风光储柴电微网供电中储能技术应用研究

风光储柴电微网供电中储能技术应用研究内容概括一、概况二、基本技术要求三、投资预算四、附录一、概述工程背景 我国幅员辽阔，地质地貌复杂多样，在我国的特殊区域，如岛屿、山区、荒漠等区域，由于远离电网，无法使用常规市电网络为仪器设备及生产生活提供用电。 光能、风能、柴油互补发电方式是目前众多可再生能源与新能源技术开发中开展最成熟、最具规模化开发条件和商业化开展前景，且潜力最大的能源供给方式。我国太阳能资源分布图我国有效风能分布图

一、概述光能与风能在时间和季节上有较强的互补性。风力、光伏、柴油发电系统可根据用户用电负荷和自然资源条件进行合理地配置，既可以保证系统的可靠性，又能降低发电本钱，满足用户用电需求。这种合理性既表现在资源配置上，又表达在技术方案和性能价格上，正是这种合理性保证了风光互补系统的可靠性，从而为它的应用奠定了坚实的根底。应用:中新生态城光伏微网储能规格:800KWh

一、概述风力发电：是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是3m/s的微风速度〔微风的程度〕，便可以开始发电。小型风力发电系统效率很高，系统中包括风力发电机、充电器、数字逆变器等，其中，风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。风机重要组成局部风

一、概述风力发电：风力发电装置有两种运行方式，并网运行和离网运行。在离网运行时，风力发电装置难以提供稳定的输出。解决上述稳定供电的方式有两个，一是利用蓄电池储能来稳定风力发电机的电能输出，另一个是风力发电机与光伏或柴油发电等互补运行。风机运行模式风

一、概述光伏发电：太阳能电池主要由半导体硅制成。在半导体上照射光后，由于其吸收光能会激发出电子和空穴，从而半导体中有电流流过，这可称为“光发电效应〞或简称“光伏效应〞。光伏电池板产生的电能经过电缆，控制器，储能等环节予以储存和转换，转换为负载所能使用的电能。光伏运行模式光

一、概述光伏发电太阳能电池方阵通常面向赤道放置，倾角不同造成各个月份方阵面接受的太阳辐射量差异很大。因此，确定方阵的最正确倾角是光伏发电系统设计中不可缺少的一个重要环节。我国局部城市的斜面最正确辐射倾角光

一、概述柴油发电柴油发电机组转速控制系统主要由速度传感器、电子调速板、油泵的电子执行器组成。柴油发电机组监控系统主要由水温传感器、油压传感器、水温高报警器、机油油压低报警器、机组控制器等组成，主要监控柴油机的工作状态参数。柴油机主要组成局部柴

一、概述储能蓄电池 储能蓄电池在微网中的作用1〕提供短时供电：外界条件变化，无法提供电能输出时由储能系统向用户提供供电。2〕电力调峰：天气变化波动时，调节系统中的峰值负荷。3〕改善微电网电能质量：调节储能系统向电网和负荷提供有功〔补偿〕和无功〔吸收〕，到达提高电能质量的目的。储

一、概述储能蓄电池——美国储能电池开展趋势 在美国“电网2030〞方案中，把用于调峰的储能、用于暂态限制的储能列为2021年开展目标区域互联电网开展目标，把高压直流储能列为2021年区域互联电网开展目标，大容量储能技术列为优先级较高的目标技术。在地区配电网开展规划中也把开发大规模储能列为优先级最高的技术，包括储能电池、超级电容器、功率变换器、控制器、储能与电能质量相结合的设备开发等。储

一、概述储能蓄电池——欧洲储能电池开展趋势 欧洲电网技术开展趋势主要是面向可再生能源系统和未来的电力系统，在电网的机器、中期、长期的研究方案中，将能量储存和电能质量的保证放在重要研究地位。如：在英国科学基金和国家工程中，有关英国电网的大局部支撑技术都是储能技术。欧共体同样关注储能技术的开展，它是解决可再生能源的有效利用问题的关键。储

一、概述储能蓄电池 经过对几种类型的电池性能进行比较分析，锂离子电池和铅酸电池具有较强的竞争力，钠硫电池和全钒液流电池未形成产业化，供给渠道受限，较昂贵。几种类型电池性能比较钠硫电池全钒液流电池磷酸铁锂电池阀控铅酸电池能量密度100-700Wh/kg-120-150Wh/kg30-50Wh/kg倍率特性5-10C1.5C5-15C0.1-1C转换效率>95%>70%>95%>80%寿命>2500次>15000次>2000次>300次成本23000元/kW·h15000元/kW·h3000元/kW·h700元/kW·h关注点安全、一致性、成本可靠性、成熟性、成本一致性一致性、寿命储

二、根本技术要求系统结构功能上，由风力发电系统、光伏发电系统、柴油发电系统、蓄电池储能系统及能量管理系统等子系统组成。结构上，考虑到设备的易扩展性，本工程选取交流母线供电系统。系统结构拓扑图

二、根本技术要求能量管理系统项目光伏风机蓄电池柴油机负载信号采集电压电流电压电流温度累积电量告警信息电压电流温度容量告警信息电压电流电压电流控制功率调节回路通断旁路泄放功率调节回路通断旁路泄放功率调节回路通断回路通断充电管理回路通断二、根本技术要求工作模式一：光伏或风能输出功率＞负载所需功率光伏风机柴油EMS负载蓄电池策略1：当外界有风能或者光能时，其输出优先对负载进行供电，同时为储能蓄电池组充电。二、根本技术要求光伏风机柴油EMS负载蓄电池工作模式二：〔光伏+风能〕输出功率＜负载所需功率策略2：当外界风能、光能缺乏以满足负载需求时，由储能蓄电池组对负载补充供电。二、根本技术要求光伏风机柴油EMS负载蓄电池工作模式三：〔光伏+风能+蓄电池〕输出功率＜负载所需功率策略3：当外界风能、光能缺乏以满足负载需求且储能蓄电池组剩余容量降低至20%时，自动切换到柴油发电机为负载供电，同时关闭储能蓄电池组输出，直至外界有光能、风能对蓄电池组进行充电且储能蓄电池组剩余容量上升至60%时，自动关闭柴油发电机

二、根本技术要求光伏发电系统光伏阵列的输出经过升压至，为储能系统充电。光伏控制器能与EMS进行通讯，通过监控软件实现实时监测。光伏电池板参数项目单板16kW组件组合方式1S1P8S9P最大输出功率230W16560W最大工作点电压29.1V232.8V开路电压37.0V296V最大工作点电流7.91A71.19A系统噪声-≤60dB尺寸1660mm×994mm×45mm-系统输出电压-350.4VDC光储能电池的通用要求1

使用的温度范围比较广，一般要求在-30-60度的温度环境下可以正常运行。2

蓄电池的低温性能要好，即使温度比较低的地区也可以使用。3

容量一致性好，在蓄电池串联和并联使用中，保持一致性。4

充电接受能力好。在不稳定的充电环境中，有更强的充电接受能力。5

寿命长，减少维修和维护本钱，降低系统总体投资。铅酸蓄电池分为以下三类：1

排气式储能用铅酸蓄电池--电池盖上有能够补液和析出气体装置的铅酸蓄电池。2

阀控式储能用铅酸蓄电池--各个电池是密封的，但都带有在内压超出一定值时允许气体溢出的阀的铅酸蓄电池。3

胶体储能用铅酸蓄电池--使用胶体电解质的铅酸蓄电池。

铁锂电池储能系统能够用来节约电网系统的固定设备投资；提高电网设备利用率，降低财务风险，防止数额巨大的一次性投资且设备利用率极低的情况发生，将投资用于更需要、更重要的场合；降低最终用户的使用本钱。储能系统在输配电系统中可以实现的其它重要优势包括：

通过无功补偿和电压调节提高效劳可靠性和电力质量；

削峰填谷，存储波谷电力在波峰时出售，由此降低顶峰价格波动的市场风险并控制能源不均衡的高额费用；通过本地供电、修正功率因数、调节电压减少线损；减少线路拥堵，在能源供给的瓶颈局部提供顺畅通道；提供旋转备用、无功功率、振荡补偿以及黑启动能力；

根本用户可以实现在用电顶峰使用谷值电力，增加设备使用价值以及容量扩展。

削峰填谷

储能系统可以在配电端减低用户能量负载峰值，这将促进电网设备利用并满足终端客户需求。电网负载系数从而得到提高。下面的图表表示在用电顶峰时有选择性地释放电力可以实现显著地节约能源

智能电网

智能电网是未来兴旺电网管理系统的一个重要组成局部，储能技术在其中拥有巨大的市场空间。

自愈式〞输配电系统

为满足社会用电量迅速增长的需求，必须大力开展“自愈式〞输配电系统，实现自动预测并对扰动迅速反响，从而持续优化电力质量。EPRI电力技术开展路线报告称，“到2021年，对于优质电力的需求将普及经济社会的任何一个角落。〞

自愈式电网带来的巨大好处不仅包括提高电力可靠性，而且将持续改进终端客户效劳，降低运营本钱并在现有电力网络根底上输配更多有效功率通量。自愈式电网对于恐怖主义袭击也有很好的抵御作用。自愈式电网要实现的典型目标包括：

动态优化电网系统性能对于扰动迅速反响以最小化负面影响扰动后快速有效恢复运营

充分调动用户响应作为管理电网的有效手段当可再生能源在电网系统中的比重不断提高这些不稳定的电源将更加需要智能电网与储能技术。使用需求侧管理技术与储能构建自愈式电网的系统方法。

自愈式电网控制系统包括一系列网络节点与线性、非线性负载。控制传感器用于监控电力特征，控制继电器用于实现与非线性负载的通讯，电池储能系统实现主要电源和电力节点之间的连接。优先恢复控制器与控制传感器、控制继电器、电池储能系统相连接，它从控制传感器接收控制信号，响应探测电网中的不规律性，自动启动电池储能系统为线性负载提供稳定功率，并有选择性地断开控制继电器以断开一定比例的非线性负载。

二、根本技术要求风能发电系统风能发电机组的输出经过升压至为储能系统充电。风机控制器能与EMS进行通讯，通过监控软件实现实时监测。风力发电机技术参数产品型号HY3000L额定功率3000W最大功率3500W额定电压48V起动风速2.0m/s切入风速2.5m/s额定风速12m/s最大风速50m/s风轮直径3.05m叶片数量5控制器方式失速、过压、过功率最大风能利用系数0.43运行环境温度-40℃～+60℃净重75KG外形尺寸∮3050mm*2020mm机组数量2套风

二、根本技术要求风力发电机控制器采用先进的MPPT功率跟踪技术，保证风能的最高利用；可电脑远程监控，软件升级和参数设置；智能化软件控制，控制精确；具有风机智能停机系统；具有温度补偿功能；具有温度传感器自动识别功能；自动累计输出电量；良好的人机界面，LCD和指示灯显示运行状况。风力发电机控制器参数型号HY-WS3K-48B尺寸（长*宽*高）（mm）465*360*105重量（Kg）10工作温度-20℃～+45℃风力发电机最大额定功率3000W输入电流范围0～65A输出控制电流（继电器）5A静态电流5mA安全设计参照标准LVDEN60950-1质量控制参照标准ISO9001，CE通讯接口协议RS485风

二、根本技术要求柴油发电系统： 主用由低噪厢式外罩、单相柴油发电机组、公共底盘、控制系统、排烟系统及辅助设施等组成。柴油发电机系统结构柴

二、根本技术要求主要技术参数：额定功率：30kW额定电压：220V额定电流：额定频率：50Hz额定转速：1500r/min功率因数：〔滞后〕相数：单相噪声：≤70dB〔1米〕系统总重：≤2000kg外形尺寸〔长×宽×高〕：2800×1200×1500mm电压特性稳态调整率％瞬态调整率％反应时间s波动率％±1±200.50.5频率特性稳态调整率％瞬态调整率％反应时间s波动率％±1±1050.5柴

二、根本技术要求该系统在符合输出额定功率的环境条件下，能正常连续运行12h〔其中包括过载10%运行1小时〕。该系统超出12h连续运行时，输出的规定功率按原额定功率的90%修正后折算的功率，且不得超过发电机的额定功率。系统配置降噪厢体1套30kW柴油发电机组柴油机4BTA3.9-G21台发电机SB-DW6-301台公共底盘1套控制屏1面输出转接板1套排烟消声系统1套随机备附件、工具1套柴

二、根本技术要求柴油机动力是系统的关键部件，其主要技术性能及特性直接影响着系统的技术性能，环境适应性、经济性、噪声水平和可靠性等一系列指标。柴油机技术参数型号4BTA3.9-G2型式四冲程、直列气缸数4吸气型式涡轮增压、水空中冷缸径×行程mm102×120压缩比16.5：1排量L3.9额定转速r/min1500额定功率kW50燃油消耗率g/kWh216（标准工况）起动方式24V电启动柴油机重量kg350柴

二、根本技术要求发电机采用技术采用无刷谐波励磁方式，励磁功率需要量很小，控制方便可靠，其动态性能特别好，过载能力强。定子绕组采用新型正弦绕组设计技术，使发电机输出电压波形更接近于正弦，以使波形畸变率到达2%的水平。采用正交设计技术，排除了励磁系统与用电系统的相互干扰，进一步提高了输出电压波形的品质，使发电机无线电干扰电平低。加强阻尼系统的设计，使发电机运行更加稳定。柴

二、根本技术要求工作温度：-20℃~60℃相对湿度：不大于90%〔25℃±5℃〕输出电压：(220±5%)VAC输出频率：50Hz±1%工作时间：4小时/天不间断供电时间：3天〔含阴天且风力小于3m/s〕无缝切换：储、柴发电系统可以无缝切换使用寿命：15年〔储能蓄电池组5年，80%DOD〕蓄电池储能系统——主要考核指标二、根本技术要求储蓄电池储能系统锂离子电池是未来储能电池的主流铅酸电池锂离子电池超级电容器氢镍电池镉镍电池储能电源

二、根本技术要求储蓄电池储能系统磷酸铁锂储能蓄电池具有比能量高、循环寿命长、自放电率低、平安无污染等特点，同时具有快速充放电的能力，对于风力发电2h率储能系统具有发热量小、散热速度快、充放电转换迅速等优势。低自放电率高比能量/功率高充放电效率超长的循环寿命

优良的平安性良好的环境适应性动力电池二、根本技术要求储蓄电池储能系统铁材料体系:LFP/石墨体系该体系平安性能最为突出；现有成熟体系中最好的循环寿命；最大挑战：比能量二、根本技术要求储蓄电池储能系统——储能市场展望二、根本技术要求储蓄电池储能系统——储能电池技术开展路线储能电池开展路线图Cost201120152014201320124.0RMB/Wh2.5RMB/Wh1.0RMB/Wh储能锂离子电池价格路线图二、根本技术要求储蓄电池储能系统二、根本技术要求储蓄电池储能系统——磷酸铁锂单体电流恒流容量总容量恒流容量/总容量充电电压平台恒流时间(min)总时间(min)90%SOC时间(min)1/3C16.6216.6699.78%3.3671811821621/2C16.6216.6899.62%3.3871211221081C16.5016.6699.03%3.4406062542C15.9516.6096.11%3.530293227二、根本技术要求储蓄电池储能系统——磷酸铁锂单体电流放电容量(Ah)nC/(1/3C)放电容量/16.5放电平台(V)放电时间(min)1/3C16.765100.00%101.61%3.2391831/2C16.60399.03%100.62%3.2131211C16.44798.10%99.68%3.137602C16.22696.78%98.34%2.993304C15.72293.78%95.28%2.70714二、根本技术要求储蓄电池储能系统——磷酸铁锂单体电流放电容量(Ah)nC/(1/3C)放电容量/16.5放电平台(V)放电时间(min)1/3C16.957100.00%102.77%3.2181900.5C16.89999.66%102.42%3.1901261C16.78999.01%101.75%3.114632C16.64298.14%100.86%2.982324C16.25195.84%98.49%2.727166C15.99594.33%96.94%2.59210二、根本技术要求储蓄电池储能系统——磷酸铁锂单体电流放电容量(Ah)nC/(1/3C)放电容量/16.5放电平台(V)放电时间(min)1/3C11.776100.00%71.37%2.7181281C12.151103.18%73.64%2.46844二、根本技术要求储蓄电池储能系统——磷酸铁锂单体

二、根本技术要求储蓄电池储能系统——磷酸铁锂单体项目标准结果过充1C/10V不爆炸，不起火过放1/3C/0V不爆炸，不起火短路铜线阻抗≤5mohm

不爆炸，不起火挤压电压挤压至0V不爆炸，不起火热箱150℃/

10min不爆炸，不起火针刺钢针直径Ф3-8mm,针刺速度10-40mm/s不爆炸，不起火二、根本技术要求储蓄电池储能系统——磷酸铁锂单体短路过放挤压热箱针刺

二、根本技术要求储蓄电池储能系统——磷酸铁锂单体PenetrationOverchargeHotovenOverdischargeShortcricuitCrush

二、根本技术要求储蓄电池储能系统电池模块的连接方式

电池组模块成组示意图二、根本技术要求蓄电池管理系统电池管理系统在报警或保护事件发生时与逆变器进行通信，由逆变器控制充放电动作，同时将告警或保护事件上传至能量管理系统。蓄电池管理系统连接图储逆变器

二、根本技术要求为满足三天不间断供电要求，整体蓄电池储能系统总容量要求为240kWh。整套系统由100只24OPzV3000〔2V，3000Ah〕型阀控铅酸电池串联组成。型号额定电压（V）10小时率额定容量（Ah）1小时率额定容量（Ah）端子形式24OPzV3000230001350RT-48放电电流终止电压（V/只）0.1C10即300A1.800.25C10即750A1.800.55C10即1650A1.75储蓄电池储能系统〔