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分布式新能源發電及微電網實驗室技術方案
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分布式新能源發電及微電網實驗室技術方案

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產品描述

直播新顶呱刮 www.lbzivi.com.cn   1. 背景介紹

  隨著光伏、風電等可再生能源發電技術的發展,分布式發電日漸成為滿足負荷增長需求、提高能源綜合利用效率、提高供電可靠性的一種有效途徑,并在配電網中得到廣泛的應用。但分布式發電的大規模滲透也產生了一些負面影響,如單機接入成本較高、控制復雜、對大系統的電壓和頻率存在沖擊等。這限制了分布式發電的運行方式,削弱了其優勢和潛能。微網技術為分布式發電技術及可再生能源發電技術的整合和利用提供了靈活、高效的平臺。 微電網系統被視為未來智能電網的最重要一環,可以有效地實現電網側電力能量的轉移,實現能量的削峰填谷。

 

  2. 系統特點

  智能微電網微電網建設主要針對新能源專業的老師/學生而開發的微電網科研/教學設備。系統的核心在于中央控制與能量調配,本系統采用集中管理的方式對一次側接入進行電能調度分配;

  1)可實現實際光伏、模擬光伏,實際風電、模擬風電、蓄電池、超級電容、柴油機、模擬負載、燃料電池、充電樁等多種一次側設備的互聯,各個設備都單獨可控,通過IEC61850規約,實現四遙數據的控制。

  2)系統中既包含交流母線,又具備直流母線,兩種母線混合在一起,可提供更多的研究實驗和更靈活的能量管理策略。

  3)可實現智能并離網(并網與孤島狀態)切換,既可以并網運行,也可以孤網運行,實現無縫切換,且多種運行模式相互自動或手動方式切換。各子系統可以獨立完成相關的實驗。

  4)集成并/離網切換、黑啟動、功率平滑、時移、故障診斷、離網功率平衡控制、有功/無功功率控制、電壓/頻率響應特性控制、?;さ裙δ?。

  5)實現微電網整體系統數據監控、數據采集、設備管理、功率控制、電能質量監測、能效評估、用電計劃設定,經濟性分析等。

  6)將接入微電網的負荷進行分級管理實時監測、顯示、記錄微網系統的工作狀態,具有本地監控和遠程監控兩種控制方式

  7)配置分級?;ず圖屏孔爸?,在微電網內部故障、外部故障情況下,均保證其準確、快速動作,使系統安全運行。

  8)針對高校學生,充分考慮了學生的具體知識結構與層次,使得學生可以充分理解微電網的特點與結構;學生可以在本系統中進行系統的設計、安裝、軟件控制等多個專業的知識進行實訓。

  9)針對做科研的老師,開放部分一次側設備的軟硬件資料,包括板級硬件圖紙以及軟件驅動源代碼、算法源代碼等,開放上位機軟件的源代碼程序。提供整體的系統的基礎開發平臺,方便用戶二次開放,提供詳細而豐富的培訓課程,使用戶可快速入門并掌握整體系統,大大提高科研實驗的效率。

  10)設備應用底層驅動與應用層分離,底層硬件驅動,各類數據庫、通訊協議解析進行封裝,與系統數據監控、設備管理等功能應用進行分離,保證用戶在此平臺上進行后臺控制策略軟件的二次開發。

 

  系統架構

  系統由發電側系列設備、儲能側系列設備、用電側系列設備、二次側控制設備、配電?;ぜ安飭可璞傅燃父霾糠腫槌?,每個部分都可按照客戶的需求進行靈活搭配。

 

分布式新能源發電及微電網實驗室技術方案

 

  3. 系統主要部件技術說明及特點介紹

  3.1 光伏發電系統(開放式)

  光伏發電系統部分主要包括:

  1、多晶硅光伏組件 單晶硅光伏組件

  2、光伏三相并網逆變器

  3、光伏PV模擬源

  4、實驗例程和項目

  5、光伏變流器開源軟硬件資料

 

  3.2 模擬風力發電系統—直驅式&雙饋式風力發電系統(開放式)

  直驅風力發電實驗仿真平臺組成

  直驅式風力發電系統主要包括:

  1)7.5kW三相異步電機、5.5kw三相永磁發電機、槽鋼底座

  2)7.5kw ABB矢量變頻器

  3)5kW風機背靠背整流逆變柜

  4)實驗例程和項目

  5)變流器開源軟硬件資料

 

分布式新能源發電及微電網實驗室技術方案

 

  雙饋風力發電實驗仿真平臺組成

  雙饋式風力發電系統主要包括:

  1)7.5kW三相異步電機、5.5kw雙饋發電機、槽鋼底座

  2)7.5kw ABB矢量變頻器

  3)5kW風機勵磁變流柜

  4)實驗例程和項目

  5)變流器開源軟硬件資料

 

分布式新能源發電及微電網實驗室技術方案

 

  3.3 實際風力發電系統

  風力發電系統主要包括:

  1)水平軸風力發電機

  2)支架與拉桿配件等

  3)風機控制器(含卸荷器)

  4)風機并網逆變器

  室外風力發電系統基本組成包括:1KW水平軸風機,1KW風機控制器,1KW并網逆變器, 風機塔架及風機塔架基礎、輔助拉桿、電力線纜等附件。

 

  3.4 柴油機發電系統

  1、柴油發電機

  2、柴油機變流器

  3、柴油機電子模擬器(模擬設備,可選)

 

  3.5 儲能DC-AC雙向變流器(PCS)

  儲能逆變器是整個微電網系統的核心設備,是應用在儲能環節,以雙向逆變為基本特點,具有一系列特殊性能、功能的并網逆變器。能有效調控電力資源,能很好地平衡晝夜及不同季節的用電差異,調劑余缺,保障電網安全。是可再生能源應用的重要前提和實現電網互動化管理的有效手段。

 

分布式新能源發電及微電網實驗室技術方案

 

  拓撲結構

 

分布式新能源發電及微電網實驗室技術方案

 

  3.6 磷酸鐵鋰電池儲能系統

  磷酸鐵鋰電池由128組3.2v50AH鋰電池??樽槌?,一共分為1組,由128個電池串聯。共20KWh,直流電壓400V。

分布式新能源發電及微電網實驗室技術方案

 

  3.7 超級電容系統

  超級電容組是由4組110V,7F電容??樽槌?,2串2并。孤島運行時,可為系統提供瞬間功率支撐;容量5kW.15s,額定輸出直流電壓220V,電流20A。

 

  3.8 雙向DC-DC變換器(開放式)

  雙向DC-DC變流器,是將磷酸鐵鋰電池組和超級電容組的直流電進行升/降壓,使其接入到400V直流母線上,可實現能量的雙向流動,完成儲能系統的充放電,同時可接受中央控制器的調度和監測。

分布式新能源發電及微電網實驗室技術方案

 

  3.9 可編程RLC負載

  可編程RLC負載特點

  1. 內置有精密RLC負載,是由連續可調電阻、電感、電容負載系統、電氣參數測試系統、自動控制系統、軟件分析編程系統組成。

  2. 可以模擬三相負載不平衡、負荷突加突卸、不同功率因素超前、滯后等各種電力工況。檢驗微網系統在各種復雜極端工況下的運行可靠性。

  3. 預先設置負荷運行的狀態及時間,可編程交流負載預先設定的根據負荷曲線自動加載運行,模擬預測的負荷曲線。

  4. 可以用于測量微網逆變器或微網并網點的防孤島效應?;すδ?。

  5. 在微網試驗平臺與能量管理系統程序研發試驗中,可以將本設備任意設定成一級負荷、二級負荷、三級負荷,通過軟件遠程控制功能實施可行性實驗。

  6. 內置有多通道的電氣參數采集???,能夠精確測量顯示三相RLC各個通道的電壓、電流、有功功率、無功功率等電氣參數。

  7. 內置的阻性負載、感性負載及容性負載最小標準功率為0.1kVA,步進幅度0.1kVA,負荷功率連續可調,可精確模擬交流諧振發生并滿足逆變器防孤島?;すδ薌觳廡枰?。

  8. ABC三相阻性負載、感性負載、容性負載的功率,可以分相獨立控制及調節,滿足三相電壓不平衡條件下仍可精確調節出交流諧振點的要求。

  9. 可以通過遠程PC機設置相應的功率,任意組合、設定加載RLC功率,即可遠程控制并調節RLC功率,將測量數據上傳到PC機。

 

  3.10 交流充電樁系統

  功能特點

  主控板采用具有嵌入式操作系統的單片機,充電模式分為自動充滿、定時間、定金額、定電量四種,可預留RS-485組網通訊接口。

  采用8寸800x600分辨率彩色觸摸屏顯示,以觸摸按鍵操作,可設定充電模式;

  采用單相電子式電能表進行電度計量,通過RS-485接口與主控板通訊;

  采用非接觸式智能讀卡器,讀取IC卡相關信息,通過RS-485接口與主控板通訊,由主控板后臺程序進行充電者身份識別、用戶信息記錄、充電費用計算等;

  進線開關采用具有漏電?;すδ艿目?,并安裝急停按鈕;

  外形采用鈑金和部分ABS塑料結構。

 

分布式新能源發電及微電網實驗室技術方案

 

  3.11 可回饋式直流電子負載

  產品簡介:

  直流電子負載是專門為直流電源老化、測試及儲能蓄電池性能測試開發的電子負載。電子負載能量逆變饋網,實現能量回收,節能環保!廣泛應用于直流電源、電池、電力電子設備檢測等用途。

 

  3.12 電纜阻抗及故障模擬系統

  阻抗模擬系統帶有獨立且不同規格的???,每個??榭傻ザ朗褂?能夠精確模擬對應距離微網接入電纜的阻抗、感抗值,連接的公共低壓供電系統電纜長度的模擬,其步進50米。

 

分布式新能源發電及微電網實驗室技術方案

 

  主要功能:

  1) 模擬微電網接入的線纜特性;

  2) 測量各種?;ど璞傅奶⑹奔涫匝榧笆薟杉?

  3) 短路電流的比較試驗;

  4) 測試發生短路時對設備的影響;

  5) 功率傳輸的影響,線損對接入影響的分析依據;

  6) 可在控制臺上調節阻抗、感抗,實現高效率檢測;

  7) 滿足本地控制,根據現場實驗測量需要,可以任意調節;

  8) 阻性負載采用特殊合金電阻元件,不會產生紅熱現象,防止由于阻性負載元件發熱而引起電阻值熱漂移;

  9) 感性負載采用線性電感,精度高,熱漂移變化極低;

  10) 過流?;すδ埽荷璞賦拗凳彼邢唄紡D饣嶂苯幼遠鶻誆⑻⑽爸蓖ā鋇?/span>

 

  3.13 APF & SVG有源濾波器

  有源電力濾波裝置,以并聯方式接入電網,通過實時檢測負載的諧波和無功分量,采用PWM變流技術,從變流器中產生一個和當前諧波分量和無功分量對應的反向分量并實時注入電力系統,從而實現諧波治理和無功補償。原理如下圖:

 

分布式新能源發電及微電網實驗室技術方案

 

  主要技術特點

  ——DSP+FPGA全數字控制方式,具有極快的響應時間;

  ——先進的主電路拓撲和控制算法,精度更高、運行更穩定;

  ——一機多能,既可補諧波,又可兼補無功;

  ——??榛杓?,便于生產調試;

  ——便利的并聯設計,方便擴容;

  ——具有完善的橋臂過流、?;すδ?

  ——使用方便,易于操作和維護。

 

  3.14 微電網主控柜(開放式)

  微電網中央控制器

  微電網中央控制系統,通過對微電網系統進行高速數據采集,收集全網電氣參數, 對全網運行狀態進行采集和監視, 并在此基礎上進行邏輯運算,得出控制策略對微電網進行實施調節控制,實現微電網電源、儲能、負荷的實時動態調節功能,保證微電網安全、穩定運行。

 

分布式新能源發電及微電網實驗室技術方案

 

  3.15 微電網能源與管理系統

  微電網能源管理系統是微網系統的神經中樞和能量管理中心,系統利用物聯網技術構建傳感測控網絡,對智能微網各種類設備運行、環境狀態及人員管理進行綜合的信息感知,監控BMS和PCS的運行信息,集成微網系統發電和儲能監控、供電監控、計費管理等功能。同時接收電網調度中心下發的調度指令,并根據當前電池組和微網逆變器的運行信息合理的分配調度指令。

 

  3.16 直/交流微源接入組合柜

  直/交流微源接入組合柜,是將直/交流流母線接入電網、各類型分布式發電源、儲能系統、各類型模擬負荷等設備的接入端口匯總到組態柜上,同時配備遠控電操、接觸器、電能參數采集??櫚?,實現中央控制器統一遠程控制各設備,并實現自動切換實驗拓撲結構功能。

 

分布式新能源發電及微電網實驗室技術方案

 

  3.17 并網接入柜

  微電網并網接入柜對微電網系統的發電、用電、儲能設備提供必要的?;?,接受微電網控制系統的統一控制以保證微電網的穩定、可靠運行。是電網控制系統的關鍵設備。

  微電網并網組態柜包含了PCC接入點,具備電能質量在線監控、并離網切換開關、各類電信號的采集、雙向計量等功能。包含了部分分布式發電源、儲能系統的接入。微電網并網組態柜是微網實驗平臺的配電裝置,負責微網內各變流器與電網的連接,必要時可斷開平臺與電網的連接,形成孤網。柜內配有測量裝置,雙向智能電表,通信協議向外部開放。

 

  3.18 電網模擬器

  60kVA交流可回饋模擬電源通過先進DDS頻率控制算法以及雙環雙極性的SPWM逆變控制技術實現光伏逆變器測試所需各種電網電壓和頻率變換,模擬電網變化的各種工況,達到真實模擬電網狀態的目的,滿足各標準要求的測試項目任務;同時整流端是四象限運行方式,被測逆變器的能量可直接通過電網模擬源回饋到電網,除防孤島外的所有測試無需連接負載,測試平臺連線簡單方便。

分布式新能源發電及微電網實驗室技術方案

 

  3.19 在線式電能質量監測儀

  設備采集??椴捎肨I公司的TMS320F28335,32位DSP數字處理器,主頻高達150M,外擴內存512K,保證數據采集處理的準確性和穩定性,四層電路板設計,提高了系統穩定性和抗干擾能力。

 

  3.20 線路測控柜

  (1)含線路首末端開關及其控制系統、測控單元;

  (2)可在線監測各線路的三相電流、電壓有效值和相位;各序分量的有效值和相位;有功功率、無功功率、功率因數以及頻率;

  (3)在線監測線路開關的開、斷狀態;

  (4)對線路開關的開/合控制;

  (5)測控單元的響應能力滿足對生產過程的數據采集和控制命令執行的時間要求;

  (6)控制中心的響應能力滿足系統數據采集、人機通信、控制功能和系統通信的時間要求;

 

  3.21 示波器

 

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  4. 微電網系統實景展示圖

 

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