光伏儲能一體化能量轉(zhuǎn)換裝置（簡稱光儲一體機）是一種應(yīng)用于光伏、儲能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)中實現(xiàn)直流/交流電能轉(zhuǎn)換的設(shè)備，采用電力電子控制技術(shù)，可以協(xié)調(diào)控制光伏與儲能電池的出力，平抑光伏電池的功率波動，并通過儲能變流技術(shù)輸出滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的交流電能向負載供電。設(shè)備具有工作模式動態(tài)可調(diào)，并離網(wǎng)模式切換，光伏能量大功率跟蹤，以及對儲能蓄電池精細管理等功能和特點。智能微電網(wǎng)光儲一體機

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1、智能微電網(wǎng)光儲一體機介紹

光伏儲能一體化能量轉(zhuǎn)換裝置(簡稱)是一種應(yīng)用于光伏、儲能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)中實現(xiàn)直流/交流電能轉(zhuǎn)換的設(shè)備，采用電力電子控制技術(shù)，可以協(xié)調(diào)控制光伏與儲能電池的出力，平抑光伏電池的功率波動，并通過儲能變流技術(shù)輸出滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的交流電能向負載供電。設(shè)備具有工作模式動態(tài)可調(diào)，并離網(wǎng)模式切換，光伏能量ui大功率跟蹤，以及對儲能蓄電池精細管理等功能和特點。采用光伏和儲能各自通過DC/DC共直流母線匯集的方式，控制靈活，穩(wěn)定性高，不僅可以實現(xiàn)光伏的MPPT控制，還可以適應(yīng)不同類型的儲能，充分發(fā)揮儲能的調(diào)節(jié)范圍，優(yōu)化儲能的充放電控制，提高能量的利用率。

2、工作原理

光儲一體化發(fā)電系統(tǒng)拓撲如圖所示，系統(tǒng)可分為DC/DC變換側(cè)、DC/AC變換側(cè)以及直流母線三部分。其中DC/DC低壓側(cè)由三條獨立支路組成，各支路均采用非隔離型雙向DC/DC變換拓撲，可直接與光伏、儲能單元相連并且根據(jù)需求進行恒壓/恒流控制;DC/AC變換側(cè)采用兩電平三相半橋拓撲結(jié)構(gòu)，在系統(tǒng)并網(wǎng)運行時交流側(cè)與電網(wǎng)相連DC/AC進行功率控制，系統(tǒng)離網(wǎng)運行時進行恒壓恒頻控制，為負荷提供穩(wěn)定的交流電源。光儲一體化發(fā)電系統(tǒng)DC/DC變換高壓側(cè)與DC/AC變換直流側(cè)通過直流母線相連，直流母線電壓的穩(wěn)定性直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

圖1 光儲一體化能量轉(zhuǎn)換裝置拓撲圖

3、產(chǎn)品功能

3.1 控制功能

恒功率充/放電功能

恒壓限流功能

無功調(diào)節(jié)功能

離網(wǎng)恒壓恒頻功能

并/離網(wǎng)平滑切換功能

低電壓故障穿越功能

多機并聯(lián)運行功能

ui大功率點跟蹤功能;

跟蹤電網(wǎng)計劃出力;

平抑分布式光伏出力波動;

外部環(huán)境自適應(yīng)功能

3.2 保護功能

光伏端口/儲能端口極性反接保護

光伏端口/儲能端口過壓/流分級保護

網(wǎng)側(cè)過/欠壓分級保護

網(wǎng)側(cè)過流分級保護

網(wǎng)側(cè)過/欠頻保護

IGBT 模塊過流保護

IGBT 模塊/變壓器/電抗器過溫保護

系統(tǒng)防雷保護

非計劃性孤島保護

電池禁充/放保護

4、性能特點

過載能力強，110%過載可運行2h，120%可運行2min;

系統(tǒng)可擴展性強，直流側(cè)回路個數(shù)可根據(jù)實際需求進行擴展;

體積小成本低，與傳統(tǒng)的光伏、儲能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)相比光儲一體機集成性更高，減小體積的同時降低了成本，便于推廣應(yīng)用;

功能強大，光儲一體機同時具備PCS和DC/DC特點，具備平抑光伏波動，跟蹤計劃出力等功能;

友好型人機界面設(shè)計，方便工程人員操作;

提供 CAN 、RS485通訊接口，便于外部通訊;

支持能量型、功率型等不同特性的儲能單元以及不同功率等級光伏接入;

具備外部環(huán)境自適應(yīng)功能，在光伏接入時不僅能夠?qū)崿F(xiàn)MPPT而且能夠根據(jù)外部環(huán)境啟停設(shè)備減少功率損耗;

系統(tǒng)分級保護，在保證系統(tǒng)安全運行同時減少誤動作;

5、技術(shù)參數(shù)

技術(shù)參數(shù)詳見表2.2所示。

表1 光儲一體機技術(shù)參數(shù)

6、典型案例 

圖2 交直流混合微電網(wǎng)典型案例

6.1 項目背景

公司積極打造無錫市*個分布式能源與智能微電網(wǎng)示范項目。企業(yè)現(xiàn)有4幢辦公大樓，屋頂用來鋪設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)，同時考慮安裝風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，并通過集中和分散兩種方式引入儲能，搭建包含光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、儲能系統(tǒng)、智能用電、冷熱綜合利用等多種能源的混合能源系統(tǒng)，電能替代、清潔替代，實現(xiàn)分布式新能源發(fā)電以及智能用電的協(xié)調(diào)與融合。

園區(qū)包括變電所柴油發(fā)電機接入及柴儲一體化并網(wǎng)系統(tǒng)示范，分布式光伏發(fā)電示范區(qū)域，直流微電網(wǎng)示范區(qū)域，交流微電網(wǎng)示范區(qū)域、電動汽車與電網(wǎng)互動示范區(qū)域，這些示范區(qū)可統(tǒng)一整合為一個交直流混合的主動配電網(wǎng)系統(tǒng)。

6.2 建設(shè)方案

6.2.1 分布式能源發(fā)電建設(shè)。

園區(qū)的分布式能源發(fā)電主要包括屋頂光伏系統(tǒng)400kW，車棚光伏系統(tǒng)100kW，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)32kW，鋰電池儲能系統(tǒng)450kW×2h，柴油發(fā)電機1500kW，實現(xiàn)風(fēng)光柴儲多能源的綜合利用。

6.2.2 交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)。

在2#樓處建設(shè)直流微電網(wǎng)，將50kW屋頂光伏系統(tǒng)及50kW儲能系統(tǒng)接入直流母線為園區(qū)內(nèi)直流充電樁、直流路燈等負荷供電，并通過逆變器接入2#樓配電房，與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及光伏系統(tǒng)組成小型交直流混合微電網(wǎng);在綜合樓建設(shè)交流微電網(wǎng)，將綜合樓的100kW屋頂光伏系統(tǒng)及100kW儲能系統(tǒng)接入為綜合樓供電;同時在變電所內(nèi)接入500kW柴儲一體化并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，整個園區(qū)可組成一個交直流混合微電網(wǎng)運行。

6.2.3 電動汽車與電網(wǎng)互動示范建設(shè)。

規(guī)劃在園區(qū)停車場區(qū)建設(shè)電動汽車雙向交流及直流充電樁，開展電動汽車的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，實現(xiàn)對園區(qū)內(nèi)充電樁、電動汽車的管理，并可根據(jù)電網(wǎng)的需求為電網(wǎng)提供部分輔助服務(wù)。

6.2.4 能量管理中心建設(shè)。

能量管理系統(tǒng)接受電網(wǎng)調(diào)度/控制指令，通過優(yōu)化計算形成對微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器的綜合運行控制指令，下發(fā)給微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器執(zhí)行;收集分析微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制裝置上送的各微電網(wǎng)子系統(tǒng)運行信息，評估當(dāng)前微電網(wǎng)運行狀態(tài)，上送結(jié)果至電網(wǎng)調(diào)度/監(jiān)控系統(tǒng)。同時借助于圖形化手段，對園區(qū)示范工程集中進行動態(tài)、靈活、直觀和多wei的可視化展示。

6.3 解決方案

1)SVG(400kW)+APF(250A)：依現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)定，投運運行后功率因數(shù)可大0.95以上，5次以上諧波得到明顯;

2)柴儲一體化系統(tǒng)(500kW)：投入運行后，可支撐園區(qū)重要負荷并離網(wǎng)無縫切換運行;

3)鐵鋰儲能系統(tǒng)(645kWh)：在后備柴油發(fā)電機出力前提供能量支撐;該電池與柴儲一體化系統(tǒng)放置于集裝箱內(nèi);

4)并網(wǎng)接口裝置(100kW)：支撐直流微網(wǎng)與大電網(wǎng)之間的能量轉(zhuǎn)換;

5)直流變換器(100kW)：光伏與儲能直接接入直流微網(wǎng)的轉(zhuǎn)換裝置;

6)鐵鋰儲能系統(tǒng)(100kWh)：平滑光伏出力，并為直流微網(wǎng)離網(wǎng)運行提供能量支撐;

7)充電樁(7kW)：為園區(qū)新能源車充電;

8)儲能變流器(100kW)：交流小微網(wǎng)的重要組成，無需其它裝置進行無縫并離網(wǎng)切換，為負荷可靠運行提供保障;

9)鐵鋰儲能系統(tǒng)(200kWh)：平滑光伏出力，并為交流小微網(wǎng)離網(wǎng)運行提供能量支撐