光伏储能一体化充电站设计方案.docx

'光伏储能一体化充电站设计方案项目名称：项目编号：版本：日期：拟制：审阅：批准： 目录1技术方案概述31.1项目基本情况31.2遵循及参考标准41.3系统拓扑结构51.4系统特点62系统设备介绍72.1250KW并离网型储能变流器72.1.1EAPCS250K型储能变流器特点72.1.2EAPCS250K型并离网逆变器技术参数72.1.3电路原理图82.1.4通讯方式92.250K_DCDC变换器92.2.150K_DCDC变换器特点92.2.250K_DCDC变换器技术参数102.3光智能光伏阵列汇流箱112.3.1汇流箱简介112.3.2汇流箱参数122.4光伏组件系统132.4.1270Wp光伏组件132.560KW双向充电桩152.5.160KW充电柱概述152.5.2充电桩功能与特点152.5.3EVDC-60KW充电桩技术参数162.6消防系统172.7微网能量管理系统172.7.1能量管理182.7.2光电预测192.7.3负荷预测192.7.4储能调度202.7.5购售计划202.7.6管理策略202.8动环监控系统222.9电池系统232.9.1电池组232.9.2电池模组与电池架设计232.9.3电池系统参数表242.10定制集装箱253设备采购信息介绍26 1技术方案概述（1）项目主要包括：1台250kW并离网型储能变流器（PCS），4个50kW的DC/DC模块，（2）长春年平均日照时间为4.8h，光伏系统占地面积200㎡，采用自发自用。（3）储能系统采用集装箱方案，箱内集成储能变流器、DC/DC变换系统、电池系统、电池管理系统、能量管理系统、交流配电柜、动环监控系统和自动消防系统等设备。 1.2遵循及参考标准—GB7251.1-1997《低压成套开关设备》—IEC439-1.1992《低压成套开关设备和控制设备》—GB/T14048.1-93《低压开关设备和控制设备》—GB/T9661-1999《低压抽出式成套开关设备》—GB9166-88《低压成套开关设备基本试验方法》—IEC255《继电器》—GB/T7261-2000《继电器及装置基本试验方法》—GB1207-86《电压互感器》—GB1208-87《电流互感器》—GB13539-92《低压熔断器》—GB3983.1-89《低电压并联电容器》—IEC129《交流断路器和接地保护》—GB/T13423-92《工业控制用软件评定准则》—GB/T15532-1995《计算机软件单元测试》—GB7450《电子设备雷击导则》—GB13926-92《工业过程测量和控制装置的电磁兼容性》—GB50171-92《电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范》—IEC51《直接动作指标模拟电气测量仪器及其附件》—GB/T7676-1998《直接作用模拟指示电测量仪表及附件》—GB4942.4-93《低压电器外壳防护等级》—IEC446《绝缘和非绝缘导体的色标》—IEC73《指示灯和按钮的色标》—GB/T14549-1993《电能质量、公用电网谐波》—GB/T15543-1995《三相电压允许不平衡度》—GB/T3797-1989《电控设备第二部分：装有电子器件的电控设备》—NB/T31016-2011《电池储能功率控制系统技术条件》—GB/T2423.17-1993《盐雾试验方法》 1.3系统拓扑结构图1光储充微电网系统拓扑如图1所示，光储充微电网系统拓扑主要设备说明：Ø并离网型储能变流器：250KW变流器的交流侧并联接入380V的交流母线上，直流侧并联接入4台50kW的双向DC/DC变换器，可以实现能量的双向流动，即电池的充放电。Ø双向DC/DC变换器：4台50KWDC/DC变换器高压侧接入变流器的直流端，低压侧与退役动力电池组连接，每台DC/DC变换器与1组电池组连接。Ø退役动力电池系统：12节3.6V/100Ah电芯1P12S构成1个电池模块（43.2V/100Ah，标称容量为4.32KWh）,16个电池模块串联构成1簇电池（691.2V/100Ah,标称容量为69.12KWh），电池簇接入双向DC/DC变换器的低压端。电池系统共含4簇电池，标称容量为276.48KWh。ØMPPT模块：MPPT模块的高压侧并联接入750V的直流母线上，低压侧侧连接光伏阵列；光伏阵列分为6个组串，每组由16块270Wp的组件串联，共有96块光伏组件，光伏阵列的总功率为25.92kWp。Ø充电桩：系统含3台60kW充电桩，充电桩的交流侧并入交流母线，可由光伏、储能和电网供电。 ØEMS&MGCC：根据上级调度指令完成对储能系统的充放电控制、电池SOC信息监测等功能。1.4系统特点（1）系统采用三层控制架构，最上层为能量管理系统，中间层为中央控制系统，最下层为设备层。系统集成量转换装置、相关负荷监控和保护装置，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统。（2）储能系统的能量调度策略根据电网的峰谷平段电价和储能电池的SOC（或组端电压）状态灵活地调整/设置，系统接受能量管理系统EMS的调度，从而进行智能化的充放电控制。（3）系统具备完善的通讯、监测、管理、控制、预警和保护功能，长时间持续安全运行，可通过上位机对系统运行状态进行检测，具备丰富的数据分析功能。（4）电池管理系统（BMS）与能量管理系统（EMS）通信，上传电池组的信息，并在EMS及PCS的配合下，实现对电池组的监控和保护功能。 2系统设备介绍2.1250kW并离网型储能变流器图2EAPCS250K并离网型储能变流器2.1.1EAPCS250K型储能变流器特点Ø具备并网与离网平滑切换功能。Ø具备并网恒流和恒功率两种充电模式，两种充电模式可实现在线无缝切换，适合各种应用场合的需求。Ø具备与多种蓄电池的接口，有与电池BMS通讯功能。Ø能实时接受上位机的调度，可通过PQ模式或下垂模式调度有功无功，满足并网充放电需求。Ø功率因数可调范围：-1～1。Ø通讯方式有RS485，以太网等多种通讯方式，灵活可设。Ø采用先进的IGBT功率模块，完善的系统保护功能，安全可靠。Ø宽的直流电压输入范围。Ø彩色LCD液晶触摸屏显示，保护及运行参数可设置。Ø安装、操作、维护简便。2.1.2EAPCS250K型并离网逆变器技术参数表1250kW并网逆变器关键性能参数列表序号类别项目参数1直流侧额定有功功率250KW2直流电压工作范围500~800V3最大直流输入电压850V4最大直流输入电流525A5恒流充放电电流范围0~525A6恒功率充放电功率范围0~250K7直流电压纹波<1% 8直流电流纹波<1%9直流电流精度<0.5%10直流电压精度<1%11交流侧并网模式额定交流功率250KW最大交流功率275KW12交流输出电压304V~456V13交流侧频率50/60Hz±2Hz15功率因数调节范围-1~1（可调）17电流畸变率（额定工况）<1.5%；18输出效率（不含变压器）>98%28离网模式输出电压精度（额定工况）<1%29输出电压范围198~242V30输出频率范围49.5~50.5Hz31输出电压THD值（额定阻性负载）<1.5%32输出电压不平衡度（100%不平衡）<1%33动态时电压幅值突变范围<10%34动态时电压幅值恢复时间<20ms35自动从离网到并网功能具备36工作模式并离网工作模式并网PQ，离网VF；37恒流、恒功率、恒压充放电功能具备38恒流、恒功率在线模式切换具备39电池均充、浮充功能模式具备41方波充电模式具备42保护交流侧过/欠压保护功能具备43直流侧过欠压保护功能具备44过/欠频保护功能具备45过流保护功能具备46极性反接保护功能具备47过载保护功能具备48过温保护功能具备49冷却系统故障保护具备50防孤岛保护功能具备51通讯故障保护功能具备52漏电流保护功能具备53防雷保护功能具备54相序反接保护功能具备55环境防护等级IP20（户内）56冷却方式风冷，可调速57通讯通讯接口以太网，RS48558显示LCD触摸屏59电量统计功能具备60功率流向显示具备2.1.3电路原理图 2.1.4通讯方式图3EAPCS250K并离网型储能变流器电路原理图储能变流器通过以太网或RS485与上位机通讯，支持MODBUSTCP/RTU和104规约，通讯方案可详见产品手册。（1）以太网通讯方案若单台储能变流器通讯，可直接用网线将储能变流器的RJ45端口与上位机的RJ45端口相连，通过上位机监控系统对储能变流器进行监控。（2）RS485通讯方案图4储能变流器与计算机以太网线连接示意图在标准的以太网MODBUSTCP通讯的基础上，储能变流器还提供了可选的RS485通讯方案,它采用的是MODBUSRTU协议，利用RS485/RS232转换器与上位机通讯，通过我司能量管理监控系统对储能变流器进行监控。图5储能变流器通过RS485/232转换器与计算机的连接示意图2.250k_DCDC变换器2.2.150K_DCDC变换器特点图650K_DCDC变换器Ø采用先进的IGBT功率模块，完善的系统保护功能，安全可靠；Ø双向BUCK-BOOST变换； Ø多种通讯接口（以太网通信，RS485，CAN）；Ø彩色LCD液晶触摸屏显示；Ø保护及运行参数可设置；Ø安装、操作、维护简便；Ø单个模块宽电压输入范围：低压侧DC300～820V，高压侧DC500V~900V；Ø单个模块额定功率：50KWØ采用系统板与分模块架构，系统板协调控制各个分模块，大大提高系统的可靠性与稳定性。2.2.250K_DCDC变换器技术参数表250k_DCDC模块关键性能参数列表序号类别项目参数1低压侧额定有功功率50KW2最大功率55kW3直流电压工作范围250~700V4最大直流输入电压700V5最大直流输入电流137.5A6恒流充放电电流范围0~137.5A7恒功率充放电功率范围0~55KW8高压侧额定功率50kW9最大功率55kW10直流电压工作范围700V~850V11最大直流输入电压850V12最大直流输入电流78.6A13工作模式恒流、恒功率,恒压放电功能具备14恒流,恒压、浮充功能模式具备15效率欧洲效率98.5%16最高效率99%17保护过/欠压保护功能具备18过流保护功能具备19过载保护功能具备20过温保护功能具备21冷却系统故障保护具备22防雷保护功能具备23软启保护具备24EPO保护具备25高压侧短路保护具备26环境防护等级IP20（户内）27冷却方式风冷，可调速28允许环境温度-25℃-+50℃(超过50度降额使用)29允许相对湿度0-95%，无冷凝30海拔高度6000米（>3000米需降额使用）31通讯通讯接口CAN，RS485 机械参数尺寸（宽×高×深）440×220×600mm净重50Kg2.3光智能光伏阵列汇流箱2.3.1汇流箱简介图7智能光伏阵列汇流箱为了减少光伏组件与逆变器之间连接线，方便维护，提高可靠性，在大型光伏电站并网发电系统中，一般需要在光伏组件与逆变器之间增加直流汇流装置——光伏阵列汇流箱。EAPVCB系列光伏阵列汇流箱是为了满足高效能、高可靠性而特别设计的，可与本公司的光伏逆变器产品相配套组成完整的光伏发电系统解决方案。使用光伏阵列汇流箱，用户可以根据逆变器输入的直流电压范围，把一定数量的规格相同的光伏组件串联组成一个光伏组件串列，再将若干个串列接入光伏阵列汇流箱进行汇流，通过防雷器与断路器后输出，方便了后级逆变器的接入，提高了系统的安全性，缩短了系统安装时间。本公司EAPVCB系列光伏阵列汇流箱在提供汇流防雷功能的同时，它还监测了光伏电池板运行状态，各个串列电流、汇流后总电压、防雷器状态、直流断路器状态、温度采集，并装置标配有RS485总线接口，可以把测量和采集到的数据上传到监控系统。本公司光伏阵列汇流箱具有以下特点：Ø防水等级为IP65，满足室外安装的使用要求；Ø宽直流电压输入范围（最大接入开路电压可达1000V）；Ø采用高精度霍尔电流传感器； Ø每路采用光伏专用熔断器，耐压DC1000V；Ø采用光伏专用高压防雷器，正负回路都能得到保护；Ø对输入阵列进行电流监控，本机LED显示及通过RS485方式输出电流值；Ø对汇流后电压进行监控，本机LED显示及通过RS485方式输出电压值；Ø实时监测防雷器及直流断路器状态；Ø具有RS485总线接口，可将数据上传至上位机监控系统；Ø具有RS485总线掉线检测及报警功能；Ø实时故障诊断及报警功能。2.3.2汇流箱参数型号EAPVCB-6SD最大光伏阵列电压1000Vdc最大光伏阵列并联输入路数6每路熔丝额定电流15A(可选)输出端子大小PG29防护等级IP65环境温度-25～+60℃环境湿度0～99％宽x高x深404*136.5*365mm重量8.5kg防雷等级C级表2汇流箱参数 2.4光伏组件系统2.4.1270Wp光伏组件本项目光伏系统采用多晶硅光伏组件，型号为GCL-P6/60，峰值功率为270Wp（Vmpp=31.2V，Impp=8.65A），尺寸为1600mm(长)×992mm(宽)×35mm(厚)，具体参数及外观如下。图8多晶硅组件GCL-P6/60参数 图9多晶硅组件GCL-P6/60实物图 2.560KW双向充电桩2.5.160KW充电柱概述2.5.2充电桩功能与特点图1060KW充电柱外观图11充电桩功能特点Ø智能监控：充电桩智能控制器对充电桩具备测量、控制与保护功能，如运行状态检测、故障状态检测以及充放电过程的联动控制等。Ø智能计量：配置智能双向电能表，可将计量信息通过RS485分别上传给充电智能控制器和网络运营平台。Ø扫码充电：使用易电桩手机客户端扫描充电二维码或关注“易电桩”微信公众号，进行充电。Ø保护功能：保护功能齐全，具有输入和输出过欠压保护，短路保护，过流保护，漏电保护，接地检测，过温保护功能。Ø功率可调：充电功率可调整，满足家庭或工作场所不同车辆的使用要求。Ø防护等级：IP54 2.5.3EVDC-60KW充电桩技术参数产品型号EVDC-60KW-5/7YHW-1EVDC-60KW-5/7YHW-2T输入特性输入电压（V）323～475（三相五线）交流输入频率（Hz）40～60效率≥95%功率因数≥0.99输入总谐波含量≤5%输出特性输出电压范围（V）200~500300～750200~500300～750额定输出电流（A）120A80A120A80A最大输出电流（A）144A96A144A96A额定输出功率（kW）60单枪60；双枪同充时每枪30软启动时间(S)3～8输出电流调节范围10%～100％额定值稳压精度≤±0.2％稳流精度≤±0.5％纹波系数(峰峰值）≤1％均流不平衡度≤±3％，（50％～100％额定负载）音响噪音(dB)<65充电配置及执行标准充电枪数量12充电电缆长度（m）55通信协议执行标准GB/T27930-2015，NB/T33003-2010充电机执行标准GB/T27930-2015，GB/T18487.1-2015，GB/T20234.1-2015，GB/T20234.3-2015，NB/T33001-2010，NB/T33008.1-2013环境参数工作温度(℃)-20～+50储存温度(℃)-40～+80相对湿度≤95％大气压力(kPa)70～106机械参数尺寸（高宽深mm）1800*550*450重量（kg）≤300冷却方式风冷，防尘设计防护等级IP54表3EVDC-60KW充电桩技术参数表 2.6消防系统图12无管网七氟丙烷自动灭火系统储能集装箱系统采用七氟丙烷自动灭火系统，七氟丙烷是无色、无味、无污染气体，且不导电、不含水，不会对用电设备造成伤害，灭火效率高、速度快。该系统无管网、轻便、可移动，因而安装灵活方便能够就近放置于储能元件柜需重点保护单元附近。2.7微网能量管理系统图13中央监控系统主界面（数据采集&智能管理）智能微电网能量管理系统是一套由预测模块和调度模块组成的能量管理软件，其主要目的是根据负荷需求、天气因素、市场信息以及电网运行状态等，在满足运行条件以及储能等物理设备的电气特性等约束条件下，协调微电网系统内部分布式电源和负荷等模块的运行状态，优化微电源功率出力，以最经济的运行成本向用户提供满足质量的电能。智能微电网能量管理系统具有预测微电源出力、优化储能充放电、管理可控负荷、维持系统稳定、实现系统经济运行 等功能。能量管理系统能在智能微电网并网和离网模式下运行，能实行24小时长期预测调度、短期预测调度和实时经济调度，既能满足电网上级部门的调度需求，又能降低柴油机启停频率、减少备用储能容量，还能使系统经济性运行。能量管理系统对智能微电网实行经济调度，不仅保证用户供电可靠性，还提高了系统的经济性。能量管理系统特点：Ø数据采集、数据分析及故障录波。Ø储能系统智能管理，充放电控制。Ø储能变流器并离网平滑切换。Ø系统故障告警及保护管理。2.7.1能量管理能量管理就是对微网系统进行预测和调度，显示微网系统各部分的预测调度值，微网一天的费用曲线以及统计微网的经济效益和显示微电源的实时功率值。如上图所示，对于能量管理主界面左上角图，显示了光伏、负载和风力的24小时预测值， 以及根据预测值优化得出的储能出力和购电计划；对于右上角的图，显示了系统当天的运行费用，可以让操作人员直观地了解当天哪些时段微网产生的费用多，哪些时段微网产生的费用少，从而更经济地分配生产；对于左下角图，显示能量管理系统实时功率指令，可以让操作人员了解能量管理系统实时的运行情况；对于右下角图，统计了微电网实时产生的环境经济效益。2.7.2光电预测光电预测就是对光伏系统的功率值进行预测，显示光伏系统24小时长期预测值，5分钟预测值和光伏实时功率值和光伏系统的一些环境信息。可以让操作人员了解光伏系统当天的功率出力；5分钟短期预测值相对24小时预测具有更高的预测精度。2.7.3负荷预测负荷预测就是对负荷系统的功率值进行预测，显示负荷系统24小时长期预测值，5分钟预测值和负荷系统实时值和负荷系统的一些运行信息和组成。 2.7.4储能调度储能调度就是储能系统根据微电源的预测值，来进行经济性调度，从而得出的调度值，显示储能系统24小时长期调度，5分钟调度值和储能系统的实时功率和储能系统的一些运行信息和状态信息。2.7.5购售计划购售计划就是微电网根据微电源的预测值，来进行经济性调度，从而得出的与电网交互的功率值，显示与电网系统交互的24小时长期调度，5分钟调度值和实时功率，统计微电网每天与电网交互的功率值。可以让操作人员了解储能系统当天及下一时段的预计购电情况及实时的购电情况：2.7.6管理策略管理策略就是根据电网的运行状态和运行信息，从而判断出微电网的优化目标。根据微电 网的运行模式、储能的运行情况、微电网的控制策略，从而得到微电网优化目标，根据微电网的优化目标，优化微电源的功率出力，使微电网运行更经济，更安全，环境效益更好。光储充放一体系统管理策略具有的特点：(1)发电和负荷功率预测及实时经济优化控制：智能微电网能量管理系统集成了易事特自主研发的发电及负荷功率预测算法，可以实现24小时长期功率预测及分钟级超短期功率预测。根据发电和负荷功率预测算法结果，提前制定多能互补管理调度策略，并能够结合系统实时潮流状态对智能微电网实行经济优化调度，不仅保证用户供电可靠性，还提高了系统的经济性。(2)光、储、充多能互补能量管理系统智能自动协调光储充微网系统内部分布式电源和负荷等模块的运行状态，优化光伏、储能电站及V2G动态储能等微电源功率出力；综合储能“削峰填谷”、光伏“自发自用，余电存储”，充电桩“有序充电控制”等多能互补策略，以最经济的运行成本向用户提供满足质量的电能。(3)有序充电控制与用能互动系统充电桩支持V2G智能充放，在能量管理系统的协调调度下，V2G充电桩可根据电网调度需求、车辆当前状态等信息，可结合峰谷电价，在谷时刻将电充满，在峰时刻将闲置功率反送入交流电网，达到动态储能效果。(4)站级电源平滑出力控制能量管理系统智能检测交流电网功率潮流，快速控制储能功率，平滑光伏发电并网造成的功率波动，提高微电源电网友好(5)跟踪计划调度能量管理系统对上具备远动功能，能满足电网上级部门的调度需求，跟踪调度中心计划指令，下发管控微源出力(6)自动管控，远程运维支持能量管理系统可实现自动流程化管控，支持web、APP等接口，可以接入云平台，支持远程 监控，运维支持图14储能充放电智能管理调度（电价谷时刻&峰时刻&平时刻）图15储能电池充放电控制及电池SOC信息监控界面2.8动环监控系统动环监控系统是指针对各类机房中的动力设备及环境变量进行集中监控，即动力环境监控。电源、空调等动力设备及机房环境是保障通信系统安全稳定运行的基础，因此动力设备的维护必须及时、可靠，以保障通信系统的正常运行，为用户提供高质量的通信服务。同时，动环监控系统对各类设备进行智能化管理，以达到减少能量损耗，对节约成本起重要作用。对于空调智能化、光照智能管理等，通过RS485接口可以采集环境温湿度、远程开关机、设置温度、设置运行模式等多种操作，从而实现对空调的远程监测和控制，对能耗的损耗达到最小化。 图16储能系统动环监控图系统中的动环监控系统如图16所示，要对集装箱的电池系统进行消防、温湿度、烟雾等监控，并根据情况进行相应的声光报警，储能系统动环监控效果如图17所示。2.9电池系统2.9.1电池组图17储能系统动环监控效果图Ø三元锂电池系统：12节3.6V/100Ah电芯1P12S构成1个电池模块（43.2V/100Ah，标称容量为4.32KWh）,16个电池模块串联构成1簇电池（691.2V/100Ah,标称容量为69.12KWh），电池簇接入双向DC/DC变换器的低压端。电池系统共含4簇电池，标称容量为276.48KWh。2.9.2电池模组与电池架设计6个电池模块放置在一个电池架上（7层，每层1个模块，第7层放BMS高压箱），尺寸：600mm*800mm*2100mm。电池架尺寸图如下可参考如图18所示： 2.9.3电池系统参数表电池参数如下：图18电池架设计图表4电池系统配置表序号项目规格单位数量备注1电池系统276.48KWh套1恒动电芯2电池架定制化个12每个电池架有7层，每层有1个电池插槽3BMS定制化套1包括整套三级式电池管理系统及相关通信、连接线束 2.10定制集装箱本系统采用设备-电池一体化定制化集装箱，厂区示范项目集装箱外观如图12所示。图19厂区示范项目集装箱外观采用8米定制柜集装箱，分别为长*宽*高为8.0*2.438*2.591m的设备-电池一体化集装箱，集装箱布局如下图所示：图20集装箱布局图箱内放置1台250kW储能变流器、1个DC/DC柜、1套电池架（含电池）、1个交流配电柜、1个直流配电柜、1套消防系统和1个EMS&动环监控柜。 3设备采购信息介绍光储充微电网系统主要设备清单如下表所示。序号名称型号数量单位1定制集装箱8.0*2.438*2.591m1个2250kW储能变流器EAPCS250K1台350kWDC/DC模块50kW4个4退役动力电池三元锂电池276.48KWh5电池架定制12个6汇流箱EAPVCB-6SD1台7多晶硅光伏组件GCL-P6/6096块8光伏支架定制1套9光伏系统配件定制1套10充电桩EVDC-60KW3台11EMS系统(含动环监控系统)定制1套12七氟丙烷自动灭火系统定制1套13交流配电柜定制1台143kW工业空调MC301台15动力线缆定制1套16弱电线缆定制1套表5系统主要设备清单'