張繼冬
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要: 隨著全球能源危機和環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻,太陽能光伏發(fā)電技術(shù)作為一種清潔、可再生的能源利用方式,受到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。本文對太陽能光伏發(fā)電技術(shù)進行了詳細(xì)介紹,包括其工作原理、系統(tǒng)組成以及發(fā)展現(xiàn)狀。同時,深入探討了電能管理在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的重要性,并提出了相應(yīng)的電能管理策略,以提高太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性,為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。
2.2.1太陽能電池組件
太陽能電池組件是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件,它由多個太陽能電池片串聯(lián)或并聯(lián)而成。太陽能電池片通常采用硅材料制成,分為單晶硅、多晶硅和非晶硅等類型。單晶硅電池轉(zhuǎn)換效率高,但成本也較高;多晶硅電池成本相對較低,但轉(zhuǎn)換效率略低于單晶硅電池;非晶硅電池具有弱光性能好、成本低等優(yōu)點,但轉(zhuǎn)換效率較低。
2.2.2控制器
控制器的主要作用是對太陽能電池組件的輸出進行控制和調(diào)節(jié),防止蓄電池過充、過放和反接等情況的發(fā)生。同時,控制器還可以對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作狀態(tài)進行監(jiān)測和顯示。
2.2.3逆變器
逆變器的作用是將太陽能電池組件產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電,以便滿足家庭、企業(yè)等用戶的用電需求。逆變器的性能直接影響到太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出效率和穩(wěn)定性。
2.2.3蓄電池
蓄電池的主要作用是在太陽能電池組件無法發(fā)電或發(fā)電量不足時,為負(fù)載提供電能。蓄電池的容量和類型應(yīng)根據(jù)用戶的用電需求和太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)模進行選擇。
4.2.1充電控制:采用恒流 - 恒壓充電方式,避免蓄電池過充。在充電初期,采用恒流充電,當(dāng)蓄電池電壓達(dá)到一定值后,轉(zhuǎn)為恒壓充電,直到蓄電池充滿為止。
4.2.2放電控制:根據(jù)蓄電池的剩余容量和負(fù)載的用電需求,合理控制蓄電池的放電深度,避免蓄電池過放。同時,在蓄電池放電過程中,應(yīng)實時監(jiān)測蓄電池的電壓和電流,當(dāng)蓄電池電壓低于一定值時,應(yīng)及時切斷負(fù)載,以保護蓄電池。
4.2.3均衡充電:由于蓄電池在使用過程中可能會出現(xiàn)單體電池之間的電壓不均衡現(xiàn)象,因此需要定期對蓄電池進行均衡充電,以提高蓄電池的性能和使用壽命。
4.3.1并網(wǎng)控制:采用同步鎖相技術(shù),使太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出頻率和相位與電網(wǎng)保持一致,實現(xiàn)并網(wǎng)運行。同時,應(yīng)設(shè)置過流、過壓、欠壓等保護裝置,防止系統(tǒng)出現(xiàn)故障時對電網(wǎng)造成影響。
4.3.2功率控制:根據(jù)電網(wǎng)的需求和太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率,合理控制系統(tǒng)的輸出功率,實現(xiàn)功率的優(yōu)化分配。在白天光照充足時,太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)可以向電網(wǎng)輸送多余的電能;在夜晚或陰雨天,電網(wǎng)可以向用戶提供電能。
4.3.孤島檢測:當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時,太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)能夠及時檢測到孤島現(xiàn)象,并迅速切斷與電網(wǎng)的連接,以防止對維修人員造成危險。
五、安科瑞Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)概述
5.1概述
Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng),是我司根據(jù)新型電力系統(tǒng)下微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)與微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的要求,總結(jié)國內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的經(jīng)驗,專門研制出的企業(yè)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)滿足光伏系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電、儲能系統(tǒng)以及充電樁的接入,全天候進行數(shù)據(jù)采集分析,直接監(jiān)視光伏、風(fēng)能、儲能系統(tǒng)、充電樁運行狀態(tài)及健康狀況,是一個集監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理為一體的管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上以經(jīng)濟優(yōu)化運行為目標(biāo),促進可再生能源應(yīng)用,提高電網(wǎng)運行穩(wěn)定性、補償負(fù)荷波動;有效實現(xiàn)用戶側(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負(fù)荷,提高電力設(shè)備運行效率、降低供電成本。為企業(yè)微電網(wǎng)能量管理提供安全、可靠、經(jīng)濟運行提供了全新的解決方案。
微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應(yīng)采用分層分布式結(jié)構(gòu),整個能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個層:設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層。站級通信網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)及TCP/IP通信協(xié)議,物理媒介可以為光纖、網(wǎng)線、屏蔽雙絞線等。系統(tǒng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。
5.2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
本方案遵循的標(biāo)準(zhǔn)有:
本技術(shù)規(guī)范書提供的設(shè)備應(yīng)滿足以下規(guī)定、法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):
GB/T26802.1-2011工業(yè)控制計算機系統(tǒng)通用規(guī)范1部分:通用要求
GB/T26806.2-2011工業(yè)控制計算機系統(tǒng)工業(yè)控制計算機基本平臺2部分:性能評定方法。
GB/T26802.5-2011工業(yè)控制計算機系統(tǒng)通用規(guī)范5部分:場地安全要求
GB/T26802.6-2011工業(yè)控制計算機系統(tǒng)通用規(guī)范6部分:驗收大綱
GB/T2887-2011計算機場地通用規(guī)范
GB/T20270-2006信息安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)安全技術(shù)要求
GB50174-2018電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(guī)范
DL/T634.5101遠(yuǎn)動設(shè)備及系統(tǒng)5-101部分:傳輸規(guī)約基本遠(yuǎn)動任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)
DL/T634.5104遠(yuǎn)動設(shè)備及系統(tǒng)5-104部分:傳輸規(guī)約采用標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議子集的IEC60870-5-網(wǎng)絡(luò)訪問101
GB/T33589-2017微電網(wǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定
GB/T36274-2018微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范
GB/T51341-2018微電網(wǎng)工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
GB/T36270-2018微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范
DL/T1864-2018獨立型微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范
T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)度運行規(guī)范
T/CEC150-2018低壓微電網(wǎng)并網(wǎng)一體化裝置技術(shù)規(guī)范
T/CEC151-2018并網(wǎng)型交直流混合微電網(wǎng)運行與控制技術(shù)規(guī)范
T/CEC152-2018并網(wǎng)型微電網(wǎng)需求響應(yīng)技術(shù)要求
T/CEC153-2018并網(wǎng)型微電網(wǎng)負(fù)荷管理技術(shù)導(dǎo)則
T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)度運行規(guī)范
T/CEC5005-2018微電網(wǎng)工程設(shè)計規(guī)范
NB/T10148-2019微電網(wǎng)1部分:微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則
NB/T10149-2019微電網(wǎng)2部分:微電網(wǎng)運行導(dǎo)則
5.3適用場合
系統(tǒng)可應(yīng)用于城市、高速公路、工業(yè)園區(qū)、工商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、智能建筑、海島、無電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。
5.4型號說明
5.5系統(tǒng)功能
5.5.1實時監(jiān)測
微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機界面友好,應(yīng)能夠以系統(tǒng)一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運行狀態(tài),實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息,動態(tài)監(jiān)視各回路斷路器、隔離開關(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。其中,各子系統(tǒng)回路電參量主要有:三相電流、三相電壓、總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)、頻率和正向有功電能累計值;狀態(tài)參數(shù)主要有:開關(guān)狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。
系統(tǒng)應(yīng)可以對分布式電源、儲能系統(tǒng)進行發(fā)電管理,使管理人員實時掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲能單元運行功率設(shè)置等。
系統(tǒng)應(yīng)可以對儲能系統(tǒng)進行狀態(tài)管理,能夠根據(jù)儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進行及時告警,并支持定期的電池維護。
微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)界面包括系統(tǒng)主界面,包含微電網(wǎng)光伏、風(fēng)電、儲能、充電樁及總體負(fù)荷組成情況,包括收益信息、天氣信息、節(jié)能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據(jù)不同的需求,也可將充電,儲能及光伏系統(tǒng)信息進行顯示。
5.5.2光伏界面
本界面用來展示對光伏系統(tǒng)信息,主要包括逆變器直流側(cè)、交流側(cè)運行狀態(tài)監(jiān)測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計及分析、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測及發(fā)電量統(tǒng)計、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計、發(fā)電收益統(tǒng)計、碳減排統(tǒng)計、輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析;同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數(shù)據(jù)進行展示。
5.5.2.1儲能界面
本界面主要用來展示本系統(tǒng)的儲能裝機容量、儲能當(dāng)前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。
本界面主要用來展示對PCS的參數(shù)進行設(shè)置,包括開關(guān)機、運行模式、功率設(shè)定以及電壓、電流的限值。
本界面用來展示對BMS的參數(shù)進行設(shè)置,主要包括電芯電壓、溫度保護限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。
本界面用來展示對PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù),主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)等。
本界面用來展示對PCS交流側(cè)數(shù)據(jù),主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)、溫度值等。同時針對交流側(cè)的異常信息進行告警。
5.5.3視頻監(jiān)控界面
本界面主要展示系統(tǒng)所接入的視頻畫面,且通過不同的配置,實現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。
六、硬件及其配套產(chǎn)品
參考文獻(xiàn)
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