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: 1650×992×50mm; 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 370~410V 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) 3:1 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 -30~+55℃ 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) 0~95%,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 96kWh+144kWh=240kWh, 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 240kWh×0.92= 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 × (D)980mm , 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 × (D)1020mm , 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 : 600mm×600mm×1200mm(W· 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 。