《光伏并网用统一功率控制装备及直流微网技术研究与示范应用》

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1.研究目的:

该项目为“延庆县智能电网综合接入关键技术研究”项目的一个子项目,由北京科学技术委员会组织实施。该项目致力于大型光伏电站并网的关键技术和关键装备研发和示范应用,改善光伏电站的并网特性,实现站内负荷用电的自发自用,促进中国新能源事业的发展。

2.主要技术创新点:

(1)提出了级联式兆瓦级大容量统一功率控制装置的设计、制造、控制、运行、应用的成套关键技术。该装置的主要特点是:采用级联式结构,单机容量突破兆瓦级;调节速度快,电能质量好;有功功率和无功功率可实现双向调节,“一机多用”;具备取消升压变压器,直接接入10kV电网能力,降低成本,减少损耗;高低压隔离,电池组安全性好;集成度高,占地面积小。经过近两年的实际工程运行验证,运行效果良好。该项技术彻底突破了传统结构的电池储能变流器单台容量不超过500kW的技术限制,为大规模储能电站和能源互联网的建设提供了有效的解决方案,填补了国内空白。

(2)提出了基于SOC重心偏移零序电压注入的相间SOC平衡方法和基于调制波幅值轮换与微调的相内SOC均衡方法,可在不影响调节装置输出端口特性的前提下,实现相间和相内各级电池组SOC的均衡控制,提高装置的可用率,延长电池的使用寿命。

(3)提出了直流微网的集成与协调优化运行控制技术,实现了光伏电站站内负荷的本地化、清洁化能源利用。

3.成果产生的价值:

该项目中的统一功率控制装置采用“锂电池阵列+隔离型DC/DC变流器+级联H桥逆变器”式结构,彻底突破了传统结构的电池储能变流器单台容量不超过500kW的技术限制,为大规模储能电站和能源互联网的建设提供了有效的解决方案,填补了国内空白。同时,使得大型光伏电站实现输出电能的有功、无功统一调节能力,降低光伏电站并网造成的暂态功率波动,输出功率预测误差减小3%,解决光伏发电站有功波动过大等问题,并满足接入标准对功率调节能力的要求,从而减少由于功率波动而弃光所造成的能源浪费。该项目的直流微电网实现新能源站内负荷的本地化、清洁化能源利用,使光伏电站的电能实现了自发自用,减少了电站低压配电线路的建设成本;同时,自发自用也消除了由于站内用电所造成的线路上的损耗,减少了电站的运行成本,并提高了新能源电站负荷用电的电能质量和供电可靠性,实现了直流微电网的示范应用,对今后直流微电网的推广使用具有重要意义。

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