风光储系统

青海师范大学393kWp风、光、储能智能微电网系统

设

计

方

案

设计者：丁启明

班级：15C

学号：20151711338

指导老师：严桂林

设计时间：2018年7月1日

目录

一、项目介绍 (1)

二、项目背景 (2)

三、设计依据 (4)

（一）规范和标准 (4)

（二）政策 (5)

1.光伏发电的政策 (5)

2.风力发电的政策 (6)

四、微网系统介绍 (7)

五、微电网控制系统设计 (9)

（一）系统总体结构 (9)

（二）系统总体控制应用与控制策略 (9)

（三）并网情况下的控制策略 (10)

1.系统功率调节控制策略 (10)

2.功率波动平抑策略 (11)

（四）并/孤岛的转换及孤岛情况下的控制策略 (11)

1.孤岛运行模式的控制要求 (11)

2.孤岛运行模式下各环节的控制方法 (11)

3.并网到孤岛的转换策略 (11)

4.孤岛模式稳定运行的控制策略 (11)

5.孤岛到并网的转换控制策略 (12)

六、项目建设地点 (13)

七、光伏电站的设计 (15)

（一）设计说明 (15)

（二）设计原则 (15)

（三）太阳能资源分析 (16)

1.青海省太阳能资源分布 (16)

2.西宁市太阳能资源分析 (17)

（四）光伏设备选型 (20)

1.光伏组件选型 (20)

2.光伏支架的选型和设计 (22)

3.汇流箱及相关装置的选型 (25)

4.逆变器的选型 (29)

5.配电柜的选型 (31)

6.直流汇集电缆选型 (31)

（五）光伏设备布置 (32)

1.光伏方阵的布置 (32)

2.总平面布局 (34)

（六）光伏电站发电量计算 (34)

1.理论年发电量计算 (34)

2.25年内的理论发电量 (35)

3.PVsyst软件模拟结果 (36)

八、风电站设计 (40)

（一）设计说明 (40)

（二）风能资源分析 (40)

（三）项目的任务和规模 (44)

（四）风电机组的选型和布置 (44)

风电场微观选址基本原则： (45)

（五）主要电气设备选型 (46)

（六）土建工程 (47)

1.风电场的地理位置 (47)

2.站址土地情况 (48)

3.升压站总体规划 (48)

4.主要建设材料 (48)

5.风机基础 (48)

（七）施工组织设计 (50)

（八）年上网电量估算 (50)

（九）环境保护和水土保持设计 (52)

九、储能系统设计 (53)

（一）系统概况 (53)

（二）电池管理系统 (53)

（三）储能设备选型 (55)

1.锂电池 (55)

2.PCS变流器系统 (56)

3.DC-DC直流侧控制器 (59)

十、能量管理监控系统 (62)

（一）微电网能量管理 (62)

（二）微电网智能中央控制器 (62)

（三）其他设备 (64)

1.通讯屏与主控屏 (64)

2.智能微电网配电柜 (65)

3.网关接口柜 (66)

（四）系统硬件和软件构成 (67)

1.硬件 (67)

2.软件 (67)

（五）系统应用功能 (70)

1.设备监控 (70)

2.微电网运行控制 (70)

3.运行效益分析 (71)

4.目标控制管理 (71)

十一、财务分析 (73)

（一）概述 (73)

（二）投资估算与经济分析 (73)

1.编制依据及原则 (73)

2.运维费用 (74)

3.年收益和成本回收计算 (75)

十二、社会效益 (76)

规模：393kWp微电网系统；

建设地点：青海省西宁市城北区廿里铺镇海湖大道延伸段青海师范大学新校区；

时效：约为25年；

建设所在地光伏屋顶电站和风电场情况：

在新校区西二楼屋顶上建设47.9kWp光伏电站，屋顶的尺寸为56.6×18.6m2，在屋顶有两个通风箱（8×3×1.9m3、8×7×1.9m3）为遮挡物，该屋顶能够承受所建设光伏电站的重压力，因此适合建光伏电站，共安装168块285Wp 太阳能电池组件(形成4块组件串联，共有42列支路并联的阵列)，在学校新校区西南方向的一片空地建设345kWp风电站，空地的尺寸为207.12×189.88m2+207.12×70.83÷2m2,周围及风电场内无遮挡物，地势平坦无坡度，安装有69个5kW的大型风电机组，适合建风电场。

目的：在项目建设完成后主要能够为学生提供一个学习和实践的基地，促进学生能够更好的掌握相关知识和技能；其次还能够解决新校区西二楼的用电量，并且还能上网卖电，减轻学校的费用负担。

经济效益：项目总投资为5.3829万元，可在六年半时间内收回成本费用，则25年内的净赚利润为6.8万元，期间还除去25年内估算的维护费为2万元。

伴随全球能源危机形势的日益严峻，各种能源发电对节约传统能源、保护环境做出了积极示范作用，具有普遍推广的价值。目前，新能源产业在世界各地迅猛发展，低碳经济的理念已深入人心，各国均将发展新能源产业作为重中之重。十九大中，“建设美丽中国、推进绿色发展”的会议精神更成为重要共识。可再生能源的综合利用对我国社会经济的可持续发展和环境保护起着重要的作用。在当前可利用的几种可再生能源中，太阳能和风能是利用比较广泛的两种。太阳能和风能在资源条件和技术应用上都有很好的互补特性，综合考虑太阳能和风能在多方面的互补特性而建立起来的风光发电系统是一种经济合理的供电方式，该供电方式在解决边远地区的能源供应问题中发挥着积极的作用。关于风光发电的推广应用，系统的优化设计和运行控制是两个研究重点，前者根据系统应用地点的资源条件和负载特性对系统各个部件进行合理的选型以达到最小投资配置;后者通过对系统的动态运行分析，提出切实可行的运行控制策略，而后采取相应的技术手段实现系统可靠、高效的运行。

随着新能源DG规模的不断扩大，新能源发电技术水平的不断提升，我国太阳能发电、微电网技术、储能技术也不断成熟，越来越多的超大容量的光储、互补并网传输将成为电力供应的重要手段，另外，在我国中东部地区，大规模分布式发电也逐步成为当地电力供应的有力补充。

但大量分布式电站的接入，对传统配电网、输电网产生了较大的影响，如电网电压稳定性、频率、潮流特性、短路容量等，电网公司迫切需要一种技术来吸纳大量间歇性分布式电源，将传统的被动式的电网模式转变为主动式的电网模式，传统被动式已经不能适应现代能源结构调整的发展，主动式的配电网是智能电网其来日必然趋势与方向，微电网技术恰恰是主动式配电网发展的关键技术之一，因此未来以电网公司企业牵头，联合上下游产业开展结合储能技术与分布式、微电网供能相结合的研究，是电网企业主动适应国家能源发展战略，积极应对“低碳经济”发展模式的有效途径。通过建设综合性微电网检测与运行控制系统，并在此平台上开展应用技术研究，掌握分布式能源微电网的运行控制特征，对分布式能源微电网接入配电网后的运行管理有重要意义。基于本项目的建设经验和研究成果，发挥电网企业固有的技术优势，可为某些分