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非洲离网型微电网设计方案
[摘要]本文针对非洲偏远地区电力供应现状,以某社区为例,提出了离网型微电网设计方案,
通过方案设计、发电量估算、系统成本及经济性分析论证方案合理性、技术可行性及工程的
经济性,可为类似工程提供借鉴和参考。
[关键词]离网型;微电网;设计;经济性分析
0引言
非洲部分偏远地区电网覆盖薄弱,大部分区域的居民无法获得稳定电力供应,通过对某国人
口大国的现场调查,有一半的居民处于缺电状态,人均发电量处于世界最低水平。在S州G
市某社区日最大用电负荷功率为599.45kW,日均用电时间为18h,日均用电量为
4736.93kWh,其中每天居民用电4570.5kWh、商业用电7.7kWh、生产用电100.2kWh,且系
统白天时的用电量很少,约90%的光伏发电电能由蓄电池白天存储、夜间提供居民用电,需
设计一套光伏+储能离网供电方案解决当地用电需求。
1总体设计
1.1设计思路
1)系统满足最长阴雨天供电需求。
2)配置柴油发电机组,用于发电补充,保证部分用电负荷的基本用电需求。
3)系统供电量不足时,动态切机减载,保证重要负荷的供电,延长系统的供电时间。
4)选择倾角时,要求一年中最好太阳辐照与最差太阳辐照差值最低,各月份太阳辐照变化
平缓,并以此来计算光伏容量及发电量。
5)蓄电池组容量不但能均衡最好太阳辐照与平均太阳辐照时当天的发电量差值,同时也能
储存负荷当晚的用电需求且保证一定的富余容量,保证能满足一定的阴雨天自给需求。
6)交流输出分三个回路,按负荷重要性可以独立供电,储电量不多或柴油发电机发电补充
时可以优先保重要负荷的供电稳定。同时也可通过智能电表远程切除非重要负荷,待系统光
伏供电充足时自动恢复。
1.2设计特点
1.3光伏方阵容量
考虑本系统日均用电量为4736.93kWh,约90%的电能需蓄电池在白天时存储光伏发电量供
夜间用电负荷使用。光伏阵列所发电能直接经逆变器供给用电负荷使用时发电效率为81.2%、
经蓄电池存储的电能在通过逆变器供给用电负荷使用时发电效率为73.1%。
为使离网光伏发电站满足相应电能的输出,应考虑天气差、太阳辐照较低的情况下也能保证
系统的供电可靠性,同时也许考虑组件自身性能衰减导致的系统发电量降低的情况,故需再
额外计入1.1倍的可靠系数。则系统需求的太阳能电池组件的最低功率如下表1:
表1光伏方阵容量
1.3蓄电池组容量
蓄电池组的容量除了能储存当晚居民用电量的同时,还能把光照好时系统当天多发的电能也
能存储起来供负载使用,考虑蓄电池放电深度为70%,同时结合逆变器94%的转换效率,则
系统需求的蓄电池组的容量如下表2所示:
表2蓄电池组容量
考虑项目的经济,选用2V/1000Ah的铅碳电池,本项目直流系统额定电压为384V,故需要
192节2V的单体铅炭蓄电池串联,18组电池组并联,因此蓄电池设计容量为6912kWh。
1.4柴油发电机组容量
系统负载正常用电负荷曲线如下图1,可知系统主要用电量为居民夜间用电,夜间全程基本
保持用电功率在200kW左右,同时在夜间零点前有6个小时用电负荷超过200kW,最高达
599kW。
图1系统负载正常用电负荷曲线
结合系统用电负荷特性,设计配置200kW容量的柴油发电机组作为补充电源。
2方案设计
2.1主要设备选型及配置
2.1.1光伏组件选型
根据目前国内市场研究,单晶硅、多晶硅太阳电池由于制造技术成熟、产品性能稳定、使用
寿命长、光电转化效率相对较高的特点,被广泛应用于大型并网光伏电站项目,综合考虑组
件价格、效率、技术成熟性、市场占有率,以及采购订货时的可选择余地,本工程推荐选用
多晶硅太阳能组件规格为280Wp,根据光伏方阵容量与组件功率计算,本工程需采用4320
块组件,该区域历史低温8℃,极端高温46℃,组件运行时结温超过60℃,根据以下公式计
算
本工程光伏组件选择为17-21块组件串联。本工程选18组一串。
2.1.2光伏控制器选型
针对市面产品,本项目选择直流母线电压为384V的MPPT光伏控制模块,不同系统可以根
据实际需要进行模块化拼装或扩容。单个控制模块主要性能参数如下表1-3所示。
表3光伏控制器参数表
本工程共安装280Wp的多晶硅光伏组件4320块,光伏组串数为18,每台光伏控制器有4个
60A的MPPT模块,每个模块可接入6路18串
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