风光储充用项目技术方案.docx

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1、清华科技园“风光储充用”项目技术方案1背景和意义41.1 项目背景41.2 项目意义42 园区现状及建设目标52.1 园区现状及分析52.2 总体建设目标62.2.1 项目风光储充设备简介6222微电网的建设目标73 实施技术方案83.1 设计标准83.2 微电网及控制系统设计93.2.1 微电网构架93.2.2 微电网系统设计103.2.3 微电网组网硬件设计123.2.4 微网调度软件设计203.2.5 微网控制策略设计244 技术特色及创新点264.1 微电网的自适应及上级控制网络的简单指令调控的切换264.2 负荷的动态管理264.3 锂电池对风、光发电的能量补充策略264.4 并网馈

2、电电源来源监测274.5微电网和锂电池的配合研究271背景和意义1.1 项目背景随着智能电网建设的逐步全面推进，在分布式电源、微电网、能源互联网、电动汽车等新兴元素不断发展的情况下，传统配用电网正在发生巨大的变化，面临新的形势，即支持大规模可再生分布式能源发电的并网和支持与用户的互动以适应电动汽车发展需要。这些分布式发电设备接入配电网，功率双向流动，对电网来说是个很大的挑战。电动汽车充电功率达数百千瓦，需要建设专用充电设施,根据发展趋势来看未来电动汽车充电负荷要在电网总负荷中占很大的比例，而电动汽车的充电存在着一定的随机性，对电网来说，这是巨大的功率平衡资源，通过执行分时电价，引导用户主动调整

3、电动汽车充电的时间，将显著地减少峰谷负荷差，提高电网现有容量的利用率；止匕外，还可以很好地补偿可再生发电的间歇性，减少对系统备用容量的需求。所以，分布式可再生能源接入和电动汽车的发展是低碳经济、节能减排发展的需要，其发展趋势毋庸置疑。长远来看，未来的智能园区电网向着更高的可靠性、更优质的电能质量、适应分布式新能源接入和电动汽车充换电的需要方向发展，高级量测体系、性价比更高的通信网络、智能的综合控制调度和能量管理系统将为园区的生产管理水平和供电可靠性水平的提高起到重要作用，将深化智能电网的建设。1.2 项目意义本项目是涵盖风光储充用的微电网示范项目，通过项目的建设探索建立容纳高比例波动性可再生能

4、源电力的发输（配）储用一体化的局域电力系统，探索电力能源服务的新型商业运营模式和新业态。（一）因地制宜，创新机制。结合园区实际和新能源发展情况建设联网型微电网，以新能源为微电网的主要供电方式，探索在联网模式下独立供电与大电网结合的技术，以及在新能源微网联网模式下的电网营销经营管理新模式。（二）多能互补，自成一体。项目实现各类分布式能源、储电及高效用能技术相结合，通过智能电网及综合能量管理系统，形成以可再生能源为主的高效一体化分布式能源系统。（三）技术先进、经济合理。项目通过集成分布式能源及智能一体化电力能源控制技术，形成先进高效的能源技术体系;与公共电网建立双向互动关系，能够平抑可再生能源波动

5、性，消减电网峰谷差，替代或部分替代调峰电源，能接受和执行电网调度指令；并网点的交换功率和交换时段可控，且有利于微电网内电压和频率的控制；通过离并网控制保障本地全部负荷或重要负荷的连续供电;为以后灵活参与电力市场交易，使新能源微电网在一定的政策支持下具有经济合理性。（四）典型示范、易于推广。项目在既有条件的基础上充分探索各类分布式能源和智能电网技术应用，创新管理体制和商业模式;整合各类政策，形成具有本地特点且易于复制的典型模式，在示范的基础上逐步推广。区现状及建设目标2.1区现状及分析清华科技园区位于市广阳区梨园路路东，主要由办公楼、酒店、科技厂房组成，园区受电电压等级为10kV,报装容量为2*

6、1000kVA,2017年全年用电量为220195kWh,电量消耗中45%消耗于峰时段（9:0012：00、1700-22:00）,53%消耗于平峰时段（8:00-9：00、12:00-17：00、22:00-23：00），余下2%消耗于谷时段（23:00-8:00）o基本电费计算方式为按照变压器容量计费，尖峰平谷用电时段划分为峰时段:8:00-11:00、20:00-23:00；平时段：11:00-20:00；谷时段:23:00-6:00。企业共包括给排水泵、办公照明、夜间照明、中央空调、化验室、实验室、展馆等用电区域，各类用电设备总额定功率约为1035kW。企业目前各用电回路和用电设备均未

7、安装计量表具只能人工从关口表抄取企业总用电量，对各用电回路和用电设备的用电状态和企业电能流向没有清晰的了解，用电管理的方式较为粗放，各项电能管理规章制度不够完善，用电设备较为陈旧，节电相关技术运用不足，有着较大的提升空间和节电潜力。2.2总体建设目标2.2.1 项目风光储充设备简介本项目拟建设一套智能化控制与综合信息服务平台及配套终端，实现对分布式电源的分析、调度控制及对包含大量分布式电源和储能的微网的实时在线监测的目标。本项目新建风光储充设备如下表：接入设备规格备注光伏200kW风机6kW锂电池100kW/0.5MWh交流充电桩56kw(1)光伏发电设备：本项目接入光伏200kw。在智能园区

8、微网中，光伏发电为发电的主要力量，光伏发电功率份额占全部发电设备功率的98%。光伏设备受自然条件影响，波动幅度较大，所以微网控制系统应重点对光伏发电设备进行监控和调度。光伏设备的就地控制、保护由配套的DC/AC模块提供，微电网控制系统通过通讯实现对DC/AC模块进行整体调配及控制。(2)风力发电设备：本项目接入风力发电设备3台，功率总计6kw,风力发电功率份额占全部发电功率的2%。地区全年风力偏小，4-5级以上风力天数仅占全年天数的5%,结合风力发电设备所处位置可以得出风力发电在本次项目中处于次要地位，发电量和对微网母线的冲击甚微。风力发电设备的就地控制、保护由风力发电逆变器提供，微电网控制系

9、统通过通讯实现对风力发电逆变器进行整体调配及控制。(3)锂电池:本项目配备1台10()kw双向变流器，总计电量0.5MWh的锂电池组。锂电池即作为微网唯一储能系统储是调节微电源性能，保证负荷供电质量，抑制系统振荡的重要环节，同时承担削峰填谷功能。每台锂电池的就地控制、保护配套的EMS(BMS)提供，微电网控制系统通过通讯实现对EMS进行整体调配及控制(BMS在线监测)。(4)交流充电桩：本项目包括8台7kW的交流充电桩。这些充电桩均为市场购买的标准充电桩。就地保护及控制由充电桩本体负责，微网控制系统通过通讯实现对充电桩的管理调度。综上所述，本项目微网是以光伏为主要发电设备、锂电池作为储能设备、

10、充电桩为负载交流微电网。由于风电对微网贡献和影响将会极为有限，所以在微网发电时母线控制和能量调度应着重考虑光伏发电的特性。锂电池具有功率和储量分开控制的特性，是系统中较为理想的储能设备，是微电网进行能量调度时需要倚重的设备，是削峰填谷的核心单元。交流充电桩作为微电网中固定负荷和重要的负荷。对于园区负荷，我们预留标准的物理接口和通讯接口，可保证园区根据自己的实际情况，在不超过功率上限的情况下自由选择设备方便接入。2.2.2 微电网的建设目标1、建设成为交流智能微电网。2、实现微电网的联合控制，统一管理调度。3、实现微电网负荷的动态管理，根据设备运行情况调整负荷的保护等级。4、系统功能模块及相关支

11、撑软件性能达到如下标准： 系统总体平均无故障时间MTBF30000h； 系统年可用率100%； CPU负载（运行标准软件），正常状态下（3096,事故情况下10s5096； 网络负载：正常状态下20%,事故情况下10s40%； 系统完全启动时间2min。 系统支持状态量数目2800,000； 系统支持模拟量数目2800,000； 系统支持控制量数目250,000； 系统支持电度量数目250,000； 系统支持历史数据存储N1年； 系统支持实时数据反演27天。 系统时钟误差2ms。6、SCADA性能：1）模拟量处理 电压/电流W0.2%； 功率0.5%； 越死区传送的门槛值在额定值0.25596

12、,用户可调。2）状态量处理 遥信正确有效率N99.99%。 SOE分辨率站内2ms； 事故报警正确率二100%o3）遥控操作 遥控遥调正确率：100虬4）响应时间要求 状态量变位传送（显示到屏）时间W2s； 模拟量越死区传送时间W3s； 遥控命令执行时间（下达命令一校核一返回一执行）W3s； 遥测数据扫描周期15s,用户可调； 脉冲量（电度累加量）扫描周期5xn（n=l,2,-12）s,用户可调; 画面调用响应时间W2s； 画面动态刷新时间110s,用户可调； 计算机通信实时数据同步W2s； 模拟屏数据刷新时间310s,用户可调； 事故反演记录时间560min,用户可调； 热备用双计算机的切换

13、时间W5s。3实施技术方案3.1 设计标准分类标准号中文名称微电网管理系统建设标准IEEE1547.4-2011微电网接入标准Q/GDW564-2010储能系统接入配电网技术规定GB/T19939-2005光伏并网系统技术要求GB/T19963-2011风电场接入电力系统技术规定Q/GDW370-2009城市配电网技术导则电动汽车充电站建设标准NB/T33020-2015电动汽车动力蓄电池箱用充电机技术条件NB/T33006-2013电动汽车电池箱更换设备通用技术要求NB/T33017-2015电动汽车智能充换电服务网络运营监控系统技术规范NB/T33018-2015电动汽车充换电设施供电系统

14、技术规范NB/T33023-2015电动汽车充换电设施规划导则NB/T33009-2013电动汽车充换电设施建设技术导则NB/T33004-2013电动汽车充换电设施工程施工和竣工验收规范NB/T33019-2015电动汽车充换电设施运行管理规范NB/T33022-2015电动汽车充电站初步设计内容深度规定GB/T31525-2015图形标志电动汽车充换电设施标志Q/GDW11167-2014电动汽车充换电设施术语电动汽车充电机技术标准Q/GDW1233-2014电动汽车非车载充电机通用要求Q/GDW1591-2014电动汽车非车载充电机检验技术规范GB/T20234.1-2015电动汽车传导充电用连接装置第1部分：通用要求GB/T20234.2-2015电动汽车传导充电用连接装置第2部分：交流充电接口GB/T20234.3-2015电动汽车传导充电用连接装置第3部分直流充电接口GB/T27930-2015电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议安装施工规范Q/GDW1883-2013智能园区工程验收规范3.2 微电网及控制系统设计3.2.1 微电网构架从微电网的集中控制和就地控制角度具体划分如下图:1、微网集中控制层：对微电网整体进行协调控制与保护，实现对微电网系统的实时模式控制、