1. 項(xiàng)目概述
晉億實(shí)業(yè)股份有限公司位于浙江省嘉興市嘉善縣惠民街道松海路66號(hào)廠區(qū),屬于220kV東云變供區(qū),由東云變35kV晉流683線供電。
晉億實(shí)業(yè)5MW分布式儲(chǔ)能項(xiàng)目(以下簡(jiǎn)稱“本項(xiàng)目")是某新能源科技有限公司在晉億實(shí)業(yè)廠區(qū)內(nèi)空地新建的一期規(guī)模為5MW/10MWh的鉛碳電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(已取得備案2401-330421-04-01-898044),接入晉億實(shí)業(yè)股份有限公司配電房10kV母線。儲(chǔ)能系統(tǒng)平時(shí)用以給晉億實(shí)業(yè)股份有限公司廠區(qū)日常生產(chǎn)負(fù)荷削峰填谷,運(yùn)行模式為每天固定時(shí)間“兩充兩放",充電時(shí)間為0:00-7:00、11:00-13:00,放電時(shí)間為9:00-11:00、15:00-17:00,正常情況下儲(chǔ)能系統(tǒng)所發(fā)電量“自發(fā)自用,不上網(wǎng)"。
2. 配電房現(xiàn)狀
晉億實(shí)業(yè)股份有限公司廠區(qū)內(nèi)建設(shè)有35kV配電房1座,變壓器2臺(tái),1#主變?nèi)萘?/span>12500kVA,2#主變?nèi)萘?/span>5000kVA,10kV采用單母分段接線模式。
負(fù)荷方面,2023年晉億實(shí)業(yè)股份有限公司年最大下送功率約14.4MW,最大負(fù)載率約為82.44%,年平均負(fù)載率約68.57%;電源方面,晉億實(shí)業(yè)目前已有5.03MWp光伏接入10kVI段母線上,通過(guò)1#主變上傳至35kV晉流683線。
圖2.1配電房現(xiàn)狀電氣主接線
3. 分布式儲(chǔ)能設(shè)計(jì)
本項(xiàng)目在嘉善縣惠民街道松海路66號(hào)晉億實(shí)業(yè)廠區(qū)配電房東南側(cè)空地位置建造5MW/10MWh儲(chǔ)能項(xiàng)目工程,距離晉億實(shí)業(yè)股份有限公司距離約100米。
儲(chǔ)能單元由儲(chǔ)能一體柜、變壓器、匯流站組成。本項(xiàng)目配置儲(chǔ)能容量為186kW/372kWh的磷酸鐵鋰儲(chǔ)能一體柜27臺(tái),3000kVA變壓器1臺(tái),2500kVA變壓器1臺(tái),并建設(shè)一座10kV開關(guān)艙。本次15套186kW/372kWh(即2790kW/5580kWh)的磷酸鐵鋰儲(chǔ)能一體柜接入1臺(tái)3000kVA升壓變,12套186kW/372kWh(即2232kW/4464kWh)的磷酸鐵鋰儲(chǔ)能一體柜接入1臺(tái)2500kVA升壓變,將直流電逆變?yōu)?/span>690V交流電,最后升壓變高壓側(cè)以10kV電壓等級(jí)接入2座10kV開關(guān)艙的進(jìn)線柜。
圖3.1 儲(chǔ)能站接入電氣主接線圖
圖3.2 儲(chǔ)能站平面布置圖
4. 技術(shù)方案
本項(xiàng)目引入Acrel-1000DP分布式儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng),對(duì)整個(gè)儲(chǔ)能站進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制,并通過(guò)設(shè)計(jì)控制策略做到削峰填谷,即在電價(jià)處于峰價(jià)時(shí)放電,電價(jià)處于谷價(jià)時(shí)充電,每天固定時(shí)間兩充兩放,通過(guò)峰谷差價(jià)回收投資。
儲(chǔ)能10kV開關(guān)艙進(jìn)線柜配置線路保護(hù)裝置,做到階段式方向過(guò)流保護(hù);并網(wǎng)柜配備防孤島保護(hù)裝置,在非計(jì)劃孤島情況下使儲(chǔ)能系統(tǒng)脫離電網(wǎng)側(cè);就地箱變配備箱變測(cè)控裝置,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器的運(yùn)行狀態(tài),收集電流、電壓、溫度等關(guān)鍵參數(shù),并通過(guò)數(shù)據(jù)分析及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障,同時(shí)裝置也支持遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸。
儲(chǔ)能電站接入系統(tǒng)后,接入嘉善調(diào)度。本項(xiàng)目采用光纖以太網(wǎng)技術(shù)通信方式,光纜線路為:晉億實(shí)業(yè)儲(chǔ)能電站—光通信—東云變—光通信—嘉善供電公司,儲(chǔ)能站接入光纖須配置光端機(jī)、路由器以及電力專用縱向加密裝置。
4.1. 安全自動(dòng)裝置
1)AM6-FE頻率電壓緊急控制裝置
2)AM5SE-IS防孤島裝置
在電網(wǎng)失電的情況下,分布式電源未能夠及時(shí)與電網(wǎng)斷開連接,會(huì)形成孤島狀態(tài),這種狀態(tài)可能造成分布式電源不可控、電網(wǎng)恢復(fù)時(shí)的電壓和頻率不匹配等問(wèn)題,也可能導(dǎo)致電力工作人員在不知情的情況下進(jìn)行危險(xiǎn)的操作。防孤島裝置通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)狀態(tài),一旦檢測(cè)到電網(wǎng)斷電,能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)迅速切斷分布式電源與電網(wǎng)的連接,從而保障電網(wǎng)的安全運(yùn)行和維修人員的人身安全。
4.2. 箱變測(cè)控裝置
AM6-PWC箱變測(cè)控裝置是集保護(hù)、測(cè)控、通訊一體化的裝置,全稱為箱式變電站測(cè)控裝置,用于箱變的監(jiān)控和控制。裝置能夠?qū)ψ儔浩鞯臏囟?、電流、電壓、?fù)荷等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行全面監(jiān)測(cè),通過(guò)實(shí)時(shí)分析及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障及潛在的安全隱患,同時(shí),裝置還具備過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)等保護(hù)功能與遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳輸功能。
4.3. 控制策略
設(shè)計(jì)儲(chǔ)能充放電原則是在尖峰時(shí)段全部放電,高峰時(shí)段根據(jù)負(fù)荷情況調(diào)整儲(chǔ)能變流器功率,保證儲(chǔ)能電池電量全部消納。為防止電池充電過(guò)程中晉億實(shí)業(yè)配變負(fù)荷過(guò)大超過(guò)限額,或者正常運(yùn)行時(shí)配變負(fù)荷過(guò)小導(dǎo)致儲(chǔ)能放電上送,對(duì)配變負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),為儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)定充/放電負(fù)荷限值P充和P放。
電價(jià)處于谷價(jià)且P配變<P充時(shí),儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行充電;
電價(jià)處于峰價(jià)且P配變>P放時(shí),儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行放電。
圖4.1 儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行控制策略
5. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本項(xiàng)目系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用分層分布式架構(gòu),能夠高效、穩(wěn)定地運(yùn)行,滿足現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的需求,為企業(yè)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持,主要分為站控層、通信層和設(shè)備層三個(gè)核心部分:
站控層作為系統(tǒng)的管理與控制中心,承擔(dān)著對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的集中監(jiān)控和管理功能。操作員可以通過(guò)該層實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)狀態(tài),進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理。
通信層負(fù)責(zé)信息傳遞與數(shù)據(jù)交互,確保各個(gè)設(shè)備和系統(tǒng)組件之間能夠無(wú)縫連接與協(xié)同工作。此層不僅支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),還能夠根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景的不同規(guī)模和需求進(jìn)行靈活調(diào)整,極大地增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性。
設(shè)備層包含各種硬件設(shè)備,是系統(tǒng)的基礎(chǔ)執(zhí)行單元。這些設(shè)備不僅負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù),還能根據(jù)上級(jí)指令執(zhí)行控制操作,是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作的核心組成部分。
圖5.1系統(tǒng)拓?fù)鋱D
項(xiàng)目配置設(shè)備清單如下表所示:
表5.1 方案設(shè)備列表
安裝位置 | 型號(hào) | 數(shù)量 | 功能 |
配電室 | Acrel-1000DP 分布式儲(chǔ)能監(jiān)控主機(jī) | 1 | 具有保護(hù)、控制、通信、測(cè)量等功能,可實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能站的全功能綜合自動(dòng)化管理 |
預(yù)制艙二次艙 | APView500PV | 1 | 采集監(jiān)測(cè)諧波、電壓暫升/暫降/中斷、閃變、電壓不平衡度,事件記錄、測(cè)量控制 |
AM5SE-IS | 1 | 當(dāng)發(fā)生孤島現(xiàn)象時(shí),可以快速切除并網(wǎng)點(diǎn),使本地與電網(wǎng)側(cè)快速脫離,保證電站和操作人員安全 | |
AM6-FE | 1 | 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生突發(fā)性故障或負(fù)荷波動(dòng)時(shí),裝置按照電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)的要求調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)的頻率和電壓水平 | |
就地分散安裝 | AM6-PWC | 2 | 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè);錄波;非電量保護(hù)、三段式電流保護(hù)、零序電流保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、低電壓保護(hù)、零序過(guò)壓保護(hù);多種規(guī)約自由配置和轉(zhuǎn)換 |
AM5SE-F | 4 | 三段式過(guò)流保護(hù)、反時(shí)限過(guò)流保護(hù)、失壓跳閘、過(guò)電壓保護(hù) | |
SF1224 | 1 | 站內(nèi)通信組網(wǎng) | |
ATS1200GB | 1 | 獲取GPS與BD雙時(shí)鐘數(shù)據(jù),為站內(nèi)設(shè)備、系統(tǒng)提供對(duì)時(shí)功能 | |
ANet-2E8S1 | 1 | 數(shù)據(jù)采集及上傳 | |
ANet-2E4SM+ANet485*3 | 1 | 數(shù)據(jù)采集及上傳 |
6. 現(xiàn)場(chǎng)圖片
7. 系統(tǒng)功能
7.1. 系統(tǒng)總覽
主要展示本系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝機(jī)容量、儲(chǔ)能當(dāng)前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。
圖7.1 系統(tǒng)總覽
7.2. PCS監(jiān)控
PCS作為儲(chǔ)能系統(tǒng)與電網(wǎng)之間的橋梁,負(fù)責(zé)控制電池的充放電過(guò)程,將電池存儲(chǔ)的直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能,或者將交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能以存儲(chǔ)在電池中。系統(tǒng)監(jiān)測(cè)顯示PCS的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)限值,交直流側(cè)的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù),系統(tǒng)對(duì)PCS的監(jiān)控是確保儲(chǔ)能系統(tǒng)高效、安全運(yùn)行的關(guān)鍵。
圖7.2 PCS狀態(tài)監(jiān)測(cè)界面
7.3. 電池監(jiān)控
系統(tǒng)的電池監(jiān)控是確保電池組安全、高效運(yùn)行的關(guān)鍵。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的電壓、電流、溫度等關(guān)鍵參數(shù),電池管理系統(tǒng)(BMS)能夠及時(shí)調(diào)整電池的工作狀態(tài),延長(zhǎng)電池的使用壽命,并提高整個(gè)系統(tǒng)的效率和安全性。
圖7.3 電池簇監(jiān)控界面
7.4. 策略配置
通過(guò)策略配置,系統(tǒng)可以根據(jù)電網(wǎng)需求、可再生能源發(fā)電特性以及用戶用電模式,自動(dòng)調(diào)整充放電行為,以達(dá)到削峰填谷、提高電網(wǎng)穩(wěn)定性、降低運(yùn)行成本等目的。
圖7.4 策略配置界面
8. 結(jié)語(yǔ)
在當(dāng)前能源轉(zhuǎn)型的背景下,分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)與新能源發(fā)電的結(jié)合,正逐漸成為電力市場(chǎng)中一種重要的解決方案。通過(guò)合理設(shè)計(jì)控制策略,系統(tǒng)能夠有效地與電網(wǎng)價(jià)格進(jìn)行互動(dòng),實(shí)現(xiàn)峰谷套利和平滑輸出,從而提升整體電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性。此外,隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,系統(tǒng)的控制策略可以進(jìn)一步優(yōu)化,這種基于大數(shù)據(jù)和人工智能的控制方式,將為分布式儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)效益和操作效率提供強(qiáng)有力的支持??偟膩?lái)說(shuō),分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)合新能源發(fā)電的解決方案,不僅為電力市場(chǎng)帶來(lái)了新的盈利模式,也為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)貢獻(xiàn)了重要力量。
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