工商业储能系统如何设计?

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　　工商业储能系统如何设计?
　　“碳达峰、碳中和” 及“构建以新能源为主的电力系统”目标下，风电、光电等新能源在快速发展，但新能源发电的主要瓶颈在于间歇性、随机性、波动性，解决此类问题，需要储能系统提供灵活性调节和关键性支撑。

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　　晴天光伏发电曲线图

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　　阴天光伏发电曲线图

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　　某电站10月份发电统计图
　　储能可应用于发/输/配/用各个环节，发挥多重作用。

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　　此次我们讨论的主题是基于古瑞瓦特WIT系列工商业储能逆变器的用户侧储能设计。

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　　不同于大规模储能调峰调频电站，工商业储能系统的主要目的是利用电网峰谷差价来实现投资回报，主要负荷是满足工商业自身内部的电力需求，实现光伏发电最大化自发自用，或者通过峰谷价差套利。系统主要由光伏组件、光储一体机、电池组、负载等构成。光伏组件方阵在有光照的情况下将太阳能转换为电能，通过光储一体机给负载供电，也可同时给电池组充电;在无光照时，由电池组通过一体机给负载供电。主要应用场景为写字楼、商场、工商业园区、海岛微网、村庄、大型户用。

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　　01 光储一体机
　　其作用是对太阳能电池组件所发的电能进行调节和控制，变成正弦波交流电。
　　02 电池组
　　其主要任务是储能，保障能量平衡以及供能稳定性，在夜间或阴雨天保证负载用电需求。
　　03 交流配电柜
　　主要起交流输出侧关断以及保护的作用。
　　04 智慧能源管理器SEM
　　与光储一体机、智能电表、电池实现通讯互连，具备干接点可外控油机，可以接入客户急停，消防，安防等系统，实现复杂的系统联动需求。
　　05 光伏组件
　　太阳能供电系统中的主要部分，其作用是将太阳的辐射能量转换为直流电能。

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　　WIT工商业光储应用场景解决方案系统图

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　　WIT离岛微网应用场景解决方案系统图
　　工商业储能系统设计原则
　　01 负载类型和功率决定光储一体机的选型
　　负载一般分为感性负载和阻性负载，中央空调、压缩机、吊机等带有电动机的负载是感性负载，电动机启动功率是额定功率的3-5倍，设计初期在靠设备离网运行时，一般要把这些负载的启动功率考虑进去，逆变器的输出功率要大于负载的功率。对于监控站，通信站等要求严格的场合，输出功率是按所有的负载功率之和。但在本储能系统中，WIT系列(目前有50K/63K/75K/100K，4个功率段)强大的带载能力，支持电机类负载和100%三相不平衡负载，可长期过载110%。
　　02 单日用电量确认组件功率
　　组件的设计原则是要满足平均天气条件下负载每日用电量的需求，也就是说太阳能电池组件的全年发电量要等于负载全年用电量。因为天气条件有低于和高于平均值的情况，太阳能电池组件设计的基本满足光照最差季节的需要，就是在光照最差的季节蓄电池也能够基本上天天充满电。组件的发电量并不能完全转化为用电，还要考虑控制器的效率和机器的损耗以及电池组的损耗，电池组在充放电过程中，也会有10-15%的损耗。储能系统可用的电量=组件总功率*太阳能发电平均时数*控制器效率*电池组效率。
　　03 蓄电池设计容量
　　电池组的任务是在太阳能辐射量不足时，保证系统负载的正常用电。电池组的容量可以根据实际情况来设计。设计时要注意3点：电池组的电压要达到光储一体机系统的电压(WIT系列电池工作电压范围是600-1000V (3P3W条件下) / 680-1000V (3P4W条件下));电池组储存的电量要达到用户的要求(能量时移、峰谷套利等);需要离网运行时考虑阴雨天备电情况。
　　04 EMS方案
　　和大型一样，工商业储能系统也包括能源管理系统(EMS)。古瑞瓦特EMS解决方案为SEM(Smart Energy Manager，智慧能源管理器)，利用锂电池作为储能装置，通过本地及远端EMS管理系统，完成电网、电池、一体机、负载三者之间的电能提供和电能需求的平衡与优化，并能使用干接点等方便接入其他类型设备，在峰谷用电、用电安全等方面带来应用价值，工商业储能系统的EMS也与大型储能电站不同，通常不用考虑电网调度的需求，主要是为本地提供电力，只需要具备局域网内能量管理和自动切换即可。
　　总结
　　“光伏+储能”工商业储能是目前最为可靠、最有潜力的一种应用，也是最有可能被大规模应用的分布式光伏解决方案，在电价较高、峰谷价差较大的场所，合理设计可实现高投资收益。
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