7.2 50kW并离网储能系统设计全过程

7.250kW并离网储能系统设计全过程在一些商业区，由于受到变压器容量的限制，光伏发电不允许上网卖电，有的地方电网不太稳定，还有的地方上网电价很便宜，但用电价格较高，峰谷价差较大，这些地方如果安装光伏，就比较适合用采用离网储能系统，其最大的特点是既可以并网发电，以可以储能，还可以单独离网运行。光伏并离网系统主要有四种赢利方式：一是利用光伏给负载供电，还可以设定在电价峰值时输出，减少电费开支；二是可以电价谷段充电，峰段放电，利用峰谷差价赚钱；三是如果不能上网卖电，可以安装防逆流系统，当光伏功率大于负载功率时，可以把多余的电能储能起来，避免浪费；四是当电网停电时，光伏还可以继续发电，不浪费，逆变器可以切换为离网工作模式，系统作为备用电源继续工作，光伏和蓄电池可以通过逆变器给负载供电。7.2.1并离网系统技术路线对比并离网光储系统，包括太阳能组件，控制器，逆变器，蓄电池，负载等设备，技术路线很多，按照能量汇集的方式，目前主要有直流耦合“DCCoupling”和交流耦合“ACCoupling”两种拓扑结构。（1）直流耦合：如下图所示，光伏组件发出来的直流电，通过控制器，存储到蓄电池组中，电网也可以通过双向DC-AC变流器向蓄电池充电。能量的汇集点是在直流蓄电池端。直流耦合的工作原理：当光伏系统运行时，通过MPPT控制器来给蓄电池充电；当用电器负载有需求时，蓄电池将释放电量，电流的大小由负载来定。储能系统连接在电网上，如果负载较小而蓄电池已充满，光伏系统可以向电网供电。当负载功率大于光伏发电功率时，电网和光伏可以同时向负载供电。因为光伏发电和负载用电都不是稳定的，要依赖蓄电池平衡系统能量。（2）交流耦合，如下图所示，光伏组件发出来的直流电，通过逆变器变为交流电，直接给负载或者送入电网上，电网也可以通过双向DC-AC双向变流器向蓄电池充电。能量的汇集点是在交流端。交流耦合的工作原理：包含光伏供电系统和蓄电池供电系统。光伏系统由光伏阵列和并网逆变器组成；蓄电池系统由蓄电池组和双向逆变器组成。这两个系统既可以独立运行，互不干扰，也可以脱离大电网组成一个微网系统。直流耦合和交流耦合都是目前成熟的方案，各有其优缺点，根据不同的应用场合，选择最合适的方案，以下是两种方案的对比。（1）成本对比：直流耦合包括控制器，双向逆变器和切换开关，交流耦合包括并网逆变器，双向逆变器和配电柜，从成本上看，控制器比并网逆变器要便宜一些，切换开关比配电柜也要便宜一些，直流耦合方案还可以做成控制逆变一体机，设备成本和安装成本都可以节省，因此直流耦合方案比交流耦合方案的成本要低一点。（2）适用性对比：直流耦合系统，控制器，蓄电池和逆变器是串行的，联接比较紧密，但灵活性较差。交流耦合系统，并网逆变器，蓄电池和双向变流器是并行的，联接不紧密，灵活性较好。如在一个已经安装好的光伏系统中，需要加装储能系统，用交流耦合就比较好，只要加装蓄电池和双向变流器就可以了，不影响原来的光伏系统，而且储能系统的设计原则上和光伏系统没有直接关系，可以根据需求来定。如果是一个新装的离网系统，光伏，蓄电池，逆变器都要根据用户的负载功率和用电量来设计，用直流耦合系统就比较适合。但直流耦合系统功率都比较少，一般在500kW以下，再大的系统用交流耦合比较好控制。（3）效率对比：从光伏的利用效率上看，两种方案各有特点，如果用户白天负载比较多，晚上比较少，用交流耦合就比较好，光伏组件通过并网逆变器直接给负载供电，效率可以达到96%以上。如果用户白天负载比较少，晚上比较多，白天光伏发电需要储存起来晚上再用，用直流耦合就比较好，光伏组件通过控制器把电储存到蓄电池，效率可以达到95%以上，如果是交流耦合，光伏先要通过逆变器变成交流电，再通过双向变流器变成直流电，效率会降到90%左右。7.2.2系统方案设计（1）客户的用电需求和光照情况：客户是广西北海一家经营冷冻海鲜的加工、销售、冷藏的小型工厂，主要用电设备是冰柜，加工设备，包装设备，照明等，其中冰柜功率约10kW，不允许停电超过30分钟，白天用电量较大，功率每天用电量1重要负载冰柜10kW50度2感性负载加工设备，10kW60度3阻性负载照明，包装设备20kW40度总计40kW150度广西北海采用三部电价制，脱硫电价为0.4207元/度。工商业电价如下：时段8:00-9:009:00-12:0012:00-17:00分区A区平时段B区峰时段C区平时段间隔1小时3小时5小时电价0.66201.05920.6620时段17:00-22:0022:00-23:0023:00-8:00间隔5小时1小时9小时分区D区峰时段E区平时段F区谷时段电价1.05920.66200.25912广西北海光照条件一般，但空气质量好，年有效利用小时数为1080小时，每天峰值日照为3.75小时，比较适合安装光伏。（2）系统方案设计并离网储能有直流耦合和交流耦合两种方案，根据用户的特点，光伏自用比例较大，而且白天用电量大，从效率上讲用交流耦合的方式比较好，但考虑到客户对用电的可靠性要求不高，而且预算有限，因此选择直流耦合的并离网控制逆变一体机。并离网逆变器原理图和参数表组件功率要根据用户每天的用电量来确认。用户每天平均的用电量为150度，当地每天峰值日照为3.75小时，并离网系统的效率约为0.85，因此设计采用360W单晶组件140块，容量为50.4kW组件，每天能发190度电，除去损耗给到用户大约160度，基本能满足客户需要。蓄电池容量根据用户无光照时的用电量来确定，白天光伏发电可以不经过蓄电电直接给负载使用，估计用户每天晚上用电量为50度，设计采用500V120AH的锂电池，总电量为60000VAH，按0.9的放电深度，可为客户提供54度电。电气方案设计：组件是140块，采用20串7并的方式，通过一个7进1出的汇流箱接入逆变器中，选择带配电功能的并离网工频隔离一体机，汇流箱，蓄电池组、负荷、电网分别接入相应的断路开关中。（3）电气功能调试：为了适应不同场合，并离网储能逆变器设计了很多功能，在应