关于微电网应用方案的全方位解读

前 言

小固今天给大家分享一个多能互补的微电网应用案例以及光伏、储能、柴油发电机在其中以一个怎样的模式进行联合供电。

一、总体工程

本工程安装光伏容量4.32MWp，共计使用12000块360Wp高效单晶组件，75台40kW/60kW光伏并网逆变器。本工程安装储能容量为2MW/4MWh，在共建设4套500kW/1000kWh磷酸铁锂储能电站分布在#1、#2配电房外预留空地，在正常并网运行状态下，通过储能提高光伏自用比例，提高能源利用率与经济性。本工程搭建一套能源管控系统，能够将厂区配电负荷、光伏、储能、柴油发电机纳入管控范围，保障重要负荷的不间断供电。

经计算，本光伏电站建成后，首年发电量为596.16万kWh（首年利用小时数1380），25年累计发电量为13346.53万kWh，年均发电量533.86万kWh，年均利用小时数为1236h。

二、光伏部分

光伏区总装机容量4.32MW，安装高效单晶360Wp组件12000块。分散在建筑屋顶和一体化光伏车棚上。场区内可安装光伏组件的建筑呈分散化，单个屋面装机容量偏小，为减小电缆敷设、降低损耗，同时实现屋面光伏装机容量的匹配，采用了固德威GW40KS-MT/GW60KS-MT的逆变器。屋顶的光伏组件采用倾角为10°的固定支架安装方式。

为提高厂区后续电动汽车充电的便利性，建设一套光储充一体化车棚，车棚采用双玻组件36kWp、储能电池86kWh和电动汽车充电桩6个，充电桩为更高效的直流充电。整个屋面由4个子阵组成，每个光伏方阵由光伏组串、逆变设备、交流汇流设备、及升压箱变构成，整个项目采用自发自用、余电不上网方式，采用10kV电压等级并网接入，利于能源管控平台的统一管理，实时调节光伏总出力，逆变器之间采用PLC通讯方式。

电气一次图

三、负荷部分

根据厂用负荷的性质（一般按照其对人身安全和设备运行的重要性）可分为0类负荷和非0类负荷。

0类负荷：停运后会影响重大设备运行或对直接影响人身安全，市电丢失，由光伏、储能、柴油发电机连续供电的负荷。

非0类负荷的分类按其在厂区日常生活的重要性不同，分为：

1类负荷：在柴油耗尽、阴天等极端天气下，可允许短时停电的重要负荷。

2类负荷：允许短时停电，但不能长时间停电的非重要负荷，如照明、空调等。

…（可自定义）

统计各配电间的负荷分类情况如下：

配电间负荷分类表

统计可得，整个厂区0类负荷约300kW，I类负荷约1200kW，2类负荷约2500kW，整个厂区负荷合计约4000kW。

四、储能部分

储能配置容量为4MWh，为提高核心负荷供电可靠性，建议保障0类负荷13小时以上不间断供电（考虑到柴油耗尽的极端场景），满足夜间使用需求来进行储能配置。根据GB/T 36547-2018《电化学储能系统接入电网技术规定》,参照下表。

电化学储能系统接入电网电压推荐等级表

考虑到配电间隔无10kV接入条件，故采用单点接入的储能功率为1000kW，以380V电压等级接入。故1#配电间接入2套500kW/1000kWh储能系统，2#配电间接入2套500kW/1000kWh储能系统，合计2MW/4MWh。

Pic储能电气一次图

集装箱式储能系统由集装箱箱体（含配电）、PCS，监控系统，自动消防、系统，视频监控系统，温控系统，电池储能系统（含多级主控，主控柜，机架，电池组，主控供电UPS及其备份电池）组成，集装箱体使用空调制冷采暖模式，安装在配电房室外预留空地。

五、能源管理平台

同步建立1套能源管控系统，实现对厂区负荷、光伏系统、储能系统、柴油发电机的实时管控，保障重要负荷的不间断运行。建议在能源管控系统的基础上，扩展水、冷、电监控子系统，实现对整个厂区水管、中央空调与馈电负荷的实时监控，提高厂区用能效率和用能安全。

六、运行策略

微网并网运行状态

（1）计划曲线控制模式

系统根据负荷预测及光伏出力预测出力曲线，制定合理的总输出功率目标曲线，通过控制柴油发电机及储能系统充放电状态的切换、充放电功率的调整，使得“光伏，柴发及储能”的总输出负荷计划安排。在计划曲线模式下，削峰填谷能与负荷预测功能进行协作。当负荷预测功能运行异常时，需退出本模式。

微电网并网运行模式（晴天）

白天，光伏出力可实现厂区负荷自给自足，夜晚储能以200kW的功率放电，减少电网出力。

（2）削峰填谷运行模式

削峰填谷是电池储能系统最为基础的控制功能。通过控制储能或用电负荷合理地、有计划地安排和组织各类负荷的用电时间以及储能的充放电时间。

微网离网运行策略

（3）独立模式下的能量管理策略表

这种模式下储能容量一旦低于设定容量值，储能即进入紧急充电状态且退出P/Q控制模式不再放电，满充后进入浮充后待命状态，储能进入V/F模式，仅微弱出力平衡微电网电压、频率波动，电能量的平衡由柴发完成。可以看出，这种状态储能仅作为应急电源使用，日常储能仅用作平抑负荷与光伏波动，这种情况相对来说不是很经济，那么大家可以思考，从经济性角度考虑，微网离网模式下有没有其他的运行模式呢？

七、项目评价

微电网是一个可以实现自我控制、保护和管理的系统，它既能和大电网一起对区域内负荷进行供电，在大电网发生故障时，可将就地分散的能源转换成电能，独立对区域内负荷供电。通过光伏、储能、柴油发电机等多能互补的微电网进行联合供电，可以增加用能类型、改善用能结构、提高能源系统的保障能力，具备积极的推广意义。

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