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一、解决方案
尼玛县可再生能源局域网采用多网结构,整个系统设计由两个相互连接的局域子网构成,通过一台中压双端换流器连接,每个子网中均设置一套3MW的V/F源,满足系统构建基础电网的要求,可实现两个子微电网的安全运行。正常运行时两个子网连接运行,通过中压双端换流器进行隔离,并实现能量的交换,每个子网经1回出线向负载区供电,供电线路经环网柜构成环网,每个子网负荷总量基本平衡。
其中,一期项目储能系统电源容量为9MW,分为两部分,锂电池储能电源功率容量为3MW,铅炭电池储能电源功率容量为6MW。其中3MW为系统基础容量,实现微电网的V/F调节,6MW作为储能系统的P/Q源,主要实现对系统的供电,每3MW储能逆变器交流侧连接后经一台3150kVA/10/0.4升压变压器接入开关站子网10kV母线。
二、创新设计
项目充分借鉴以往在高原、高寒环境下储能系统设计和项目建设方面的成功经验,采用国际领先的FCP铅炭储能电池,为项目长期稳定运行提供了充分保障。
西藏尼玛县可再生能源局域网工程锂电池储能系统
项目量身定制了一体化集装箱储能系统,把蓄电池、电池监控系统(BMS)、动环监控等设备有机的集成到一个标准集装箱预装房中,箱内拥有独立的供电系统、温度控制系统、隔热系统、阻燃系统、火灾报警系统、电气联锁系统、机械联锁系统、安全逃生系统、应急系统、消防系统等自动控制和安全保障系统。
西藏尼玛县可再生能源局域网工程控制室
针对项目低温的环境条件,圣阳创新设计了温控策略:动环系统与BMS一体化集成,空调运行区分夏季和冬季两种控制模式,远程控制、自动切换,冬季充分利用电池充电产生热量、夜间保温,夏季充分利用白天光伏富裕电量降温,创新节能温控策略下,切实实现了夜间零能耗温控,减少了站内夜间用电、保障了系统效率。
三、运行策略
白天,光伏正常出力,除向县城负荷供电,同时向储能系统充电,储能系统充满时,光伏逆变器将会限制光伏出力,由于光伏出力的波动性和负荷的波动性,储能系统需要执行V/F源功能和储电功能。
白天光伏出力不足时,储能系统需要执行V/F源功能和P/Q源功能,满足用电需求。
光伏出力不足,储能系统电量也无法满足负荷需求时,启动柴油发电机,实现多种电源的联合供电,储能系统仍作为V/F源功能进行系统调节,柴油发电机弥补系统电量缺额。
夜间,储能系统执行V/F源功能和P/Q源功能。
西藏尼玛县可再生能源局域网工程铅炭电池储能系统
四、实现功能
调频调压,构建系统基础容量(V/F源)
通过储能系统进行实时电压和频率调节,可以使得局域网出力稳定,迅速平抑光伏电站出力的波动。
储电和供电(P/Q源)
储能系统在可再生资源丰富期间进行能量存储,在缺乏时作为主要电源为负荷供电。
系统事故备用电源(黑启动)
在光伏整列区一个子阵内,设置一套500kW,储电容量为500kWh的储能电池组,采用DC-DC电源系统,在光伏子阵逆变器直流端和逆变器并联,可直接为光伏子阵建立启动电压,保证系统的顺利启动。
五、市场推广
通过该项目的实施,尼玛县人均用电量从2015年的18度电提升到600度电,极大地改善了藏族同胞的生活,为实现“十三五”末期全面脱贫、步入小康社会的目标提供了能源保障。
该项目的成功运行经验表明,今后储能系统在微电网、可再生能源平滑接入、负荷区削峰填谷、独立海岛、高原等应用场景可以提供可靠保障,这开启了储能系统进入大规模商业化运营的新篇章。
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