1、1MW/2MWh风帆储能项目前期方案目录一、 项目背景1二、整体设计方案22.1 储能系统需求：2MW/4MWh22.2 系统配置说明3三、技术亮点5四、计量7五、电气部分85.1 光储互补微网变流器85.2 监控系统9六、承办单位概况11一、 项目背景近年来，储能电站技术在国内外日益受到重视。储能电站项目主要是指由分布式发电装置、储能环节以及本地负荷组成的配电子网，同时储能电站也可以将新型可再生清洁能源（光伏及风电等）储存起来供用户使用。储能发电系统通过分布式发电和输配电技术，为可再生能源发电的接入提供了另外一条解决途径，而同时又可以作为坚强智能电网体系的有机组成部分，通过优势互补实现更显著2、的经济和环境效益。目前，用户侧储能的效益主要靠电力市场分时阶梯电价政策，通过峰谷价差为客户节约相应用电成本，结合国家及地方的光伏补贴实现盈利。建设储能系统可以实现以下功能：（1） 电力消峰填谷：在电网分时电价收费情况下，利用谷时给储能电池充电，在峰时放电，减少用电容量，为客户减少电费支出，进而创造可观的经济效益；（2） 提升供电可靠性：减少生产企业由于电网短期停电而遭受的损失，作为不间断工厂供电支持厂内重要负荷的持续运行，为客户带来经济效益；（3） 实现配电网电力增容：随着企业产能提升，当出现用电设备增加而原有配电网容量无法满足，新增电力容量开销过大或受地域限制无法进行电力增容的情况，建设储能3、电站可以根据用电需求实现增容。（4） 节能减排：利用先进的储能电池技术与电力电子技术的结合，降低企业的碳排放总量，推进产业向绿色低碳发展，为客户带来可观的碳排放配额和绿色环保的社会影响。二、整体设计方案2.1 储能系统需求：1MW/2MWh根据客户现有设备配置情况以及场地面积、用电需求等原因建设储能电站，系统连接拓扑如下：一体化变流设备FlexTenner1000 1000FlexVert 500HEFlexVert 500HE电池系统FlexVert 500HE变流器FlexVert 500HE500kW/1MWh子系统1250kVA干式升压变1250kVA干式升压变6.3kV厂用电图2-14、 风帆发电系统电气拓扑示意图2.2 系统配置说明风帆储能发电系统包括以下四个部分：2.2.1 电池系统每个电池系统电池输出500kW，电池组1000kWh，包含电池管理系统，对电池组的充放电情况进行监控。2.2.2 双向储能变流器FlexVert 500HE系统由2个FlexVert 500HE变流器组成功率控制系统（PCS），每个双向储能变流器FlexVert 500HE是系统执行控制功能的核心，能够实现并网供电、平衡系统功率、改善本地电能质量、稳定电压和频率等功能。首先，该设备过载能力强，可110%额定功率长期运行，短时130%额定功率运行。其次，在控制方式上，系统有恒流、恒功率、恒压工作5、等多种充发电工作模式。最后，设备防护等级IP42，环境适应能力强，能够在-2555环境温度下满载运行。如图2-2所示：图2-2 FlexVert 500HE外观图双向储能变流器参数如下表所示：表2-1 FlexVert 500HE参数表2.2.3 组合式箱变房FlexTenner 1000每个组合式箱变房FlexTenner 1000由两个FlexVert 500HE、一个1250kVA干式双分裂变压器和一套本地能量管理系统组成，接入高压10/35kV电网。该系统采用干式双分裂变压器，占地面积小，土建施工无需考虑放油池，组合式箱变房的高压侧配开关柜及联动保护装置，从系统层面实现了变流器与升压变6、的高集成。箱变房外壳采用覆铝锌板，喷涂防护漆，耐候能力强，适宜南方潮湿气候，防护等级IP54。箱变房整体不超过10吨，只需简单基础即可实现施工部署，降低了整体系统成本。系统布局图如下图所示：图2-3 FlexTenner布局图2.2.4 能量调度与管理系统能量调度与管理系统作为整个分布式发电系统的控制核心，包括：交流智能配电柜、数据采集系统和智能监控系统。交流智能配电柜内部除了装设开关外，还装设了数据采集系统和微处理器，微处理器内嵌控制软件，能够根据需求控制配电柜内的各个开关的开关状态，实现各种运行工况之间的自动切换操作。能量调度与管理系统的主要功能是将系统中的发电设备、储能设备、用电负荷连接7、到一起，采集各个单元的关键数据，对相关数据进行分析和处理，同时根据运行情况调配各子单元的运行工况，并显示实时运行数据。三、技术亮点1）发电系统动态电网支撑技术为了使得储能变流器更加适应电网的需求，成为一个友好的发电设备，储能变流器在提供电力供给的同时，还应该利用自身的优势改善电网的供电质量。在一些偏远地区，由于电网比较薄弱，存在电压、频率不稳定的问题。要解决这些问题，可以根据电压与无功功率、频率与有功功率的关系，通过动态调节储能变流器输出的无功功率和有功功率，达到稳定PCC点的电压和频率的目的。2）电网系统综合监控和智能管理技术调度是电网安全、稳定、经济运行的指挥中心。拟采取3层的调度系统结构8、，第一层为设备层，采集系统中关键设备的状态，包括当地的辐照度、温度等环境参数、分布式发电系统变流装置的输出功率、电压、谐波等发电侧参数以及负荷点的功率和电压等需求侧参数等；第二层为中间层，对第一层的参数进行计算和分析；第三层为调度层，对第二层上传的数据进行分析，分析系统可能出现的各种工况，实时采集系统的运行状态，对下一时段的系统运行状态进行预估，给出决策。3）储能系统电力平滑控制技术储能系统并网运行时，由于分布式发电单元的输出功率会因为气象变化而出现剧烈的功率波动，超过国家标准要求，所以一般要求储能电站具备平抑功率波动的能力，能够使整个电站输出的功率或吸收的功率相对比较平稳，提高储能系统的“负9、载品质”。储能变流器在运行过程中，通过实时改变储能单元的功率指令，弥补负载功率变化，从而起到平滑功率波动的目的。4）发电系统三相不平衡控制技术该技术一方面能够改善电网末端电力供应不平衡的问题，另一方面能够解决储能电站孤岛运行时由于不平衡、非线性负荷存在而引起的供电质量问题。目前变流器经典的控制方法都是基于三相电网电压平衡而实现的，然而实际情况中，电网由于负载不均衡等原因往往存在三相电网电压不平衡的现象，在薄弱电网条件下这个问题更为明显。结合目前的研究现状，可以采用比例积分-降阶谐振( PI-ROR )调节器，对正负序电流直接进行控制，这种控制的动态响应速度快，是目前较先进的控制技术。5）分布式10、发电系统低次谐波抑制技术越来越多的新能源发电装置以分布式发电的形式接入配电网，对电网造成了不可忽视的影响。与传统配电网中的发电设备相比，电力电子装置的接入，可能使得电网电压的波形畸变，电网的供电质量恶化。而储能变流器作为一种电力电子装置，本身也是一种谐波源。它的高次谐波一般可以通过滤波器设计滤除，但由于变流器自身工作特性带来的低次谐波（尤其5次谐波）却很难消除，这无疑给本已薄弱的电网带来了更大的负担。所以研究储能变流器的低次谐波消除技术，提高变流器性能，对于电网和用户而言十分必要。本项目将在dq坐标分解的基础上改进传统的PI调节器控制方式，加入谐振控制，构造比例积分并联谐振控制器PIR，产生反11、向谐波，抵消原有谐波含量，实现低次谐波抑制。该部分内容可详见专利一种应用于光伏并网变流器的谐波抑制方法。6）分布式发电系统孤岛检测技术储能系统一般具有并网和孤岛两种工作模式。为保证系统内关键负荷持续可靠供电，并网与孤岛运行模式间的无缝切换显得尤为重要。为实现储能系统由并网到孤岛模式的无缝切换，作为电站关键部件的储能双向变流器，在切换过程中需要快速准确的孤岛检测技术。本项目拟采用基于非特征次谐波信号注入与复数滤波器谐波提取相结合的主动孤岛检测技术，减小检测盲区，提高设备检测准确性，为储能变流器并网/孤岛无缝切换做好准备。7）分布式发电系统虚拟同步机电压源控制技术分布式发电系统一般采用传统并网变流12、器的电流源控制模式。但在孤岛情况下，由于失去大电网的电压支撑，微电网内部需要有运行于电压源控制模式的变流器，为微电网系统提供稳定的电压和频率支持。而当多台变流器并联组网时，还需保证负载功率的合理分配和系统的稳定运行，这就要求具备电压源控制模式的储能变流器具备孤岛情况下的并联能力，能够合理的分配负载功率。本项目拟采用虚拟同步发电机的控制方法来实现变流器电压源控制，提高电网系统惯性，改善系统频率稳定性。四、计量电能表按照计量用途分为两类：关口计量电能表，用于用户与电网间的上、下网电量计量；并网电能表，可用于发电系统和电价补偿。分布式光伏发电接入配电网前，应明确上网电量和下网电量关口计量点，原则上设13、置在产权分界点。需配置专用关口计量电能表，并将计费信息上传至运行管理部门。预留分布式光伏发电并网点应设置并网电能表，用于未来光伏发电量统计和电价补偿。五、电气部分5.1 储能双向变流器本项目选用能高生产的500kW储能双向变流器FlexVert 500HE，该变流器具有以下优点：A、智能高效（1）宽直流输入电压范围，提高发电效益（2）DSP 数字化矢量控制，性能优异（3）完善的能量调度与管理策略，并网/孤岛模式智能切换（4）有功功率、无功功率连续可调（5）并网模式下具备防逆流控制，减小对电网的影响（6）恒流、恒功率、恒压等多种充放电模式，实现对电池的智能管理（7）削峰填谷，解决调峰和备用问题（14、8）平移功率波动，提高电网对分布式发电的接纳能力（9）完善的黑启动策略，提高系统稳定性（10）功率双向控制（并网），建立交流电压（离网）（11）先进的谐波和三相不平衡抑制技术（12）动态电网支撑技术，稳定交流母线电压B、安全可靠（1）完备的电池保护与维护策略，提高蓄电池使用寿命（2）过流、过温、过载、过压、短路、防雷接地等保护（3）并网模式下，具备防孤岛保护，确保电网运行安全（4）工频变压器隔离，提升系统安全性（5）适应低温、高湿度、高海拔的严苛环境考验（6）具备零电压穿越、高电压穿越功能（7）全面完善的故障保护措施C、简单便捷（1）模块化设计，易于安装维护（2）本地触摸屏监控界面，实时显示、15、操作便捷（3）标配以太网、RS485、CAN 通讯接口5.2 监控系统本项目可按业主要求配置站内监控系统，主要通讯管理机（数据采集及规约转换）、就地监控主机、SCADA系统软件。通讯管理机、可在智能配电柜内或监控间（具体根据现场设备实际安装位置，考虑不同通讯方式的传输距离确定）配置数据采集装置，通过RS485接口MODBUS RTU规约采集逆变器及环境检测仪数据，采集后装换为MODBUS TCP规约传输至监控主机。1）通讯系统框图2） SCADA系统简介光伏并网发电综合监控系统采用目前最先进成熟的自动化通讯、数据采集技术，结合SCADA系统的优点，具备本地和远程监测功能，并可以通过互联网进行访16、问。本地监控系统采用安装在变流器上触摸屏，主要监控变流器管理系统数据。主要监控数据包括变流器输入输出电压、电流，输出功率，日发电量，总发电量，故障，运行状态（运行、停止），工作状态（正常、故障）等。远程中心监控系统主要负责采集每个微网电站的微网变流器及环境监测仪的数据，并数据汇总、查询、统计、报警等功能。用户在办公室也能实时掌握现场设备运行状态，并能查询发电量统计和故障信息。如果监控中心已经连接互联网，可以发布到WEB上，任何一台已经连接到互联网的计算机都可以访问，查询本光伏电站信息。光伏发电监控系统具备开放性和很好的可维护性，用户界面友好，易于管理和应用，其数据管理和分析工具，能满足企业生产17、管理的需要，具备很好的实用性。3）监控内容监控系统监测智能汇流箱参数、变流器运行参数、环境参数，数据的统计、归档、查询。4）主要设备简介1监控计算机用途：监控计算机是整个系统的核心，用于采集包括变流器、环境监测参数，并进行数据显示、数据处理、数据分析及数据存储。2环境监测设备通过光照度、温湿度传感器、风速传感器采集环境参数，通过通讯管理机完成数据转换及传输。3通讯管理机通讯管理机作为整个数据处理的核心，所有的数据采集、控制和通信都有通讯管理机来完成。采集功能：采集电网电压、电流、有功功率、无功功率、电能、频率及功率因数等数据；通信功能：逆变器、环境监测仪等设备进行通信，将采集到各个设备的数据通18、过光纤或以太网等方式上传到上位机，完成数据协议的转换。5）电能计量预留储能电站并网点应设置并网电能表，用于储能电站发电量统计和电价收益。用户与供电公司的产权分界点处需配置专用关口计量电能表，并将计费信息上传至运行管理部门。此电能表应具备电能质量在线监测功能。六、承办单位概况北京能高自动化技术股份有限公司注册资金6000万，成立于2007年，是一家以电力电子技术和控制技术为主导、具有电力施工总承包资质的高新技术企业。致力于风能、太阳能等发电领域的技术研究、光伏逆变器产品制造，并提供光伏系统的咨询、设计、安装、调试、施工、维护等服务北京能高自动化技术股份有限公司是一家以电力电子技术和控制技术为主导19、，致力于风力发电、光伏发电和智能电网等领域技术研究及产品供应的高新技术企业。公司拥有一支勇于开拓、敢于创新的研发队伍，具有丰富的新能源与可再生能源电源行业研发经验，多次承担国家863计划项目和国家科技支撑计划重点项目，持有国内外领先水平的新能源技术和研究成果，并与国内外多所著名高校、研究院所及业内知名企业搭建了长期的产学研合作平台。以坚实的技术力量为依托，北京能高先后开发了具有自主知识产权、国际先进的大功率风电机组并网变流器、光伏并网变流器、微网变流器、储能系统双向变流器、独立光伏发电设备及光伏系统集成配套设备，逐步完成了产品的系列化、规模化及工程化。公司自主研发的核心产品已通过CE、“金太阳”、低电压穿越等多项国内外权威认证，先后成功应用于国内近30个省份及自治区的“国家金太阳示范工程和太阳能光电建筑应用示范工程”项目及内蒙、山西、福建等风力发电项目。公司积累了丰富的大型并网电站、屋顶并网电站、以及微网电站系统设计及施工经验，可为客户提供光伏项目可行性咨询、系统优化设计、现场安装调试、工程施工及项目运维等全方位专业服务。北京能高坚持积极引进现代的管理理念，努力构建良性的人才架构，持续优化高效的工作模式，不断完善全程服务体系，使其稳步驶入高速发展的轨道。在新能源异军突起的时代，北京能高将坚持对待客户谦下自处，从善如流，倡导多领域合作，探寻一条与众多合作伙伴共赢的阳光之路！