案 – 光伏发电系统• 太阳能电池选型：单晶硅光伏电池组件• 光伏发电系统并网方案• 采用可调式光伏支架• 并网逆变器效率≥97%• 实时监测日照强度、风速、温度• 完善的保护和报警功能• 自动同期功能• 配备RS485接口• 风力发电机选型：2台10kW 直驱永磁式变桨变速发电机• 风机发电风速范围：3m~25m• 并网逆变器效率≥97%• 标准RS485通讯接口• 完善的保护、报警和故障诊断功能• 自动同期功能• 数据显示、存储和远程维护陈巴尔虎旗微网建设方案分布式电源/储能并网方案 – 风力发电系统• 储能系统选型：42kW×1h铅酸蓄电池• 储能逆变器• 电池状态的实时监控及SOC估算• 热管理及充放电控制• PC机监控• 并网逆变器效率≥95%• 标准RS485通讯接口• 完善的保护、报警和故障诊断功能• 自动同期功能• 数据显示、存储和远程维护陈巴尔虎旗微网建设方案分布式电源/储能并网方案 – 储能系统能量可以 双向流动陈巴尔虎旗微网建设方案分布式电源/储能并网方案 – 储能系统ACDCACDCACDCACDCACDC三相并网逆变器30KW ACDC42KVA 6台 XTH8000-4848V蓄电池 /有限储能公共电网/ 无限储能AC INAC OUT3相 400V 电网16l 三相交流并接系统，每相有2个双向逆变器并联，三相一共6个单元，彼此之间通过数据线通讯，保持相位平衡。

l 当公共电网断开时，双向逆变器的内置转移继电器会自动打开， 继电器断开瞬间，双向逆变器自动切换成电压源控制模式 l 电池替代市电电网供电，光伏和风电的并网逆变器会继续工作3相400V电 网负载三相并网逆变器10KW *2P17陈巴尔虎旗微网建设方案微网运行控制策略u 并网方式：主要实现可再生能源的综合利用，解决电能短缺问题• 所有分布式电源逆变器均采用电流源模式• 光伏和风电的逆变器均采用最大功率输出模式• 储能系统起平抑间歇性能源出力波动、削峰填谷、提高可再生能源利 用效率的作用u 孤岛方式：保证微网内负荷在外网断电的情况下正常运行• 储能系统作为主电源，工作模式由电流源模式转换为电压源模式• 储能系统根据光伏出力、风机出力和负荷需求情况自动调节自身充放 电状态和功率，维持微网中电源出力和负荷的实时平衡• 必要时候可采取切负荷/切机手段P18陈巴尔虎旗微网建设方案微网运行控制策略Ø当外部电网发生故障时，检测到并网母线电压过低，双向逆变器的内置转移 继电器会自动打开，并自动切换成电压源模式，储能系统维持微网电压和频 率保持恒定Ø风力、光伏发电逆变器在微网模式切换过程中自动退出（孤岛保护），待检 测到微网母线电压正常时, 重新并网运行；其仍工作在电流源模式。

u 并网转离网：Ø 当外部电网恢复时，检测到并网母线电压恢复正常，微网控制器给双向逆变 器下达孤网转并网指令 Ø 双向逆变器接收并网指令后，自动检同期并网，并同时切换成电流源模式 Ø 风力、光伏发电逆变器继续运行，仍工作在电流源模式u 离网转并网：P19陈巴尔虎旗微网建设方案微网运行控制策略Ø并网启动：在电网正常供电的情况下，微网从完全停运恢复至并网供电的过程1）断开所有负荷和电源，闭合微网并网开关； 2）闭合负荷开关，用市电恢复微网内负荷供电；3）以电流源模式启动光伏电源、风机和储能系统Ø孤网启动（黑启动）：在电网断电的情况下，微网从完全停机恢复至孤岛供电的 过程 1）断开微网并网开关、所有负荷支路开关和电源；2）以电压源模式启动储能系统，首先恢复第一批负荷（非电机负荷）； 3）为了实现微网的黑启动，逐步分批地增加电源和负荷恢复部分电源，然后恢复 相应容量的负荷；重复此步骤，直至全部电源恢复u 微网启动：P20项目背景1陈旗微网试点建设方案2太平林场微网试点建设方案3微网运行管理系统4• 太平林场位于内蒙古自治区东北部，呼伦贝尔草原北端，大兴安岭西北麓原太 平地区有邮局、部队、边防、学校、诊所等多个单位。

由于远离主网，太平林场未 与主网连接• 太平林场微网为典型的风光储离网型微网拟建200kWp光伏、20kW风电、 100kW×1h储能，另配的80kW柴油机组作为备用额尔古纳太平林场试点区域介绍额尔古纳太平林场微网建设方案P22• 电源条件：太平林场尚未实现电网供电，目前仅由三台柴油发电机共 30kW供应林场用电，每天供电2小时• 负荷需求：太平林场约有居民90户，用电负荷以居民负荷为主，每户最 大负荷按0.8kW计算；考虑0.8的同时率，最大负荷58kW • 风能资源：额尔古纳地区10m高度年平均风速为4.03m/s，风向较为稳定 • 太阳能资源：太平林场地区冬季有效日照时间每天在3~4小时之间,有效日 照时段在上午10时~下午14时左右,夏季有效日照时间在6~8小时之间,有效日 照时段在上午9时~下午16时左右现状及需求分析额尔古纳太平林场微网建设方案额尔古纳太平林场微网建设方案Location data Unit Latitude˚N49.2Longitude˚E119.8Climate data MonthAir temperatureRelative humidityDaily solar radiation - horizontalAtmospheric pressureEarth temperatureHeating degree-daysCooling degree-days°C%kWh/m²/dkPa°C°C-d°C-d January-24.578.1%1.6093.8-28.71,3180 February-20.076.5%2.6793.6-23.41,0640 March-9.565.8%4.1393.1-14.08530 April3.047.8%5.2092.51.04500 May11.544.2%6.1692.412.320247 June17.759.6%6.1092.218.69231 July20.269.8%5.4692.219.80316 August18.3。