园区微电网方案资料.docx
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园区微电网方案资料
园
区
微
电
网
建
设
方
案
杭州品联科技有限公司
2017.3
一．项目背景
园区工程建设项目-智能微电网示范与研发中心，将充分利用园区内楼顶及空地安装一定容量的光伏发电与风力发电系统，并接入燃气轮机，储能装置，电动汽车充电站，模拟柴油发电系统，与大电网一起为园区内负荷供电，同时在研究生宿舍楼建设智能用电系统实现智能用电双向互动。
本方案将根据园区建设的实际情况，利用自身优势，搭建一套功能完善的微电网系统，以现实光伏，风力再生能源的最大化利用，节约储能系统建设成本，使得分布式可再生能源发电系统与整个园区内的配电网络协调运行。
改姓名集工程开放性，应用示范性，技术研发性和科普展示性于一体。
智能微电网示范与研发中心建设的主要内容包括：
1）新能源发电系统：
本示范与研发中心将以光伏发电为主，并包含风力发电及燃气轮等新型能源，最终形成一个含多种分布式能源的微电网系统。
2）多种储能系统：
本项目将建设综合铅酸蓄电池，铅酸铁锂电池，超级电容等多种形式的储能系统，保障微电网示范平台的安全可靠性，并实现电力削峰填谷及经济运行。
3）模拟柴油发电系统：
本项目将选用一台50KW的模拟柴油发电机，布置于地下停车场。
4）电动汽车充电示范平台：
建设一定规模的电动汽车充电设施，主要应用于小型车辆充电，且具备V2G扩展功能，后期实现能量的双向流动。
5）智能用电系统：
以园区公寓为对象，对现有标计进行改造，运用用电采集器进行信息采集，通过用电能量管理系统，实现供电与用户的双向互动及用电能效的最优。
通过该平台的建设，希望实现以下功能：
（1）实现光伏发电，风力发电、燃气轮机等分布式电源以及储能，电动汽车能量转换单元等关键技术与设备的示范与应用，并开展如下技术研究：
1）分布式电源与能量转换单元的布局优化、选型与结构设计；
2）分布式电源与能量转换单元的性能测试；
3）分布式能源与能量转换单元的并网特性及控制（包括暂、稳态特性分析）
4）电动汽车的V2G技术。
（2）实现一个综合多种能源与多种负荷形式的微电网的示范与应用，并开展微电网结构设计与运行关键问题的研究，内容如下：
1）微电网系统的规划设计；
2）微电网系统的并网、孤岛两种方式及过渡过程的安全稳定运行；
3）微电网系统的控制、保护与通信；
4）微电网系统的监控与能量管理系统；
5）微电网系统的经济性评估;
6）微电网参与削峰填谷的优化调度技术；
（3）构建先进、完整的用电信息采集系统与智能用电家居系统，进行示范应用，并开展以下关键技术研究；
1）电价方案的设计与优化；
2）智能负荷控制与调节措施的研究；
3）用户能效优化系统的开发；
4）高级测量体系规划与结构设计。
在此基础上，吸引社会以该平台为基础进行关键技术研究，推进成果共享，向企业开放用户产品的测试与示范效应，向社会全面开放进行演示；为企业与社会提供专业服务，推进技术转移和成果转化。
最终建成国内领先的智能微电网示范与服务基地。
二、项目方案
本项目中分布式电源包括多种类型，光伏发电、风力发电、微型燃气轮机和模拟才有发电机组。
（1）光伏发电系统
结合建立园区已有建筑及场地，在教学楼1-3，学生公寓楼，宾馆楼和图书馆草坪建设总容量为222.75KW的光伏发电系统，其中图书馆草坪地面光伏将采用2套跟踪光伏系统，园区光伏布置情况如表1所示，光伏发电系统采用多种类型的光伏组件，其中包括:
多晶硅、单金贵、直角单晶硅、薄膜以及聚光灯类型。
表1光伏布置情况
地点
类型
功率ＫＷ
占地面积m³
科技楼
直角单晶硅
８
243
教学１楼
多晶硅
６０
673
教学２楼
单晶硅
１５
277
教学３楼１楼顶
多晶硅
２２.５
216
教学３楼５楼顶
多晶硅
３３
486
教学３楼５楼顶
薄膜
２.２５
97.58
图书馆草坪
跟踪式光伏
８
36
学生公寓楼顶
双玻
４６
300
宾馆楼顶
单晶硅
２８
400
光伏总量
２２２．７５
2728.58
安装与科技楼顶8KW光伏中有2KW采用微型逆变器，其他逆变器采用集中式或组串式。
光伏发电系统采用两种运行方式，方式一：
所有光伏系统接入大电网交流母线；方式二：
教学楼1-3，学生公寓及宾馆光伏系统可就地接入本地楼宇的用电系统。
两种运行方式下均接受微电网监控系统远程控制。
其中教学楼1-3，学生公寓及宾馆光伏系统的2中并网方式如图1所示。
图1光伏系统并网方式
（2）风力发电系统
在园区地面停车场处和自行车停车场处安装两台水平轴风力发电机组，容量均为5KW，要求不影响园区美观。
风力发电系统分别接入电网。
（3）负荷接入方案
本次微电网中负荷的选取，考虑了实际用电负荷特点，力求所选负荷类型的多样化，设计居民用电、行政办公用电、工业用电等多种类型。
表2各类负荷容量及特点分析表
类型
位置
容量KW
等级
特点
学生宿舍负荷
学生宿舍楼
75
二类
照明，电器和空调为主，19~23点负荷最大点
科技楼负荷
科技园2楼和8楼
15
二类
照明，机房和空调负荷为主，白天负荷平稳，晚上较少。
3楼负荷
1~2层
21
一类
照明，多媒体为主，夏季有空调，负荷较平稳，负荷集中在8~19点
电动汽车
地面充电桩
67
二类
快充负荷具有随机性，功率需求大、事件短，一般在白天；慢充负荷在夜间，功率需求小，时间长。
模拟负荷
科技园
30
三类
按调试，实验需要灵活设定。
负荷总量
211
（4）燃气轮机系统及燃料电池系统
在教学楼第2楼安装用于实验的微型燃气轮机和微型燃气内燃及以及燃料电池系统，其中微型燃气轮机容量为30KW，微型燃气内燃机容量为25KW，燃料电池系统容量不超过10KW。
本工程将以上系统接入微网，作为微电网电源补充。
（5）模拟柴油机发电系统
为保证微电网孤岛运行模式下，能够按期稳定的提供充足电力供应，有必要配置一定容量的常规电源做微电网的组网单元运行，选用一台50KW的模拟柴油发电机，布置于科技园地下停车场。
（6）储能系统建设方案
储能系统拟选择多类型储能电池，包括铅酸电池、磷酸铁锂电池和超级电容，布置于科技园区地下停车场。
1）铅酸电池
本项目中铅酸电池容量总计100W*3h=300KW,配1台PCS。
2）硫酸铁锂电池
本项目中硫酸铁锂电池电池容量总计50KW*2h=100kwh,配1台PCS。
3）超级电容
本项目中超级电容器功率选择为50KW，输出持续时间为15S。
表3微电网分布式电源配置
电源类型
容量（KW）
备注
光伏发电
222.75
分布于教学楼1-3，学生公寓，宾馆楼顶和图书馆草坪
风力发电
10
2台5KW机组
微型燃机
55
为已存在科研实验用机组，其中燃气轮机30KW，内燃机25KW
模拟柴油机组
50
科技园地下停车
合计
343.75
表4微网储能配置
储能类型
功率
时间
容量
备注
铅酸电池
100
3h
300kwh
磷酸铁锂电池
50
2h
100kwh
超级电容
50
15S
合计
400
（7）电动汽车充电示范平台建设方案
在园区地面停车场，建设2个电动汽车直流充电机和2台交流充电桩，主要应用于小型车辆充电，且与微电网之间具备后续V2G功能实现，实现能量的双向流动。
表5电动汽车充电示范平台建设方案
项目
内容
规模
整车充电系统
直流充电机
1×30KW
1×30KW（V2G）
交流充电桩
2×3.5KW
（8）电能计量
电量计量与采集系统将实现微电网系统与外部电网的交换电量，各分布式电源发电量（风力，光伏）、储能系统充电量和放电量、充电桩充电量界放电量以及其他各负荷用电量的电量数据计量和采集，采用智能电表进行计量。
（9）智能用电建设方案
智能用电主要针对学生鼓楼现有电表进行改造，在硬件上实现双向互动，构建先进、完整的用电信息采集系统，用户可以通过手机客户端或者网页的方式来查询，开展分时电价，阶梯电价和实时电价，需求侧响应的研究，为电力需求侧管理的研究提供支撑平台，体现该智能平台的示范性和应用性。
1）智能用电整体结构
园区学生公寓楼智能用电建设方案采用三层结构设计，如图3所示
图3系统结构图
系统软硬件接宿舍本地设备层，集中控制层及监控服务层三个层次部署，共同协调配合完成宿舍楼智能用电，能源管理及控制任务。
智能电表用来采集每个房间和公共部分的用电数据，智能插座采集空调、热水器、电脑用电数据，数据通过采集器和交换机传送到智能用电信息系统，后台服务器采用双服务器，用户通过手机客户端或网页可查询房间用电量。
2）方案设计
公寓对配电箱进行改造，安装4块导轨智能电表，可以分别计量每个小房间和公共部分的电表，类似大房间安装3块导轨智能电表，由于根据房间数量需要安装336块单相智能电表（采用2级单相本地费用控制电能表），智能插座20个，采集器1个，交换机1台。
（10）监控系统
园区微电网示范工程监控中心规划在科技园2楼监控室内，对整个示范工程进行统一监控，调度，管理。
针对该示范工程全区域的监控保护中心，完成包括对系统内风、光、储、柴、负荷等多个环节统一的监视、控制、管理和调度工作，维持系统在并离网各种运行方式下平滑切换功能，实现能量管理系统中各高级功能。
微电网的监控系统与智能用电管理系统可独立，二者之间可以实现数据交互，形成统一平台。
（11）电能质量在线监测系统
本项目需要对微电网关键点进行电能质量监测，电能质量的采集点应布置在微电网并入电网的PCC点、对风、光、储、电动汽车电桩以及接入负荷的电能质量情况进行实时监测，为电能质量的治理提供参考。
（12）微网一次接线方案
园区微电网示范工程选择科技园的用户站作为并网运行的接入点，该微电网可现实并网与孤岛两种运行方式，并能实现并离网无缝切换。
微电网总母线设置在科技园2楼，各分布式电源和负荷统一接入园区科技园2楼的微电网总母线，并入微电网系统，经微电网能量管理系统优化后与储能组成整体统一运行。
园区微电网系统实现分布式发电就地消纳、余电上网，实现三种运行方式：
大微网整体运行模式、分布式电源就地并网模式、实验模式。
1）大电网整体运行模式
所有分布式电源和负荷并入微电网总母线，此时电气接线图如图4所示。
2）就地并网模式
教学楼1-3楼顶光伏，燃气轮机、内燃机、学生公寓楼顶光伏，宾馆楼顶光伏，可就地并网。
电动汽车充电桩。
园区地面风机及草坪光伏。
科技楼顶光伏、储能、模拟柴油发电机并入微电网母线，再经PCC电并入园区配电网系统。
3）实验运行模式，所有分布式电源、负荷可以有选择接入微电网母线也可就地接入楼宇用电系统。
实验运行模式下，微电网中电源总容量可在232KW~493KW之间灵活改变，接入负荷容量可变范围为70~181KW,并能按需求接入最大30KW模拟负载。
（13）监控系统中心
微网监控展示中心布置在科技园二楼，面积约900m².包括监控系统，沙盘展示系统，培训室，会议室，数字仿真实验室，和科普展示区等，整体设计需遵循新颖，互动，实用的设计理念。
功能区划分为沙盘展示、监控系统区、机柜区、培训室、会议室、仿真实验室。
三、项目内容及设计深度要求
工程设计范围涵盖从初步设计到施工图设计全国产，包括初步设计，施工图设计和配合现场施工；编制设备招标技术规范书；编制工程量清单和施工图预算；编制竣工图，参加竣工验收。
设计文本深度符合国家、地方及国家电网相关设计深度要求和规定的条款。
设计内容包括：
1.电力系统设计
1）系统一次方案
2）继电保护方案
3）调度自动化方案
4）系统系统通讯方案
5）电能质量在线监测系统设计
2.新能源发电系统
1）风力发电系统
2）太阳能发电系统
3）模拟柴油发电系统
3.储能系统
1）磷酸铁锂电池
2）铅酸电池
3）超级电容
4.充放电系统
1）充电站
2）充电桩
5.智能用电
1）用电管理
6.监控中心
1）监控系统
2）展示中心
7.电气
1）配电系统
2）电气控制
3）防雷照明接地
8.视频监控系统
对主要电气设备，关键设备安装地点以及周边环境进行全天候的图像监视，以满足监视设备关键部位的要求。
同时，该系统可现实安全警卫的要求。
9.土建与装修
本次土建工程在园区场地新增电动汽车充电桩和风力发电机。
在科技园地下车库安装模拟柴油发电机系统，储能，所以需要扩容车库。
10.其他
1）设备消防、报警、网络设计
四、方案附图
1）平面总图
2）微电网接入柜电气主接线图
3）电池储能装置室电气平面布置图
4）充电设备平面布置图
5）光伏发电布置区域总平面示意图
五、工程材料清单
1）光伏系统主要设备清单
2）风力发电系统主要设备清单
3）储能部分主要设备清单
4）电动汽车充电设施主要设备清单
5）监控系统主要设备清单
6）智能用电系统主要设备清单
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