杭州卷烟厂离网型光伏储能系统技术方案

浙江中烟工业有限责任公司 杭州卷烟厂 离网型光伏储能系统 技术方案 浙江南都电源动力股份有限公司 杭州卷烟厂 光伏储能系统技术方案 1、项目基本信息 1）项目名称浙江中烟工业有限责任公司杭州卷烟厂光伏储能系统项目 2）项目地址杭州上城区中ft南路 77 号杭州卷烟厂内； 3）项目内容科技楼屋顶钢梁结构，面积约 160 平方米，75 楼屋顶空地，其中 面积约 250 平方米，用于安装光伏组件发电，并配置适当 储能容量； 4）项目功能两座楼屋顶各自安装光伏组件发电并储能，用于大楼内部楼道灯 的照明，光伏发电及储能不并网，是自发自用的离网系统，不需要供电局审批； 5）光伏额定峰值总功率科技楼 20kWp,75 楼 30kWp； 6）工作状态白天光伏正常发电时，将电力储存到蓄电池，同时也给有需要的 楼 道 灯 供 电 ； 晚 上 光 伏 不 能 发 电 ， 则 由 蓄 电 池 供 电 ， 经 过 逆 变 给 楼 道 灯 供 电 ； 若 有 连 续 阴 雨 天 发 电 量 不 足 ， 则 自 动 切 换 到 由 市 电 给 楼 道 灯 供 电 ； 当 光 伏 又 能 发 电 ， 蓄 电 池 储 能 足 够 时 ， 自 动 切 换 到 由 蓄 电 池 给 楼 道 灯 供 电 。 供 电 为 AC 三 相 380V50HZ。 2、光伏储 能系统成 组方案 根据上述基本信息，确定以下设计选型 1）科技楼选用 250Wp 的多晶硅光伏组件 80 块 ， 共 20kWp， 以 10 串 8 并的方 式通过汇流箱接入光伏控制器；75 楼 选 用 250Wp 的多晶硅光伏组件 120 块 ， 共 30kWp， 以 10 串 12 并的方式通过汇流箱接入光伏控制器。 光伏组件的性能参数如下 电池材料多晶硅； 电 池 组 件尺寸 165099250mm； 电 池组件重量22.5Kg ； 电 池 组 成 60片 多晶硅 电 池式串 联 而成， 标 称功率 250W； 开路电压37.6V； 短路 电 流 8.75A； 最佳工作 电压 31.4V； 最佳工作 电 流 7.98A； 工作环境温度－40℃～＋85℃ ； 正常使用25年后组件输出功率 损耗不超过初始值的 20 2）汇流箱规格为 2 进 1 出，科技楼共 4 台，分别接入光伏控制器的 4 个通道； 75 楼共 6 台，分别接入光伏控制器的 6 个通道。 汇流箱的主要性能特点如下  防 护 等 级 IP65，满足室外安装的要求；  可 接 入 2 路光伏组串；  每路接入光伏组串的最大开路电压值可达 DC500V；  每路最大电流为 15A；  尺寸（深*宽*高）96*200*224mm  电气原理图如下 太 阳 输 入 1 太 阳 输 入 2 太 阳 输 入 1- 太 阳 输 入 2- 太 阳 输 出 太 阳 输 出 - 3）科技楼的光伏控制器 选择 SD220100/P 型，最大光伏 组 件 33kWp， 4 路 输 入， 每路 25A，额 定电压 DC220V，可在 DC240V 下使用。 75 楼的光伏控制器 选择 SD220150/P 型，最大光伏 组 件仍 33kWp，但有 6 路 输入，每路 25A，额定电压 DC220V，可在 DC240V 下使用。 光伏控制器用于将波动的光伏发电转换为稳定的电压输出，给蓄电池充电。 控制器具有光伏阵列防反接功能，夜间防反充电功能；具有电池充放电控制和多 种告警与保护功能，RS485/RS422 通信接口等。控制器具体技术参数分别如下 型 号 SD220100/P SD220150/P 额定电压（V） DC220 DC220 额定电流（A） 100 150 最大光伏组件功率（KWp） 22 33 光伏阵列输入控制路数 4 6 每路光伏阵列最大电流（A） 25 25 蓄 电 池 过 放 保 护 点 （可 设 置 V） 198 198 蓄 电 池 过 放 恢 复 点 （可 设 置 V） 226 226 蓄 电 池 过 充 保 护 点 （可 设 置 V） 264 264 负载过压保护点（可设置 V） 320 320 负载过压恢复点（可设置 V） 280 280 空 载 电 流 mA 0.99 隔离变压器 具备 直流电流分量 0. 5额 定 输 出 电 流 功率因数可调范围 0.9（超前） 0.9（滞后） 独立逆变电压设置范围 370410V 独立逆变输出电压失真度 3（线性负载） 带不平衡负载能力 100 独立逆变电压过渡变动范围 10％ 以 内 （ 电 阻 负 载 0-100） 独立逆变峰值系数CF 31 效率 最大效率 95. 0 保护 直流侧断路设备 断路器 交流侧断路设备 断路器 直流过压保护 具备 交流过压保护 具备 极性反接保护 具备 模块温度保护 具备 常规数据 体 积 （ 宽 / 高 / 厚） 806 1884 636 mm 重量 710kg 运行温度范围 -3055℃ 停机自耗电 40W 冷却方式 温控强制风冷 防护等级 I P21 相 对 湿度 （无冷凝） 095，无冷凝 最高海拔 6000m超 过 4000m 需 降 额 显示屏 触摸屏 调度通讯方式 以太网、RS485 BMS 通讯方式 RS485、 CAN 通信协议 Modbus SC30 储能逆 变器外观如下 DC/AC 汇流箱 DC/D C 6）电池管理系 统设计 综合上述的主要设备部件选型，得出整体光伏储能系统结构图如下 光伏阵列10串8 光伏控制器 直 母 线 储能逆变器 市电 自动切换器 汇流箱 DC/D C 负载 集中监控系统 TMS 科技楼光伏储能系统结构图 整个 储 能系 统 两 组电 池 单 元累 计总 容量 为 96kWh144kWh240kWh， 储 能逆 变 器 的常 见 效率在 92％～ 95％，所以整个 储 能的 实际 容量 为 240kWh0.92＝ BMS 储能电池 汇流箱 汇流箱 DC/D C 流 DC/D C 221kWh，对应电 池管理系统的架构如下图 储能系统 BMS 结构示意图 科 技 楼 和 75 楼 分 别 采 用 了 120 只 2V400Ah 及 2V600Ah 的蓄电池，一个电 池 监 测 单 元 （ BMU） 管 理 12 只 电 池 ， 则 每 组 各 需 10 只 BMU， 每 组 各 有 1 只 BCU 与 后 台 服 务 器 进 行 数 据 交 互 。 BCU 与 各 BMU 之 间 采 用 OPEN CAN 通信 协议，BCU 与后台服务器之间采用 TCP 通信协议。计量点设置在储能逆变器的 交流侧。 BMS 系统功能有  具备系统上电自检功能，主要包括所有传感器、绝缘电阻、执行器、系 统状态等；  具备充电、放电、温度、电流等多重保护功能；  具备管理整个充放电过程功能；  具备绝缘电阻检测及预警功能；  具备电池组总电压、总电流、温度、单体电池电压等测量功能；  具备电池组及各单体电池 SOC、SOH 等功能；  具备对单体电池的主动无损均衡功能及先进的均衡规则策略；  具备电池系统相关运行信息存储记录功能；  具备全系统 RS485 或 CAN 总线通讯功能；  具备高压电的通断管理功能；  系统供电电源监测和保护功能。 BMS 主要指标有  工作电压AC 220V；  单体电压采集范围0.5～3V；  单 体 电 压 采 集 精 度 ≤0.1；  组 端 电 压 采 集 范 围 0～1000V；  组 端 电 压 采 集 精 度 ≤0.2；  电流采集（传感器）范围2000A（最大）；  电流采集（传感器）精度≤0.5；  温度采集范围-40～ 120℃；  绝缘电 阻分辨率 1KΩ；  绝缘电阻测量精度≤5；  单体电池均衡电流2～5A；  SOC 估算精度≤8；  数据采集周期20ms；  输出触点1A/30VDC；  通讯接口100M 以太网、RS485 或 CAN2.0。 3、光伏成组及安装 实施方案 1）光伏支架采用固定式安装，平铺于槽钢支架上。 2）科技楼光伏组件排布按照 2*3 的 方 式 ， 共 13 个 区 块 ， 再 另 在 转 角 处 安 装 两块光伏组件，共 80 块 。 75 楼 共 安 装 120 块光伏组件。科技楼总尺寸 约 为 （W）3000mm*（L）46000mm（具 体 见 建 筑 设 计 单 位 的 科 技 楼 及 75 楼光伏布局图）。 光伏布局示意图如下 光伏布局示意图 主支撑结构 电池板的固定 光 伏 组 件 支 架 载 重 量 13.75kg/m2， 提 供 数 据 供 建 筑 设 计 参 考 ， 用 于 复 核 载 重量 是 否 符 合 承 重 设 计 ， 另 外 还 需 考 虑 风 阻 负 荷 是 否 足 够 。 4、电池组 安装实施方案 1 电 池 组 采 用 架 式 安 装 方 式 ， 与 光 伏 控 制 器 、 储 能 逆 变 器 一 起 放 置 在 屋 内 。 科 技 楼 采 用 GFM-400R 的电池，总电压为 240V。 电池组尺寸为（ W ） 4005mm H 610mm D980mm ， 总重约为 4170Kg。 机 架 底 部 均 设 置 有 地 脚 螺 丝 安 装 孔 。 由 此 组 成 一 个 牢 固 、 安 全 、 整 齐 、 美 观 的 机 架 柜 。 安 装 示 意 图 如 下 75 楼采用 GFM-600R 的电池，总电压为 240V。 电池组尺寸为（ W ） 4050mm H 820mm D1020mm ， 总重约为 5220Kg。 机 架 底 部 均 设 置 有 地 脚 螺 丝 安 装 孔 。 由 此 组 成 一 个 牢 固 、 安 全 、 整 齐 、 美 观 的 机 架 柜 。 安 装 示 意 图 如 下 2 电池采用卧式安装，电池与电池的电气连接采用软连接条连接。电池组 正负极输出端安装断路器，与光伏控制器之间用的铜芯带护套的软电缆 连接。 3 按功率较大的 75 楼计算光伏控制器和储能逆变器核算重量和占地尺寸。 光伏控制器尺寸为（W ） 482mm（H）266mm（D）455mm， 重 量 50Kg。 储 能 逆 变 器 尺 寸 为 （ W） 806mm（ H） 1884mm（ D） 636mm， 重 量 710Kg。需考虑电池机房的承重。 电池组安装示意图 布局图 4） BMS 的 采 样 模 块 （BMU）安装在电池架的顶部和底部，每个模块可以 采 样 12 个电池单体。 5） BMS 的控制柜安装在 电池组机柜方阵的顶端，并靠近相 应控制器一侧， 控制柜内设备包括 BCU、 BAU、 接 触 器 、 熔 断 器 、 空 气 开 关 等 ， 控 制 柜 尺 寸 为 600mm600mm1200mmW D H。 6） 电 池 机 房 需 设 置 通 风 设 施 和 必 要 的 消 防 设 施 ， 有 条 件 可 安 装 空 调 ， 保 证 电 池 室 恒 温 、 干 燥 ， 确 保 电 池 在 最 佳 条 件 下 运 行 。