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三相獨立控制微電網系統技術應用案例風、光、多元儲能互補、共直流母線、三相獨立控制微電網系統技術應用案例,隨着經濟的發展帶來的用電負荷增長，低壓配電園區的原有供電線路往往難以匹配用電負荷的需求，導致供電質量變差，且新增用電負荷往往存在波動大的特點，造成電力資產利用率低，影響新增電力資產投入決策。儲能技術配合風、光等可再生能源，在應對發展導致的配電設備容量不足，提供無功支撐及改善電能質量等方面，有着非常好的應用價值。低壓配電園區，由於其負載的多樣性導致三相不均衡必然存在，嚴重時會直接影響低壓配電網的安全運行，本項目建設的適用於低壓配電園區的風光儲微電網系統，對於提升現有低壓配電網的運行效能，延緩配電設備擴容升級等方面，具有非常積極的意義。a

二、應用案例

1.項目概述

為了解決常規以分布式可再生能源為基礎的智能微網系統，在實際運行過程中存在與電網相比較系統穩定性、應對負載波動能力差等諸多問題，本項目建設了以分布式光伏、小型風力發電系統為基礎，融合不同功率、容量屬性儲能單元，具備主動應對三相負載不平衡能力的微電網系統，本項目已於2018年8月投入運行。項目位於青島市即墨區青島威控電氣有限公司自由工業園區，園區面積約20000平方米，威控電氣為專業生產690VAC、1140VAC、3300VAC等大功率變頻器，各種儲能變流器及相關項目設計實施的國家高新技術企業，主要用電負荷為以產品測試用三相異步電機加載系統為代表的生產用電，辦公、生活設施用電以及夏冬兩季的製冷、取暖等，用電屬性具有規律性波動大，瞬時負載發生頻次比較高等的特點，同時公司建有小型數據中心，運行自建私有雲系統，對供電穩定性有比較高的要求。

本項目根據所在區域的用電特性需求，配備了50KWp屋頂分布式光伏、10KW小型風力發電系統、50KWh鋰電池系統及50KW6h釩電池系統，經DC/DC變流器後統一接入PCS直流母線，經PCS逆變後接入園區380V供電系統。

本項目的設計目標如下：

1）鋰電池系統具有自損耗低、響應速度快，具有較強的功率支撐能力的特點，在電網故障以及負載快速突變時，可進行近乎於無縫的功率支撐，確保園區核心負載的工作穩定。

2）釩電池系統，具有安全性高，功率、容量可分別設計，充放電壽命長等特點，可用於電網故障時接力鋰電池進行容量型支撐。同時釩電池又存在效率低、待機自損耗大的特點，因此在微網中主要承擔計劃策略性的任務。

3）屋頂分布式光伏系統及小型風力發電系統，充分利用園區可再生能源資源，優化園區用電質量。

4）分布式光伏、小型風電系統、電池儲能系統採用共直流母線連接方式，而非傳統的分別逆變併網，可減少單一PCC下併入局部配電網絡的變流器數量，減少對電網的擾動干擾。採用共直流母線的另外一個意義在於，光伏、風力、儲能系統都是直流源，可提高光、風發電與儲能系統之間能量轉移效率，也更方便與EMS控制策略的制定。

5）本項目PCS採用三相分別控制拓撲結構，可在網側對三相不平衡負載進行主動補償控制，配合微電網系統本身具備的一定的削峰填谷能力，可有效降低配變預留容量。

變流器功率拓撲示意圖

6）本項目系統設計主要功能：

運行控制功能要求可實現風光儲一體化運行控制，具備快速響應能力。

併網運行時，具有以下功能：

有功功率控制功能：能接受監控系統（EMS或就地控制器）的充/放電功率指令，並按照有功功率指令，給儲能電池進行有序充/放電。

有功和無功的補償控制功能：自動根據低壓配電線路電壓及配變負載情況，調整有功/無功功率輸出。

三相分相控制補償功能：具備自動調整能力，能夠根據線路阻抗特性，調整有功和無功輸出，補償電網電壓不平衡。

離網運行時，具有以下功能：

單相能夠承受的持續功率擾動範圍：0kVA～65kVA。在暫態過程中，設備電壓頻率的波動範圍滿足相關標準要求，系統穩定後，能夠將系統電壓頻率穩定在380V/50Hz。

並/離網切換功能：能夠實現非計劃性孤島切換。變流器通過電壓檢測點檢測到併網開關失電，斷開併網開關，進入離網狀態，並將並離網標誌位置位，告知監控後台；當市電來電時，監控系統（EMS或就地控制器）以通訊的形式通知併網，變流器進行鎖相，並閉合併網開關，進入併網運行狀態，並離網標誌位置位，告知監控系統。

2.主要效益

本項目建立的風光儲互補的微電網控制架構，可有效提升分布式光伏、風力發電的滲透率，增強可再生能源發電系統針對不同用電用戶的系統友好型。三相分別控制PCS的研製，可更好的應對低壓配電園區單相、三相負載共存，三相均衡不可控的特點，即可促進可再生能源的推廣使用，有有利於提升傳統電力資產的使用效能。

本項目是科技示範類項目，是以提升可再生能源滲透率、優化風光儲系統控制方法，以及改善傳統低壓配電系統供電質量為主要目標，非以傳統獲取補貼及峰谷套利為項目設立。本項目的運行，對於促進可再生能源發電、儲能系統與現有低壓配電園區的優化融合，提升存量電力資產利用質量，優化增量電子資產投入方法等，都具有積極的社會效益。

三、技術要點

風、光、多種儲能共直流母線聯合運行，針對可再生光伏、風力資源的直流屬性，實現了光伏、風力發電與儲能系統間的低損耗能量轉移，以及不同屬性儲能系統間的協調控制機制，創新性的研發了可主動進行三相負載不平衡調節的PCS，可更好的適應低壓配電園區的用電特性。

四、應用前景

項目主要針對380V低壓配電園區，包括居民小區、醫院、學校以及中小用電企業，充分結合分布式光伏、風力資源，針對光伏、風力的發電端，以及用戶的負載端，進行雙向的削峰填谷調節，優化能源使用質量，在節能減排的同時，提升低壓配電園區的運行效能。