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10kW户用储能系统典型设计

日期:2022-03-09    来源:产经视点  作者:刘继茂 郭军

国际储能网

2022
03/09
09:23
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关键词: 户用储能 储能系统 储能设计

在欧美等发达国家,光伏上网便宜,但居民用电价格较高,而且有些地方还不能上网,且光伏发电和负载用电不在同一个时段(发电在白天,用电主要在晚上),变成了低价卖电,高价买电。还有一些欠发达地区,电网不太稳定,而且用电价格高。这些地方如果安装光伏,就比较适合采用户用储能发电系统。

安装储能后不仅可以稳定电压,电网停电后还能有电用,最大的特点是既可以并网发电,还可以从电网侧储能自用,同时也能实现单独离网运行。

光伏户用储能系统主要有四种运行方式:一是白天光伏发电时先储存起来,到晚上用户需要时再放出来;二是可以电价谷段充电,峰段放电,利用峰谷差价实现最大收入;三是如果不能上网卖电,可以安装防逆流系统,当光伏功率大于负载功率时,可以把多余的电能储能起来,避免浪费;四是当电网停电时,光伏还可以继续发电,逆变器切换为离网工作模式,系统作为备用电源继续工作,光伏和蓄电池可以通过逆变器给负载供电。

1、户用储能系统技术路线对比

户及储能系统,包括太阳能组件、控制器、逆变器、蓄电池、负载等设备,技术路线很多,按照能量汇集的方式,目前主要有直流耦合“DC Coupling”和交流耦合“AC Coupling”两种拓扑结构。

直流耦合:光伏组件发出来的直流电,通过控制器,存储到蓄电池组中,电网也可以通过双向DC-AC变流器向蓄电池充电。能量的汇集点是在直流蓄电池端。交流耦合:光伏组件发出来的直流电,通过逆变器变为交流电,直接给负载或者送入电网上,电网也可以通过双向DC-AC双向变流器向蓄电池充电。能量的汇集点是在交流端。

直流耦合和交流耦合都是目前成熟的方案,各有其优缺点,根据不同的应用场合,选择最合适的方案。从成本上看,直流耦合方案比交流耦合方案的成本要低一点。如在一个已经安装好的光伏系统中,需要加装储能系统,用交流耦合就比较好,只要加装蓄电池和双向变流器就可以了,不影响原来的光伏系统,而且储能系统的设计原则上和光伏系统没有直接关系,可以根据需求来定。如果是一个新装的并离网系统,光伏、蓄电池、逆变器都要根据用户的负载功率和用电量来设计,用直流耦合系统就比较适合。从光伏的利用效率上看,两种方案各有特点,如果用户白天负载比较多,晚上比较少,用交流耦合就比较好,光伏组件通过并网逆变器直接给负载供电,效率可以达到96%以上。如果用户白天负载比较少,晚上比较多,白天光伏发电需要储存起来晚上再用,用直流耦合就比较好,光伏组件通过控制器把电储存到蓄电池,效率可以达到95%以上。

安装在屋顶的光伏组件

2、兴储世纪巴基斯坦10kW户用储能系统方案设计介绍

(1)客户的用电需求和光照情况

客户是巴基斯坦一家别墅用户,主要用电设备是空调、冰箱、电视、厨房设备、照明等,负载总功率为6kW,每天用电量约30度,其中白天约20度,晚上10度。项目安装地光照条件较好,年有效利用小时数为1200小时,平均每天峰值日照为4.2小时,比较适合安装光伏。

项目的系统设计

(2)设备选型

户用储能有直流耦合和交流耦合两种方案,根据用户的特点,光伏自用比例较大,系统是新安装的,因此选择直流耦合,带电池储能的集成系统。根据用户的负载功率,逆变器设计采用1台控制逆变一体机,输出功率是三相10kW。

组件功率要根据用户每天的用电量来确认。用户每天平均的用电量为30度,当地每天峰值日照为4.2小时,并离网系统的效率约为0.85,因此设计采用540W单晶组件18块,容量为9.72kW,每天能发40度电,除去损耗给到用户大约32度,基本能满足客户需要。逆变器有两路组串,最多支持13kW组件接入,还有30%的扩容空间。

蓄电池容量根据用户无光照时的用电量来确定,白天光伏发电可以不经过蓄电直接给负载使用,用户每天晚上用电量为10度,设计采用2节2.56度电的锂电池,总电量为10.24度。

(3)电气方案设计

组件是18块,采用9串2并的方式,接入逆变器,蓄电池组、负载、电网分别接入相应的断路开关中。

(4)电气功能调试

为了适应不同场合,并离网储能逆变器设计了很多功能,在应用前,要根据用户的实际要求去设置。先选择是并网模式还是离网模式,如果是并网模式,再选择蓄电池的充电模式,是光伏优先还是市电优先,还是市电只是旁路,不充电;上网模式可以选择光伏发电自发自用余量存储和光伏发电自发自用余量上网等;峰谷价差较大的地方还可以选择削峰填谷功能。


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