光儲(chǔ)充一體化解決方案設(shè)計(jì)實(shí)例-古瑞瓦特

光儲(chǔ)充一體化解決方案設(shè)計(jì)實(shí)例-古瑞瓦特

本文從光儲(chǔ)充的原理以及總體系統(tǒng)等角度，全方位介紹光儲(chǔ)充一體化解決方案實(shí)例。

一、典型應(yīng)用場景

針對(duì)整縣區(qū)域光伏項(xiàng)目，在街道或者村集體空地上單獨(dú)搭建光伏車棚，配套一定比例的儲(chǔ)能和充電樁配套。

按照20個(gè)標(biāo)準(zhǔn)車位，面積約320平米，新建一個(gè)光伏車棚，車棚面積500平米，用于鋪設(shè)光伏組件，常規(guī)550W組件單塊面積約2.5㎡，可按照數(shù)量約200塊，光伏總功率按110KW配置。

同時(shí)儲(chǔ)能蓄電池配置要考慮電氣箱尺寸限制和占地面積，設(shè)計(jì)采用分布式儲(chǔ)能一體柜設(shè)計(jì)方案減少占地面積。設(shè)計(jì)100kw/209kwh儲(chǔ)能系統(tǒng)，0.5C放電，可滿足100KW滿功率負(fù)載用電約1.8小時(shí)。由于電池充電及放電比較頻繁，選用磷酸鐵鋰電池，功率密度高，安全性更好。

充電樁配置為分體式，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行配置，在滿足變壓器和儲(chǔ)能系統(tǒng)輸出功率的前提下，交直流充電樁均可選。

設(shè)計(jì)采用光伏和儲(chǔ)能交流側(cè)耦合方式，不對(duì)現(xiàn)有光伏配電系統(tǒng)進(jìn)行改造，亦可兼容原有光伏系統(tǒng)。

二、光儲(chǔ)充系統(tǒng)原理和組成

本項(xiàng)目主要由光伏電池組件、光伏車棚、并網(wǎng)逆變器、儲(chǔ)能變流器(PCS)、儲(chǔ)能電池、充電樁設(shè)備及計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、交流并網(wǎng)柜以及綜合監(jiān)控系統(tǒng)組成。采用380V低壓并網(wǎng)的方式。

系統(tǒng)各組成部分介紹如下：

太陽能電池組件：利用晶體硅制成，其作用是將太陽輻射能轉(zhuǎn)換為電能，有一定的防雨、防雹、防風(fēng)等能力。根據(jù)實(shí)際需要可將電池組件相互串聯(lián)，并聯(lián)連接。

并網(wǎng)逆變器：將來自太陽電池方陣的直流電流變換為符合國家電網(wǎng)要求的交流電流的電力變換裝置。

儲(chǔ)能電池：用于儲(chǔ)存電量。本項(xiàng)目采用安全性好的磷酸鐵鋰電池方案。

儲(chǔ)能變流器(PCS)：可控制蓄電池的充電和放電過程，進(jìn)行交直流的變換。PCS 控制器通過通訊接收后臺(tái)控制指令，根據(jù)功率指令的符號(hào)及大小控制變流器對(duì)電池進(jìn)行充電或放電。PCS 控制器通過CAN接口與BMS通訊，獲取電池組狀態(tài)信息，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的保護(hù)性充放電，確保電池運(yùn)行安全。

交流配電柜：交流配電柜主要是通過配電給逆變器/儲(chǔ)能變流器提供并網(wǎng)接口，該配電柜含網(wǎng)側(cè)斷路器、防雷器、配置發(fā)電計(jì)量表、逆變器/儲(chǔ)能變流器并網(wǎng)接口及交流電壓、電流表等裝置。

充電樁系統(tǒng)：充電樁在該系統(tǒng)中相當(dāng)于用電負(fù)載，可根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際需求進(jìn)行搭配。

綜合監(jiān)控系統(tǒng)：光伏逆變器、儲(chǔ)能系統(tǒng)均配有數(shù)據(jù)采集模塊，可將發(fā)電信息和運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)上傳到古瑞瓦特云平臺(tái)管理系統(tǒng)，通過該監(jiān)控系統(tǒng)，可集中管理所有光伏、儲(chǔ)能設(shè)備數(shù)據(jù)。

三、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

本光儲(chǔ)充一體化系統(tǒng)集成了光伏發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)及分體式充電樁負(fù)載，系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)如下：

光儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)：光伏組件功率配置為110kWp，光伏逆變器配置單臺(tái)110kW或者2臺(tái)50kW機(jī)型，可根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目車棚可安裝面積進(jìn)行調(diào)整。磷酸鐵鋰電池容量配置為209kWh，配置100kW儲(chǔ)能一體機(jī)，額定輸出功率100kW。

中控系統(tǒng)：集成磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)(BMS)、消防設(shè)備、空調(diào)設(shè)備、監(jiān)控系統(tǒng)、EMS能量管理系統(tǒng)。

充電樁系統(tǒng)：充電樁在系統(tǒng)中屬于用電負(fù)載，需根據(jù)變壓器富余容量進(jìn)行配置。若充電樁全部由儲(chǔ)能系統(tǒng)帶載，則需要根據(jù)充電樁功率配置對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)能PCS功率。可采用多臺(tái)100KW儲(chǔ)能PCS并機(jī)堆疊方案進(jìn)行增加。

光儲(chǔ)充系統(tǒng)示意圖

建好光伏車棚后，充電樁系統(tǒng)通過二次配置的方式進(jìn)行增加：

系統(tǒng)工作基本邏輯如下：

光伏輸出功率≤充電樁負(fù)載功率：光伏發(fā)電全部用來給充電樁負(fù)載供電，不足的電力由電網(wǎng)補(bǔ)充。光伏輸出功率>充電樁負(fù)載功率：充電樁負(fù)載所需功率全部來自光伏發(fā)電，多余的電力存儲(chǔ)在蓄電池里面，在高峰電價(jià)階段放出。

光伏系統(tǒng)

1)光伏組件光伏組件以目前市面上常規(guī)單晶組件為例，基本參數(shù)如下：

以常見單晶550W組件為例，單塊面積約2.5平方，光伏車棚采用平鋪方式安裝，安裝200塊組件所需面積約520平方，組件功率110kW，按滿發(fā)電量3.2H計(jì)算，每年發(fā)電約12萬度。

光伏組件功率和數(shù)量可根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際允許安裝面積自由調(diào)節(jié)。

2)光伏逆變器

在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，光伏逆變器是核心器件。光伏組件所發(fā)的直流電通過逆變器逆變后成交流電輸出到電網(wǎng)和供負(fù)載使用。

本次選用單臺(tái)功率110kW機(jī)型，其規(guī)格參數(shù)如下。

儲(chǔ)能系統(tǒng)

儲(chǔ)能裝置作為儲(chǔ)能系統(tǒng)中電網(wǎng)與電池之間的功率變換裝置，能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與電池組間的能量雙向交換。相較于傳統(tǒng)集裝箱式儲(chǔ)能，古瑞瓦特采用分布式All in one設(shè)計(jì)理念，布置靈活，容量搭配具備更多選擇。本方案采用ENSE 209KWH-2H1智慧儲(chǔ)能一體柜，電池選用磷酸鐵鋰電池，按照0.5C放電配置，電池容量為209kWh，儲(chǔ)能PCS容量為100kW和電池模組集成在一個(gè)機(jī)柜中。智慧儲(chǔ)能一體柜參數(shù)如下：

智慧儲(chǔ)能一體柜ENSE 209KWH-2H1規(guī)格參數(shù)

儲(chǔ)能電池管理系統(tǒng)

電池管理系統(tǒng)(BMS)是用于檢測、評(píng)估及保護(hù)電池的電子設(shè)備集合。負(fù)責(zé)監(jiān)測電池的電壓、充放電電流及溫度等信息，根據(jù)監(jiān)測到的電池狀態(tài)信息來選擇充放電方式，確定是否需要開啟電池均衡管理，且可根據(jù)產(chǎn)生的異常狀態(tài)對(duì)電池進(jìn)行保護(hù)，確保電池安全使用，延長電池使用壽命，儲(chǔ)能系統(tǒng)電池配置1套電池管理系統(tǒng)，架構(gòu)如下：

充電樁系統(tǒng)

充電樁作為給電動(dòng)汽車充電的設(shè)備，在整個(gè)系統(tǒng)中可以看做一個(gè)用電負(fù)荷。本方案采用單相7KW交流充電樁和三相60KW直流充電樁組合方案。初步規(guī)劃7KW交流樁14臺(tái)，60KW直流樁2臺(tái)。(具體型號(hào)和數(shù)量還需根據(jù)變壓器容量確定)。充電樁集充電接口、人機(jī)交互接口、電氣安全設(shè)計(jì)、 保護(hù)于一體，配合電動(dòng)汽車車載充電機(jī)提供刷卡、移動(dòng)支付等多種充電方式。人機(jī)交互、控制、計(jì)量、安全防護(hù)等單元高度集成。

單相7KW交流充電樁

三相60KW直流充電樁

監(jiān)控系統(tǒng)

本項(xiàng)目采用古瑞瓦特SEM(Smart Energy Manager，智慧能源管理器)做本地化綜合能源管理，實(shí)現(xiàn)本地的數(shù)據(jù)監(jiān)控，同時(shí)可通過上級(jí)EMS管理單元接入電網(wǎng)AGC調(diào)度。

通過古瑞瓦特智慧能源管理云平臺(tái)通過對(duì)光伏發(fā)電、儲(chǔ)能充放電、充電樁運(yùn)營、配用電等用電業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)測及保護(hù)告警信息、信息統(tǒng)計(jì)，報(bào)表生成等功能;并將所有信息推送到Web及App端;從而主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題，生成工單，閉環(huán)管理。

古瑞瓦特能源管理平臺(tái)界面

電氣一次設(shè)計(jì)

根據(jù)本項(xiàng)目設(shè)計(jì)光伏容量110KW，儲(chǔ)能容量100kw/209kwh，綜合考慮采用自發(fā)自用，余電上網(wǎng)方式，并兼顧節(jié)約資源、工程可行性、電網(wǎng)安全等方面要求，按照國家電網(wǎng)《分布式光伏發(fā)電接入系統(tǒng)典型設(shè)計(jì)》以及當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)公司出具的系統(tǒng)接入方案，按每個(gè)站點(diǎn)單獨(dú)進(jìn)行集中就近并網(wǎng)，經(jīng)逆變匯流后，以1回380V電壓等級(jí)就近T接入充電站低壓配電母線。儲(chǔ)能系統(tǒng)以1回380V電壓等級(jí)就近接入低壓配電母線。充電樁系統(tǒng)從低壓配電母線處取電使用。

注：最終接入方案以電網(wǎng)公司接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)為準(zhǔn)。

四、主要設(shè)備清單

光儲(chǔ)充系統(tǒng)電主要設(shè)備清單

注：最終配置清單以施工圖設(shè)計(jì)和電網(wǎng)公司接入系統(tǒng)方案要求為準(zhǔn)。充電樁作為二次設(shè)備按需進(jìn)行配置。

審核編輯 黃宇