分布式光伏储能微电网系统设计方案
随着光伏、风电等可再生能源发电技术的发展，分布式发电日渐成为满足负荷增长需求、提高能源综合利用效率、提高供电可靠性的一种有效途径，并在配电网中得到广泛的应用。但分布式发电的大规模渗透也产生了一些负面影响，如单机接入成本较高、控制复杂、对大系统的电压和频率存在冲击等。这限制了分布式发电的运行方式，削弱了其优势和潜能。微网技术为分布式发电技术及可再生能源发电技术的整合和利用提供了灵活、高效的平台。
交大光谷太阳能作为国内领先的智慧能源系统集成商，在储能方面，公司研发的户用储能系统已推出产品及相关储能解决方案。在数字能源技术方面，公司推出智慧光伏及数字能源管理系统解决方案，围绕“县域、园域、村域”三域的屋顶分布式光伏项目应用场景，实施智慧光伏及数字能源系统安装、数据采集、数据监控、数据优化，构筑更高效、更清洁、更经济、更安全的现代能源体系，大幅提升能源利用效率。
交大光谷太阳能储能系统解决方案将BMS、PCS、EMS综合设计进行3S精细化管理，以智能预警、PACK级消防为安全保障，对电芯、模组、电池簇、集装箱热分析进行四级热管理设计，为发电侧、电网侧、用户侧提供安全、高效、智能的整套储能解决方案，进一步提升电网的友好性，综合提升电站收益。
交大光谷太阳能将数字技术和电力电子技术相结合，提供以先进电能变换装置为核心的电能路由器光储充解决方案。由电能路由器替代传统变压器、逆变器、储能变流器、网关接口柜、中央控制器，高度集成了一、二次设备，实现交直混合、削峰填谷，最大降低损耗5%，减少电度电费6.5%。并通过风、光、储、荷优化管理，提升分布式能源消纳12%以上，二氧化碳减排60%以上。
针对当前新能源应用现状，交大光谷太阳能提出“零碳”农业、“零碳”交通、“零碳”建筑、“零碳”产业园、“零碳”能源基地、“零碳”生态修复六大板块共15个具体应用场景，基于交大光谷数字化设计平台并结合VR技术，全面演示了多种“光伏+”项目应用场景及风电、风光互补项目应用场景。通过将太阳能发电与不同行业及领域相互融合的设计技术进行优化升级，为用户提供多种场景的定制化综合智慧能源项目设计、咨询及工程建设解决方案。
交大光谷智能运维平台，结合电站实际痛点，集成监视、运维作业、数据分析、安全保障等功能模块，充分利用AI、BI、大数据等先进技术，为发电企业生产应用提供辅助决策分析;及时发现发电生产中的设备隐患和安全保卫隐患，快速、有效地处理生产事故和安保事故，使整个系统高效、透明、畅通。针对运维全生命周期管理、全流程管理、全域数据智能分析等多个维度，按照运营云中心、智慧集中监控、新能源电站三级架构进行建设，形成线上与线下相结合的O2O运维模式。
户用储能系统介绍
户用储能系统结构包括：光伏组件、储能电池、储能逆变器、并网及计量设备、公共电网、家庭负载及重要负载等。PV能量优先满足重要负载用电，其次给电池充电，最后流向家庭负载，多余再流向电网。
工作原理
1）上午，光照充足PV能量先供给负载，家庭负载最大程度消耗光伏发电量，剩余电量将由蓄电池储存；光照不足，电池补充电能给负载。
2）下午，在满足家庭负载消耗及蓄电池充满后，剩余电量将馈送到电网。
3）在没有阳光情况下，蓄电池通过逆变器逆变成交流电供负载使用。
4）电池不能满足负载用电需求时，电网将补充电量供负载使用。
产品性能
1. 智能高效
· 存储余电、提高光伏发电自用率
· 双向储能设计、PV、市电可给电池充电
· 可灵活配置铅酸电池和锂电池
· 充电控制和逆变一体化设计
· 同时兼容离网和并网模式
2. 操作灵活
· Wi-Fi/以太网/GPRS/RS485多种通讯模式可选
· 峰谷时间段可设置，自动削峰填谷
· 通过电脑和手机实现本地/远程控制
· 电容式感应按键操作及LCD显示，人机交互更加便利稳定
3. 安全可靠
· IP65高防护等级，适合户外安装
· 3段/2段充电控制，保证电池寿命
· 自然散热，降低单点故障率
系统配置
1）组件
选取300Wp晶硅组件18块，9块/串*2并联接入1台5kW并离网一体机逆变器（单相），逆变器输出220V电压，50Hz的正弦波交流电，通过并网计量箱与电网实现并网。
2）电池
根据下表分析得出家庭一天常用的总负载为：10.064KW，电池选用规格为：12V、200Ah的蓄电池12pcs，采用4串3并的方式通过直流DC开关接入5KW并离网一体机逆变器，电池总容量：28.8KWh,考虑蓄电池的放电深度(DOD=70%)，电池转化效率94%，实际可使用的容量为：18.95KWh，可维持家庭用电1.9天。
备注：
①、空调日耗电量与环境温度、设定温度有关；
②、冰箱日耗电量与储存食物的多少、箱内控制温度的高低、开门次数多少、时间长短而变化。
3）逆变器
单台功率5KW并离网一体机逆变器。
分布式光伏储能微电网系统设计方案
微电网作为实现大规模分布式光伏利用的重要途径，规划建设分布式光储微电网，可降低用能系统对大电网的依赖。交大光谷太阳能技术团队在工程实践中，总结出关于发展分布式光储微电网的意义主要有以下4个方面：
第一，平滑光伏发电的输出功率波动。由于光伏发电具有很强的间歇性、波动性和不确定性，接入电网时会带来很大的冲击。通过配置适量的储能装置，可使得光伏发电对整个电网来说具有功率可控性与可调度性，有效提高光伏发电接入电网的穿透率。
第二，降低电网负荷峰谷差值，提高电网设施利用率。现有电力系统如果配置了足够大容量的储能系统，能够大规模地储存电能，即在负荷低谷时段内将电能储存起来，并在负荷高峰时段将其释放出来，这样也可以减少电网设施的配置容量，提高输配电设备的利用率，延缓现有配电网的建设。
第三，提高电源的备用容量，增强电网安全稳定性和供电质量。为保证一定供电安全可靠性，必须对现有的电源提供备用容量，这样当大电网出现故障时，可将储能系统作为备用电源，临时组建微电网，为重要负荷提供备用电源直至电网恢复。
第四，应急备用电源。当出现电网电能质量很差、拉闸限电或故障停电时，光储微电网可脱离电网，由储能变流器通过电池建立稳定电压，保证光伏正常发电，为本地重要负荷独立供电，提供应急备用电源。
光储微电网可以看成是一组由分布式光伏、储能装置、本地负荷组成的包括发、输、配、用管理系统在内的小型局域电网，并通过唯一的公共连接点接入大电网，既可以并网运行也可以独立运行。微电网中的电源以光伏等分布式发电电源为主，容量相对较小（一般50MW以下）。相比于传统的大电网供电方式，分布式光储微电网可以更好地满足用户越来越高的安全和可靠性要求，并为不同的用户提供多样化及个性化的供电需求。
分布式光储微电网主要包括分布式光伏发电系统、电池储能系统以及相关的配电、能量管理系统（EMS）等。其中，有电网支撑时，光伏储能系统作为微电网内的主要供电微电源，负荷用电主要来自于光伏发电，储能系统则可以平滑光伏发电波动，提高微电源的电网接入友好性；电网停电时，光储微电网则启动应急备用供电功能，由储能变流器建立微网母线支撑，光伏发电系统可为微电网内的负荷提供持续的能量供应。
1、设备构成
（1）光伏发电系统
光伏发电系统主要包括光伏组件和光伏逆变器。
（2）电池储能系统
电池储能系统主要包括储能电池、电池管理系统和储能变流器。
（3）能量管理系统（EMS）
EMS是整个光伏微网系统的控制器，其能量管理功能包括系统运行模式判断、功率调度及设备运行状态控制。
2、设计原则
①蓄电池（如铅酸电池）应具有较高的运行寿命。一般情况下，在100%放电深度下，铅酸电池的充放电循环次数为600～1000 次，80%放电深度下为800～1200 次。
②微电网系统的设计本着简单、可靠，自动化程度高。
③在保证系统安全、可靠的前提下，提供高品质的电能质量，保证当地居民的用电需求。
④结合当地自然资源及负荷侧需求响应特性，尽可能高的利用太阳能资源，减少弃光的同时，要保证在连续阴雨天2天内，50%的重要负荷供电需求。
⑤系统采用模块化设计，后期扩容方便，满足即插即用的设计需求。
3、系统运行
（1）系统并网运行
系统并网运行时，PCS处于并网运行状态，EMS根据蓄电池的荷电状态判断PCS是否需要对蓄电池进行充电以及以何种方式充电。
（2）并网向独立切换
在并网状态下如果EMS检测到电网失电或电网故障则控制并网开关断开，同时PCS自动切换到独立运行，以电压源形式启动组建系统电压。
（3）系统独立运行
系统独立运行时，EMS的管理原则是通过电源和负荷的管理来维持微网功率的动态平衡，保证母线电压和频率的稳定。
（4）独立向并网切换
在独立运行状态下EMS检测到电网电压正常后，首先将PCS运行模式切换为并网运行，PCS自动调整输出电压与大电网的电压同步，然后EMS闭合并网开关，所有设备并网运行，系统进入并网运行模式。
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