光储充一体化项目中储能系统的设计方案.docx

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1、光储充一体化项目中储能系统的设计方案摘要以某机场扩建工程中光储充系统的工程实践为依托，对储能系统的建设进彳亍详细的 研究，对储能系统现状进行了分析,并对在光储充一体化系统中储能设备的运行方式进 行了探讨。对其设备选型、系统功能、电气一次接线、二次保护、消防设计等加以说明， 提出了光储充T本化项目中储能系统的设计方案。关键词储能；光储充；设计引言习近平总书记提出中国二氧化碳排放2030年前达到峰值、2060年前实现碳 中和的目标，令新能源产业迎来了前所未有的发展空间。同时也让具有随机性、 波动性和间歇性的光伏、风电等能源的储存消纳成为亟待解决的重要课题。电力 储能技术正朝着转换高效化、能量高密度

2、化和应用低成本化方向发展，通过试验 示范和实际运行日趋成熟,在电力系统中发挥出调峰、电压未M尝、频率调节、电 能质量管理等重要作用，确保了系统安全、稳定、可靠的运行。储能应用场景按 照大类划分，可以分为电源侧、电网侧和用户侧三类。本文中以某光储充项目为 依托，对光储充一体化项目中储能系统的设计方案进行说明，本文储能系统应用 的类型结合了电源侧与用户侧的双重功能。在光伏系统发电高峰时或谷电价时可 为储能系统充电，在峰电价时段则由储能系统放电支持负荷。本文中以某光储充 项目为依托，对光储充一体化项目中储能系统的设计方案进行说明。1、储能容量及充放电策略1.1 光伏发电量分析光伏发电系统在一天当中的

3、逐时发电量进行分析,以确定储能设备的功率和容量。(1)光伏发电系统在冬至日的逐时发电量见表1。表1光伏发电系统在冬至日的逐时发电量时间0点1点2点3点4点发电量 (Wh )0.0.0.0.0.时间5点6点7点8点9点发电址 (Wh )0.0.000.6 516.7022498.94时间IO点11点12点13点14点(Wh )36 966.3549 075.6252 823.4852 9792743 91738时间15点16点17点18点19点发电量 (Wh)27 527.9510 177.810.0.0时间20点21点22点23点24点发电员 (Wh )0.0.0.0.302 48361其功率

4、曲线见图1o冬至H光伏系统发电及曲线(Wh)60 0.50 0.40 0.30 0.0020 000.IOO.0.SSSSS8SSSSSS8SSSS8SSS F B * OICErS, 9 C X6O - ZErS 9C3C6O - Zf 一 一一一 一一一 一一一 ZZZZ图1冬至日光伏系统发电量曲线(2 )光伏发电系统在夏至日的逐时发电量见表2。其功率曲线见图2o表2光伏发电系统在夏至日的逐时发电时间。点I点2点3点4点发电址 (Wh )0.000.0.0.0.时间5点6点7点8点9点发电V (Wh )0.24 436.3165 702.28HO 925.59151 625.63时间10点

5、11点12点13点14点发电fit Wh)185 050.07203 666.02203 782.27193 358.97174 112.77时间15点16点17点18点19点发电量 (Wh )145 325.5()107 289.8666 948.6129 019.782435.31时间20点21点22点23点总计发电量 (Wh)0.0.0.0.1663678.98(3 ) 一年平均逐时发电量见表3。其功率曲线见图3o表3光伏发电系统平均逐时发电时间。点1点2点3点4点发电址 (Wh )0.0.0.0.0.时间5点6点7点8点9点发电*(Wh )0.3 434.3318 336.6043 9

6、08.0971 499.95时间10点11点12点13点14点发电* (Wh )91 364.911 951.01106 119.95103 698.7893 198.52时间15点16点17点18点19点发电量 (Wh)74 714.9249 876.9023 650.076 837.94224.46时间20点21点22点23点总计发电fit(Wh )0.0.0.0.787 816.44光伏系统年均逐时发电Ia曲线(Wh)120 (XX) l0ROOM 60 (MX) 40 0 20 (XX)O图3光伏发电系统平均逐时发电量曲线对光伏系统日逐时发电量进行分析可知，光伏系统在冬至日从上午8点左

7、右开始发电，在中午13点左右发电量达到最大，在下午4点左右停止发电；在夏 至日从上午6点左右开始发电，在中午的12点左右发电量最大，在下午7点 左右停止发电；对于全年逐小时平均发电量，在6点左右开始发电，在中午12 点左右到达高峰，在下午7点左右停止发电。1.2 负荷分析对光储充一体化项目的电负荷清单整理见表4o以上负荷的电源由变压器低压侧以380 V AC供电，分布式光伏发电设施根据 布置情况也经逆变器接入上述配电变压器的低压侧,储能系统也通过储能变流器 接入配电变压器的低压侧。表4光储充一体化项目电负荷统计3设备名称设备功率Pt- ( kW )需要系数Kx功率因数Cos中功率因数Ian 有

8、功功率 (kW )1快充30.60.850.621802快充3000.60.850.621803快充30.60.850.621804快充3000.60.850.621805快充3000.60.850.621806快充30.60.850.621807快充30.60.850.621808快充3000.60.850.621809变电所2010.850.6220合计24201 4601.3储能系统容量分析（1 ）电价及分时信息：根据统计，陕西省电力公司2022年2月代理购 电商业用户电价最大峰谷电价差为0.61元/kWh设置储能系统对于节省电价 起到了非常重要的作用。峰谷电价时段划分如下：高峰时段8:

9、00: 30、18 :3023 :00 ,其中夏季7、8月尖峰时段19 :3021 :30 ,冬季12、 1 月尖峰时段 18 :30 20 :30 ,；平时段 7 :00 8 :00 ,11 :30 18 : 30 ;低谷时段23 : 00 7 : OOo （2）光伏政策信息：陕西光伏脱硫煤电价 0.354 5 元 kWho表5对光伏在峰谷电价时间区间内累计发电量分析（单位：kWh ）时间23：-7: 07：-8: 08： OO-II： X)11: 30-18： 3018： 30-23： 段（谷时 段）（平时段）（峰时段）（平时段）（峰时段）冬至 日O53.736758.212715.782

10、0夏至 H197.633186.796793.111 437.56610.374 5平均63.72117.51831827.44I 088.340.295由表5可知，在上午电价峰时段，光伏发电量未达到高峰，需要储能系统 放电以供负荷之用，尤其是在冬天，光伏系统开始发电时间较晚，上午8点左 右发电量很小，负荷用电几乎全部由储能系缴口市电提供，考虑目前阶段储能系 统Wh造价约为1.5 2元，理想情况下循环次数为5 000 （ 80% , 25 ,1C）次左右，经济性较差，因此，仅考虑在电价峰时段储能系统仅支撑部分负 荷用电，缺口电量首先考虑由光伏系统提供，光伏系统电量不够时由市电提供。负荷总功率为

11、1 460 kVA ,考虑30%用电负荷由储能系统提供，配置储能系 统功率 500 kW ,故选取500 kW储能变流器。在11 : 30 18 : 30的 平时段，光伏系统的发电量在IIOO 1 450 kWh之间，储能系统需存储光 伏电量用于支撑晚上的峰时段用电负荷,故考虑储能系统容量与光伏系统发电量 相符,选用1 000 kWho综上,储能系统功率及容量按500 kW/1 MWh考虑。1.4充放电策略根据以上内容制定储能系统充放电控制策略如下：(1 ) 23 : 00至7点，为谷电价时段。光伏系统不发电，储能系统由市电 对其进行充电，并通过市电支撑负荷。(2 ) 07 : 00至8 :

12、00 ,为平电价时段。光伏系统发电量很小，储能系统 为充满电待机状态，首先通过光伏支撑负荷，光伏出力不足时，由市电补充。(3 ) 08 : 00至11 : 30 ,为峰电价时段。光伏系统发电量逐渐提高，储 能系统放电，首先通过光伏支撑负荷，光伏出力不足时，由储能系统放电补充, 还不足时，由市电补充。(4 ) 11 : 30至18 : 30 ,为平电价时段。此时段光伏发电量到最大至，首 先通过光伏发电支撑负荷，如光伏系统尚有余电，则由光伏和市电向储能系统充 电。如光伏发电量不足，则由市电补充支撑负荷。(5 ) 18 : 30至23 : 00 ,为峰电价时段。此时光伏系统发电量很小，储 能系统为放

13、电状态，首先通过光伏支撑负荷，光伏出力不足时，由储能系统放电 补充，还不足时，由市电补充。2、主要技术原则2.1 光储充系统主要技术方案光储充一体化电站项目包括光伏发电系统、储能系统、能量管理三个部分。其中， 光伏发电系统包含太阳能电池阵列、光伏逆变器等设备。储能系统包含电池、电 池管理模块、双向交流器等设备。能量管理系统为电站运行中枢,包括功率监测、 源网投退设备、通信接口、计算控制模块等设备。光储充一体化项目中，以储能系统规模500 kW/1 MWh为例 说明。储能系统以380 V AC接入0.4/1 OkV变压器低压侧。储能系统电池选 用磷酸铁锂电池，由7面153 kW电池柜、1面7路汇流箱、1面电池管理 系统（Battery Manage System , BMS ）控制柜以及1套500 kW的储能变流 器（PCS）组成。同时，整套光储充一体化系统配有能量管理系统。2.2 储能电池型式选择储能是通过物理或化学手段将电、热等形式的能量储存起来，在出现用能需求时 释放的过程。目前应用于储能系统的电池有铅酸电池、铅炭电池、全钢液流电池、 锂离子电池等。从近年已经投入使用的项目总结来看，综合评估电池的充放电深 度DODs电池一致性、充放