沈阳工程学院微电网实验室技术要求.docx

沈阳工程学院微电网实验室技术要求.docx

《沈阳工程学院微电网实验室技术要求.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《沈阳工程学院微电网实验室技术要求.docx（39页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

沈阳工程学院微电网实验室技术要求

沈阳工程学院智能微网实验室

技术要求

沈阳工程学院

2011年9月

1.总则

1.1本技术规范适用于沈阳工程学院微电网实验室工程的技术功能、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。

1.2投标文件应在不泄露投标商的技术机密、知识产权的前提下尽可能地描述其研发思路、关键技术以及解决方案、控制系统的架构、软硬件实现方案等。

1.3本规范书提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术细节作出规定，也未充分引述有关标准和规范的条文，应提供符合IEC、GB最新版本的标准和本规范书要求的系统和优质产品。

1.4本技术规范经甲、乙双方确认后作为智能微网实验室购置商务合同的技术附件，与商务合同具有同等的法律效力。

1.5本技术规范书所使用的标准如与卖方所执行的标准不一致时，按较高标准执行。

1.6投标文件应结合实际投标设备情况，制订智能微网实验室集成技术方案；同时，投标文件应提供招标范围内主要设备的详细技术资料、技术参数等。

1.7应遵循的主要现行标准：

下列标准所包含的条文，通过在本技术规范中引用而构成本规范的条文。

下列标准出版时，所示版本均为有效。

所有标准都会被修订，使用本技术规范的各方应使用下列标准的最新版本。

GB/T19939-2005光伏系统并网技术要求

UL1741:

1999独立电力系统用逆变器、变换器、控制器

IEEE1547:

2003分布式电源与电力系统进行互连的标准

IEEE1547.1:

2005分布式电源与电力系统的接口设备的测试程序

IEC62116光伏并网系统用逆变器防孤岛测试方法

GB/Z19964光伏发电站接入电力系统技术规定

GB/T15543电能质量三相电压允许不平衡度

GB/T13981风力机设计通用要求

GB5005935~110KV变电所设计规范

GB5006166KV及以下架空电力线路设计规范

GB12325电能质量供电电压允许偏差

GB/T14549电能质量公用电网谐波

GB12326电能质量电压波动与闪变

IEC60726《干式电力变压器》

GB/T10228《干式电力变压器技术参数和要求》

GB1094-1996《电力变压器》

GB6450《干式电力变压器》

GB4208-93《外壳防护等级的分类》

GB5273-85《变压器、高压电器和套管的接线端子》

GB7328《变压器和电抗器声级测定》

GB7449《电力变压器和电抗器的雷电冲击和操作冲击试验导则》

GB156《标准电压》

GB191-90《包装贮运标志》

GB10237《电力变压器绝缘水平和绝缘试验外绝缘的空气间隙》

JB2426《发电机和变电所自用变压器》

ZBK41003-1988《三相树脂绝缘干式电力变压器的技术条件》

GB/T17211《干式电力变压器负载导则》

2.工作范围

2.1供货范围

投标商应按本技术文件的要求，负责智能微网实验室的设备供货、控制策略研究及软件功能开发、设备运输、设备安装、调试，并双方共同完成系统功能的测试试验。

投标商提供的技术方案、应用层软件开放、设备、材料和服务应包括下列内容，但不限于此：

●系统集成方案。

●集中控制器控制策略方案。

●储能系统控制策略方案。

●微网实验室监控系统。

●微电网能量管理系统。

●智能家居展示。

●汽车充放电管理系统。

●设计图纸资料。

●专用维护设备和工具。

●系统集成服务。

●操作和维护人员的培训。

●试验和交付。

●包括使用说明书和维护手册在内的文件。

3.环境条件及工程条件

3.1环境温度：

-20℃--+40℃

3.2日平均相对湿度：

小于95%，月平均相对湿度：

小于90%

3.3绝对湿度：

12.1hpa

3.4相对湿度：

<85%

3.5抗震能力：

水平加速度：

0.2g

垂直加速度：

0.1g

3.6海拔高度：

2000m

3.7防护等级：

IP30级

3.8环境磁场：

<400A/m

4.工程简介

4.1工程背景

当前，以能源多元化、清洁化为方向，以优化能源结构、推进能源战略转型为目标，以清洁能源和智能电网为特征的新一轮能源变革正在全球范围推进。

该智能微网实验室建设地点位于沈阳工程学院电气系实验楼内，主要提供微电网关键技术的控制技术和试验研究，为新能源发电技术在电网中的应用提供理论及实践依据；同时给学生学习新能源发电技术、分布式发电控制策略等智能电网新技术提供平台支撑。

4.2建设目标

本实验系统重点对基于逆变电源技术的微网系统的控制方法进行验证，包括微网主从控制技术和对等控制技术。

4.3建设方案框架

4.3.1试验系统框架

本方案所描述的实验系统可用在新能源发电系统及微电网控制系统、智能家居、充电汽车充电等科学研究的实验方面。

主要由以下几个部分组成：

Ø利用楼顶建设发电峰值容量20kWp的单晶硅平板光伏发电系统（分成9路2.5kW并网系统）；

Ø利用地面安装具有微风启动、轻风发电特点的5kW小型风力发电系统3台，形成安装容量为15kW的小型风力发电系统；

Ø建设25kW/50kWh胶体电池+超级电容储能系统（一套），建设25kW/30kWh胶体电池+超级电容储能系统（一套），分别用于两段母线；

Ø建设可变灵活接线系统，可以适用于微电网主从控制技术、对等控制技术的研究；

Ø系统配置变频器、20kW风力光伏测试仪器可以模拟风速、光照曲线，完成系统功能测试；同时系统增加20kW调节负载（RCL），满足微电网能量管理系统测试；

Ø部署包含了二次测控保护、通讯与数据采集在内的设备和微电网集中管理系统，实现与供电网络的协调运行，最终建成一个包含智能配电、风、光、储、微多种智能电网要素结合的实验的系统；

Ø建设包括智能家电控制系统、灯光情景控制系统、可视对讲系统、智能安防系统的智能家居样板间；

Ø建设包括充电桩、充电站监控系统在内的充电汽车充电系统。

图4-1智能微电网实验室系统组成

本实验系统重点对基于逆变电源技术的微网系统的控制方法进行验证，包括微网主从控制技术，及预留对等控制技术研究的功能扩展。

微网试验采用可变结构，系统结构如图4-1所示。

图4-2微网试验系统结构及其变型系统图

该微网实验系统的功能如下：

1）微网与本地电网之间联络线上不可避免地会出现功率波动，本试验系统可进行联络线功率控制研究，分别对L1、L2和L3联络线上的功率进行控制；

2）能够对基于逆变电源技术微网系统的各种主流控制方法进行验证，包括微网主从控制技术，及预留对等控制技术研究的功能扩展。

3）研究适用于分布式能源微网系统并网及微网自主稳定运行的发电单元控制理论，提出基于分布式测量的功率、电压和频率的分布式控制策略，实现微网快速无缝地连接或独立于电网系统稳定运行、同时有功和无功功率可以独立控制，以满足负载的动态需求。

4）微网与外部电网接口快速切换方法。

研究在外部电网故障条件下，快速检测出外部电网故障及判断算法，提出微网与外部电网接口快速切换控制算法，保证在尽可能短的时间内，将微网与外部电网快速分离。

5）防逆流控制。

防逆流控制在分布式电源发电大于负荷用电时实现零功率交换控制，实现分布式发电并网不上网的功能。

6）自动电压无功控制。

微电网能通过自动电压无功控制模块保证微电网内部的电压质量，实现无功功率的就地平衡，确保电压在合格范围内。

7）调度交换功率控制。

在并网运行方式下，配电网可根据经济运行分析、需求侧管理分析等，给各个微电网下发交换功率定值以实现整个配电网最优运行。

8）储能充放电曲线控制。

根据负荷曲线制定储能充放电曲线，依靠储能充放电实现用电负荷的消峰填谷。

9）调度交换功率紧急控制。

在特殊情况下（如发生地震、暴风雪、洪水等意外灾害情况）或在大电网用电紧张需大范围拉闸限电时，微电网作为配电网的后备电源向配电网提供有力支撑。

微电网能量管理系统支持在保证微电网内部重要负荷用电的前提下，实现对配电网的紧急援助。

10）配网联合调度。

微电网集中管理系统具有与配电调度中心交互信息的功能，能将微电网公共连接点处的并离网状态、交换功率上送调度中心，并可接受调度中心对微电网的并离网状态的控制和交换功率的设置。

11）微电网经济运行控制。

微电网在并网运行时，在保证微网安全运行的前提下，以全系统能量利用效率最大和运行费用最低为目标，充分利用可再生能源，实现多能源互补发电，保证整个微电网的经济最优运行。

5.基本技术条件

5.1.光伏发电系统技术要求

5.1.1光伏发电系统设计标准与规范

光伏发电系统设备及集成建设须满足以下相关标准：

《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型》GB/T9535

《地面用光伏（PV）发电系统概述和导则》GB/T18479

《低压配电设计规范》GB50054

《低压直流电源设备的特性和安全要求》GB17478

《电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》GB50171

《光伏器件》GB6495

《电磁兼容试验和测量技术》GB/T17626

《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T620

《交流电气装置的接地》DL/T621

《电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ232－82

《光伏系统并网技术要求》GB/T19939-2005

《光伏（PV）系统电网接口特性》GB/T20046-2006

《光伏发电站接入电力系统技术规定》GB/Z19964-2005

《外壳防护等级（IP代码）》GB4208

《半导体变流器应用导则》GB3859.2-1993

《国家电网公司光伏电站接入电网技术规定（试行）》

上述标准、规范及规程仅是本项目的最基本依据，并未包括实施中所涉及到的所有标准、规范和规程，并且所用标准和技术规范均应为合同签订之日为止时的最新版本。

5.1.2光伏系统整体集成要求

卖方负责沈阳工程学院光伏发电系统集成，除满足相关标准规范外，光伏系统集成还应满足以下要求：

1）光伏系统整体设计需遵循美观、安全、最大化利用楼顶空间及系统年发电量、发电效率最大化的理念，体现光伏建筑一体化与建筑节能理念；

2）系统应具有高度的可靠性、可用性及稳定性，系统在严寒及酷热条件下能够正常工作，工作温度范围为-25℃～＋55℃；

3）光伏系统应有良好的防雷接地设计，应满足雷电防护分区、分级确定的防雷等级要求，各连接点的连接电阻应小于10欧姆。

接地网的制作应符合国家相关规范要求；

4）应尽可能考虑减少运行中的维修维护工作，同时应考虑到方便施工和利于维护；

5）设备选型时尽可能一致，互换性好，维修方便，通信接口、监控软件、充电接口配置一致，兼容性好,便于管理；

6）系统整体使用寿命应在25年以上，且系统支持采用新产品和新技术；

5.1.3光伏组件要求

1）晶体硅光伏组件必须满足国家金太阳示范工程相关技术标准要求，经过国家批准的金太阳认证机构认证，提供太阳能光伏产品认证证书；

2）单晶硅光伏组件的额定功率为185Wp，多晶硅光伏组件的额定功率为230Wp，组件峰值功率误差为：

±2%；

3）单晶硅组件效率不低于17%，多晶硅组件效率不低于15%，组件寿命不低于25年；

4）晶体硅组件衰减率2年内不得高于2%，10年内不得高于7%，20年内的不高于15%；

5）组件整体质保期不低于5年，功率衰减质保期不低于25年；

6）光伏电池组件的铭牌至少应标明：

制造厂商、型号、产品序列号、峰值功率、峰值电流、峰值电压、开路电压和短路电流，应附有产品生产合格证。

5.1.4光伏直流防雷汇流箱要求

直流防雷汇流箱须满足以下要求：

1）满足室外安装的使用要求，耐严寒，防护等级IP65；

2）接入最大光伏组串的开路电压值可达1000VDC；

3）熔断器的耐压值不低于1000VDC；

4）每路光伏串列具有二极管防反保护功能；

5）配有光伏专用高压防雷器，正极负极都具备防雷功能；

6）采用正负极分别串联的四极断路器提高直流耐压值，可承受的直流电压值不小于1000VDC。

7）发货时附带详细的质检报告、使用说明与内部接线图。

5.1.5直流配电柜要求

为增加光伏系统的防护能力，光伏阵列输出经直流防雷汇流箱后还不能直接接入逆变器，须加装一套直流配电装置进行隔离，直流配电柜满足以下要求：

1）满足室内使用，屏体防护等级为IP30，直流配电柜须具有保护与显示功能；

2）直流系统中所选用的直流断路器满足光伏阵列正常输出电流要求，同时满足可以承受光伏系统最高工作电压1.5倍冲击；

3）直流配电柜面板上安装有直流电压表和直流电流表，可以实时显示组件的输出电压和电流；

4）直流配电柜发送时应附带详细地带电检测报告及内部接线连接图。

5.1.6光伏逆变器要求

具体要求如下：

1）光伏逆变器的逆变效率不得低于94%，功率因数不得低于95%，电流谐波畸变率须低于3%；

2）必须有内置的隔离变压器进行隔离保护，具有完善的极性反接保护、短路保护、孤岛效应保护、过热保护、过载保护、接地保护、欠压及过压保护等功能；

3）光伏并网逆变器在低压侧0.4kV进行并网，须支持功率通过远程和就地自动调节功能；

4）具有外特性远程可调、实时信息通讯和故障诊断功能，通讯接口选用RS485或者以太网方式，通讯规约采用DLT860-61850与微电网控制管理系统进行通讯；

5）使用温度范围为-25℃～＋55℃，箱体防护等级为IP30，满足室内安装需要；

6）质保期不低于2年，平均无故障时间不低于5年，平均寿命不低于20年。

5.1.7光伏交流配电柜要求

交流配电柜用于并网逆变器输出电量的汇流、输出、监测以及设备的保护。

交流配电柜的具体要求如下：

1）安装额定电流不同的三级断路器，所选各断路器具有短路保护、过载保护等功能；

2）电源进出线断路器应采用交流空气开关。

所有馈出线开关过流跳闸报警接点均引至端子排，馈出开关应有信号灯指示通断状态；

3）主母线和分支母线应由螺栓连接的高导电率并包有绝缘套的铜排制成，符合规定的载流量；

4）导线截面应满足设计容量要求，相色区分导线相序，端子头标号醒目永久；

5）交流系统的监测仪表应设数字式仪表（精度0.5级），测量显示电源进线三相电流和电源进线电压，由切换开关来转换测量三相相电压；

6）屏上应装设三相四线全电子多功能电度表，测量交流有功电能和无功电能；

7）全部单元应能承受设计规定的额定短路电流产生的热应力和电动力而不损坏；

8）所有指示灯和按钮颜色：

合闸（接通）位置信号灯和按钮应为红色，跳闸（断开）位置信号灯和按钮应为绿色。

从正面看，绿灯在左红灯在右；

9）安装有电能质量分析装置，且电能质量分析装置带有通讯功能，便于数据采集；

10）控制回路与接点之间的绝缘等级应不低于600V，防护等级为IP30；

11）设备发送时须配备详细的带电检测报告、使用说明书和内部线路连接图。

5.1.8光伏支架

所选用支架须满足以下要求：

1）支架设计须满足国家的相关规范（GB50009-2001《建筑结构荷载规范》、JGJ99-98《高层民用建筑钢结构技术规程》）；

2）安装倾角必须满足项目所在地区光伏系统年发电量最大要求；

3）所有的紧固件的结构设计要保证组件与支架的连接牢固可靠，并能实现太阳能电池组件的可更换性；

4）光伏阵列及支架必须能够抵抗所在地区50年内最大风速及最厚积雪而不被破坏；

5）所有支架及紧固件都采用镀锌角钢,同时必须做好防腐防锈处理，使用寿命须在25年以上；

6）支架安装必须保证美观、大方，支架安装不会对楼顶形成破坏,同时不能破坏楼顶防水层；

7）在支架发货时，必须附带详细的应力测试报告和材料质量验收清单。

5.1.9电缆线及配线要求

本项目所用到的光伏连接电缆分直流电缆和交流电缆两部分，须满足以下要求：

1）在进行电气接线设计时，直流部分的线路损耗，在达到设备额定电流的条件下应控制在1%以内；

2）直流侧电缆要以减少线损并防止外界干扰的原则选型，选用双绝缘防紫外线阻燃铜芯电缆，电缆性能符合GB/T18950-2003性能测试的要求；

3）交流侧线缆需要考虑敷设的形式和安全来选择，采用多股铜芯耐火阻燃电缆；

4）直流侧的电缆连接需采用工业防水快速接插件来与光伏组件连接；

5）配线线槽在屋顶的布置应美观，与整个屋顶建筑协调一致，布线应隐蔽，从底部不能明显的看到线缆。

各方阵的线缆便于连接，并有足够的强度，线缆连接附件应防水、抗老化；

6）系统配线应符合电力配线安装标准，所有的线缆连接都有方便的入口，方便日常维护与更换，所有线缆的连接处均应做好镀层处理。

5.2储能系统技术要求

5.2.1储能系统总体设计及设备选型整体要求

储能系统在设计及设备选型时应满足以下要求：

1）储能系统应能接受微电网系统调度，根据光伏系统的输出状况实时调整自身的充放电状态，稳定光伏输出，降低光伏输出功率变化对公共电网的冲击；

2）在微电网子系统进入离网运行状态时，储能系统应能为系统由并网到离网平滑过渡提供基准电压，并作为备用电源为负荷供电；

3）储能系统整体应包括超级电容电池系统、胶体电池系统、电池管理系统以及带有通讯功能的智能充放电一体机，储能电池柜应有良好的通风散热设计，储能系统应能与微电网监控系统进行时时通讯，接受微电网监控系统调度；

4）电池储能系统要求能够自动化运行，运行状态可视化程度高，电池组的布置和安装应方便施工、调试、维护和检修，若有特殊要求应特别注明；

5）电池采用室内机柜安装方式，所选产品应通过相关标准的检测、认证，发货时需提供提供产品产地，注明进口（具体国家、城市）、国产（具体城市），提供全部主要设备的采购清单、产品序列号以及检测报告等，所有原材料等应可追溯来源。

投标人提供的设备和附件需要满足的主要标准

DL/T527-2002静态继电保护装置逆变电源技术条件

GB/T13384-2008机电产品包装通用技术条件

GB/T14537-1993量度继电器和保护装置的冲击与碰撞试验

GB/T14598.27-2008量度继电器和保护装置第27部分：

产品安全要求

DL/T478-2001静态继电保护及安全自动装置通用技术条件

GB/T191-2008包装储运图示标志

GB/T2423.1-2008电工电子产品环境试验第2部分：

试验方法试验A：

低温

GB/T2423.2-2008电工电子产品环境试验第2部分：

试验方法试验B：

高温

GB/T2423.3-2006电工电子产品环境试验第2部分：

试验方法试验Cab：

恒定湿热试验

GB/T2423.8-1995电工电子产品环境试验第2部分：

试验方法试验Ed：

自由跌落

GB/T2423.10-2008电工电子产品环境试验第2部分：

试验方法试验Fc：

振动（正弦）

GB4208-2008外壳防护等级（IP代码）

GB3859.1-1993半导体变流器基本要求的规定

GB3859.2-1993半导体变流器应用导则

GB3859.3-1993半导体变流器变压器和电抗器

GB/T17626-2006电磁兼容试验和测量技术

GB14048.1-2006低压开关设备和控制设备第1部分：

总则

GB7947-2006人机界面标志标识的基本和安全规则导体的颜色或数字标识

GB/T15945-2008电能质量电力系统频率允许偏差

GB/T12325-2008电能质量供电电压允许偏差

GB/T15543-2008电能质量三相电压允许不平衡度

GB/T12326-2008电能质量电压波动和闪变

GB/T14549-1993电能质量公用电网谐波

GB/T17215.322-2008交流电测量设备特殊要求第22部分：

静止式有功电能表（0.2S级和0.5S级）

DL/T614-2007多功能电能表

DL/T645-2007多功能电能表通信协议

GB8702-88电磁辐射防护规定

DL/T5429-2009电力系统设计技术规程

DL/T5136-2001火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程

DL/T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合

DL/T621-1997交流电气装置的接地

GB50217-2007电力工程电缆设计规范

GB2900.11-1988蓄电池名词术语

IEC61427-2005光伏能系统（PVES）用二次电池和蓄电池组一般要求和试验方法

注：

当标准、规范之间存在差异时，应按要求高的标准执行，当有最新标准颁布时，应按照最新标准执行。

5.2.2电池及电池组具体要求

1）使用环境温度为：

－10℃-＋50℃，环境湿度：

≤90％（25℃），使用寿命：

大于3000次；

2）在充放电过程中外部遇明火、撞击、雷电、短路、过充放等各种意外因素，不应发生燃烧或爆炸；

3）在技术解决方案中，投标人应明确说明为保证电池各项指标的均衡性所采取的措施，避免因单体电池或电池模块电池特性差异较大而引起整组电池性能和寿命下降；

4）电池的正、负极端子有明显标志，便于连接；电池内部结构应符合厂家的设计和工艺要求；

5）电池壳体、外盖不得有变形、裂纹及污迹，标识清晰；

6）电池组应具备完整安装连接材料，并提供电池输出端的接线铜排；

7）电池组所配金属钢架或柜体应具有较强钢框并预留对地面安装固定孔；

8）电池组采用风冷方式进行制冷与散热。

5.2.3智能充放电一体机（PCS）具体要求

系统所配备的30kW、50kW智能充放电一体机必须满足以下要求：

1）工作环境条件：

·环境温度：

－10℃-＋50℃；

·相对湿度：

≤90％（25℃）；

·海拔高度：

≥2500m；

2）主要技术指标：

工作方式：

连续工作；

·接线方式：

三相四线；

·直流侧电压：

不小于320-700V；

·直流电压纹波VPP<4%；

·额定电网电压：

400VAC；

·允许电网频率49.3Hz～50.5Hz；

·允许电网电压：

400V±10%；

·电流波形失真率（THD）≤3％；

·最大逆变效率>96%；

·无功控制：

功率因数在-0.6~0.6可控；

·防护等级：

不低于IP20；

3）保护功能：

智能充放电一体机须具有直流过电压保护、过流保护、输入反接保护、短路保护、接地保护（具有故障检测功能）、欠压/过压保护、过载保护、过热保护、过/欠频保护、三相不平衡保护及报警、相位保护以及对地电阻监测和报警功能。

4）有功功率控制功能：

智能充放电一体机应具有有功功率调节能力，并根据上位机指令控制其有功功率输出；为实现有功功率调节功能，应能接收并自动执行上位机发送的有功功率控制信号，根据并网侧电压频率、上位机控制指令等信号自动调节有功输出，确保其最大输出功率及功率变化率不超过给定值。

5）电压/无功调节功能：

可根据并网侧电压水平、上位机控制指令等信号自动调节无功输出，其调节方式、参考电压、电压调整率、功率因数等