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海岛光伏离网发电与储能综合应用系统解决方案
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        项目介绍
        位于南中国海的某岛屿,远离陆地,公众电网难以送及,驻岛某单位的日常生活用电和设备用电困难。如果采用远距离跨海架设输电网络或铺设海底电缆,无论是前期投入,或是后期维护,费用都非常巨大,不符合经济效益。因此,目前该驻岛某单位采用传统的柴油发电机发电。随着柴油价格的不断攀升,海路运输的成本相当沉重,而且柴油发电消耗不可再生能源,发电过程产生废气污染及噪音污染,对海岛的生态环境构成一定程度的危害。
        岛屿拥有充足的太阳能辐射资源及风力资源,年平均气温在25-28℃,有强劲的海洋季风,雨量充沛。在岛屿安装太阳能风能互补发电系统,综合利用天然清洁能源,既可以解决驻岛单位的照明、生活电器、电子设备以及海水淡化处理设置等负载的用电需求,又可有效保护海岛的生态环境。
        根据建设单位提供的用电负载类别及总功率等相关数据,设计总装机容量为100KVA,每天发电量500KWh,逆变输出为单相负荷AC220V和三相负荷AC380V混合用电。
        由于驻岛单位对电力供应稳定性有较高要求,负载总功率动态变化等因素,本工程设计方案采用最新的柔性直流输电技术,将柴油机发电、光伏发电、风力发电设备以及蓄电池储能设备进行并网联接,构建智能微型电网,给负载提供较高质量的电能。当外部环境具备大电网供应时,该系统可以随时并入电网,实现真正意义的并网。
        该孤立型微电网系统可根据负载用电量的动态需求增加,灵活配置多个分布式“光伏并网”发电站,新装机容量可大可小,不造成投资浪费。在微电网系统遇大规模故障时,以柴油发电机机组辅助发电结合,提供应急发电,这样将保证供电系统有了“双保险”,用电无忧。



        工作原理
        该供电系统由太阳能电池板阵列、风力发电机共同发电,将电能储存在后备电源装置,再通过逆变器逆变成交流电接入到交流配电柜输出,构成回路,即孤立运行的智能微电网系统。该系统具有的工作原理:
        1、光伏发电系统由太阳能电池板和光伏逆变器组成,通过此方案形成一个以双向变换器为基础的主干网智能微网系统;
        2、风力发电系统、储能变流器、和用户负载挂接在主干网上,在正常工作状态下柴油机不工作;
        3、在光照充足时,光伏系统发电供负载用电;风力发电系统在夜间也可提供持续的电能,这些多余的能量通过微网双端变换器和双向储能变流器为储能电池充电;
        4、当没有光伏发电时,通过调配储能变流器所接电池里存储的能量供负载使用。
        根据驻岛单位不同的建筑物及用电设施的分布状况,自由灵活组建多个并网发电独立系统,从而实现多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构,并通过静态开关关联至微电网系统。系统采用全自动化控制,各工作参数及状态可调整,并在多种供电模式之间实现全自动切换。
        该设计集成太阳能光伏发电系统、风能发电系统、蓄电池储能、柴油发电机组多种方式并举,既可以孤岛微网运行,也可以“脱网”独立运行,还可在未来接入大电网。
        系统拓扑原理图:



        配置方案
        该风光互补发电系统设计装机容量100KVA,负荷类型为单相负荷和三相负荷混合用电接入,参考岛屿的气象条件,包括平均日照辐射强度、日照时长、平均风速等数据,每天发电量可达500KWh。相关配置方案如下:
        1、结合地势及建筑物特点,利用屋顶或坡地建设70KWp太阳能光伏组件阵列发电系统1套,安装面积约需7000平米;
        2、在岛屿风口处建设装机容量30KW的风力发电系统,连同光伏组件阵列发电统一接入到充电站;
        3、为保证供电的持续性,配备30KW柴油发电机机组作为冷后备电源,可快速人工启动,或在交流母线没有电力供应时自动启动发电;
        4、配置5000KWh磷酸铁锂电池作为储能设备接入微电网系统;
        5、系统可通过通讯与数据采集设备,微电网集中管理平台,实现孤岛微电网供电网络的协调运行。在没有接入大电网的条件下,形成光伏发电、风能发电、储能、柴油机发电多种方式于一体的智能化供电系统,实时调度,实现整个系统的高效、安全运转。

        工程设计
        1、光伏发电系统
        采用单晶硅双玻璃光伏组件, 其PVB夹层膜是由聚乙烯醇缩丁醛树脂,经增塑剂DHA塑化挤压成型的一种高分子材料,对玻璃具有良好的粘结性,具有透明、耐热、耐湿、抗紫外线、机械强度高等特性,光伏板在出厂时进行防盐雾工艺处理,可以适应在岛屿高盐分气候环境下相对较长时间正常使用。
        为使光伏组件阵列最有效接受太阳能辐射,根据岛屿的经纬度、大气压力、平均温度及最大风速等数据,确定光伏组件阵列安装的方位角取正南方,倾角设计为10°。
        2、风力发电系统
        岛屿的平均风力6级,全年有效风能利用小时数在2800小时以上,选择启动风速为2.5m/s的5KW小型风力发电机组,共安装6台,设置在岛屿距离驻地附近的周围向风处。
        3、柴油机供电系统
        柴油发电机作为应急后备电源,在微电网系统遇大规模故障时,以柴油发电机机组辅助发电结合,提供应急发电。
        4、储能系统
       储能系统在岛屿孤立型微电网系统中具有协调负荷及平抑波峰的作用,本工程设计中选用磷酸铁锂电池作为储能装置。相对于铅酸蓄电池,磷酸铁锂电池的投资成本大约是铅酸蓄电池的3倍以上,但是,磷酸铁锂电池具有高效率输出,标准放电为2-5C、连续高电流放电可达10C,瞬间脉冲放电(10s)可达20C,而且高温性能良好。在外部温度为65℃时,放电结束温度可达160℃,电池结构安全、完好。即使电池内部或外部受到损伤,电池不燃烧、不爆炸,安全性高。另外,磷酸铁锂电池循环寿命长,经500次循环,其放电容量仍然可达到95%;过放电到0V也无损坏,并可快速充电。

        有关海岛孤立型微电网供电及储能系统详细解决方案,请与我公司太阳能项目事业部联系。
 
海岛光伏离网发电与储能综合应用系统解决方案
   
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