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工商业储能系统如何设计?
2022-11-23 15:14  浏览:1

工商业储能系统如何设计?

“碳达峰、碳中和” 及“构建以新能源为主的电力系统”目标下,风电、光电等新能源在快速发展,但新能源发电的主要瓶颈在于间歇性、随机性、波动性,解决此类问题,需要储能系统提供灵活性调节和关键性支撑。


晴天光伏发电曲线图


阴天光伏发电曲线图


某电站10月份发电统计图

储能可应用于发/输/配/用各个环节,发挥多重作用。


此次我们讨论的主题是基于古瑞瓦特WIT系列工商业储能逆变器的用户侧储能设计。


不同于大规模储能调峰调频电站,工商业储能系统的主要目的是利用电网峰谷差价来实现投资回报,主要负荷是满足工商业自身内部的电力需求,实现光伏发电最大化自发自用,或者通过峰谷价差套利。系统主要由光伏组件、光储一体机、电池组、负载等构成。光伏组件方阵在有光照的情况下将太阳能转换为电能,通过光储一体机给负载供电,也可同时给电池组充电;在无光照时,由电池组通过一体机给负载供电。主要应用场景为写字楼、商场、工商业园区、海岛微网、村庄、大型户用。


01 光储一体机

其作用是对太阳能电池组件所发的电能进行调节和控制,变成正弦波交流电。

02 电池组

其主要任务是储能,保障能量平衡以及供能稳定性,在夜间或阴雨天保证负载用电需求。

03 交流配电柜

主要起交流输出侧关断以及保护的作用。

04 智慧能源管理器SEM

与光储一体机、智能电表、电池实现通讯互连,具备干接点可外控油机,可以接入客户急停,消防,安防等系统,实现复杂的系统联动需求。

05 光伏组件

太阳能供电系统中的主要部分,其作用是将太阳的辐射能量转换为直流电能。


WIT工商业光储应用场景解决方案系统图


WIT离岛微网应用场景解决方案系统图

工商业储能系统设计原则

01 负载类型和功率决定光储一体机的选型

负载一般分为感性负载和阻性负载,中央空调、压缩机、吊机等带有电动机的负载是感性负载,电动机启动功率是额定功率的3-5倍,设计初期在靠设备离网运行时,一般要把这些负载的启动功率考虑进去,逆变器的输出功率要大于负载的功率。对于监控站,通信站等要求严格的场合,输出功率是按所有的负载功率之和。但在本储能系统中,WIT系列(目前有50K/63K/75K/100K,4个功率段)强大的带载能力,支持电机类负载和100%三相不平衡负载,可长期过载110%。

02 单日用电量确认组件功率

组件的设计原则是要满足平均天气条件下负载每日用电量的需求,也就是说太阳能电池组件的全年发电量要等于负载全年用电量。因为天气条件有低于和高于平均值的情况,太阳能电池组件设计的基本满足光照最差季节的需要,就是在光照最差的季节蓄电池也能够基本上天天充满电。组件的发电量并不能完全转化为用电,还要考虑控制器的效率和机器的损耗以及电池组的损耗,电池组在充放电过程中,也会有10-15%的损耗。储能系统可用的电量=组件总功率*太阳能发电平均时数*控制器效率*电池组效率。

03 蓄电池设计容量

电池组的任务是在太阳能辐射量不足时,保证系统负载的正常用电。电池组的容量可以根据实际情况来设计。设计时要注意3点:电池组的电压要达到光储一体机系统的电压(WIT系列电池工作电压范围是600-1000V (3P3W条件下) / 680-1000V (3P4W条件下));电池组储存的电量要达到用户的要求(能量时移、峰谷套利等);需要离网运行时考虑阴雨天备电情况。

04 EMS方案

和大型储能系统一样,工商业储能系统也包括能源管理系统(EMS)。古瑞瓦特EMS解决方案为SEM(Smart Energy Manager,智慧能源管理器),利用锂电池作为储能装置,通过本地及远端EMS管理系统,完成电网、电池、一体机、负载三者之间的电能提供和电能需求的平衡与优化,并能使用干接点等方便接入其他类型设备,在峰谷用电、用电安全等方面带来应用价值,工商业储能系统的EMS也与大型储能电站不同,通常不用考虑电网调度的需求,主要是为本地提供电力,只需要具备局域网内能量管理和自动切换即可。

总结

“光伏+储能”工商业储能是目前最为可靠、最有潜力的一种应用,也是最有可能被大规模应用的分布式光伏解决方案,在电价较高、峰谷价差较大的场所,合理设计可实现高投资收益。

原文链接:https://www.growatt.com/show-40-1067.html