微型电网简介及Chroma测试方案

Click to edit the title text format,Click to edit the outline text format,Second Outline Level,Third Outline Level,Fourth Outline Level,Fifth Outline Level,Sixth Outline Level,Seventh Outline Level,Eighth Outline Level,Ninth Outline Level,#,微型电网简介,整理,胡昌福,2,智能,微网发展,:,“,十二五,”,实施核电、,风电、太阳能光伏,、生物质发电、,储能装置,，,实施新能源集成示范重大工程,。,背景,微网,简介,微网与储能电池市场趋势与应用,1,.,智,能,电网就是指可以自动调控电力供需，提高用电效率，以达到节约用电的成效,.,2,.,整合发电、输电、配电及客户端的电网系统，电力公司或小到家庭,实时收集用电,的信息，再藉由通讯网络与应用软件，来进行电力分配、使用及调度管理,由分布式电源,(,太阳能,/,风力,),、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置,汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既,可以与外部电网并网运行，也可以孤岛运行。是智慧电网的重要组成部分。,智能微网,(Micro Grid),电动车充电站需要短时间大功率的对,EV,电池充电,对当地的供电与配电,都是很大负担,尤其是用电尖峰时间,.,且申请此类用电,电力公司都会高额收费,.,充电站需要不只供应电能给电动车,也要做电能的优化管理,形成小型的智慧电网,.,才能节省成本,.,例如采用电池储能,并整合,分布式,发电,(,太阳能,/,风力,),降低短时间的大功率充电的影响,.,Battery,Charger,Charger,分布式,发电,电网,High power,50KW,智能微网,-,电动车快充站的应用,家庭,/,楼房,/,办公室,/,工厂等级,结合以下装置,做电力优化调配应用,Green Energy,-Photovoltaic,-Li-Battery,-Fuel Cells,-Wind Power,Energy Saving,-LED,-Smart meter,e-Mobility,-Electrical Vehicle,-Electric Scooter,-Power Battery Pack,小范围,(Small-Scale),智能电网,Battery,Charger,Charger,Grid,微网与储能电池市场趋势与应用,Battery,Charger,Inverter,储能,电站,EV,充,电站,备用,电源,智慧,家庭,电池储能与电力转换,将是绿能产业运用主流,微网模拟实验室,微网示范运行,不同发电来源的配置,搭配不同用电负载,实际验证其可行性,PCS,储能电池,太阳能阵列,光伏,逆变器,交流母线,电网,用户负载,微网交流母线示意图,风力转换,风机,逆变器,分布式电源,隔离装置,脱网 孤岛运行,微网模拟实验室,微网实验室建立微网仿真系统目的,:,-,开发,“,微网监控软件平台,“,未来可移植到实际微网系统,-,事先模拟各种可能发生状况,确定系统,能,稳定,且,安全,的运行,-,验证要连接上微网的电能转换器是否可运行正常,-,将未来设置微网系统的地区,试运行其日照,温度,风速,负载等环境状况,.,-,依照,建置,目的,找出风光电储能装置的优化,(,效能,成本,),功率与容量配置,优化的配置,及高效率的运行,未来才有商业化,的,可能,产业才能真正健康发展,微网监控软件平台,需要监控以下装置,-,发电装置,:,光伏逆变器,风力发电逆变器,(,柴油发电机,),-,储能装置,:,电池,BMS,交直流转换器,(PCS),充电器,-,负载装置,:,变动的负载,微网环境模拟平台,致茂电子公司提供或协助整合,-,硬件,:,电网模拟电源,电池模拟电源,太阳能电池,阵列,模拟电源,可程控,的负载,-,软件平台,:,整合,各,模拟,器,的,控制,供使用者设定环境状况,并监控运行,微网模拟实验室,每个设置微网,目的,不同,环境与负载状况也不同,都需,事先模拟与规划,才能找到最优化的控制及配置,61800,系列回收式,电网模拟电源,62000HS,系列光,伏,阵列,模拟直流电源,电池模拟电源,63800,系列,交流,电子负载,光伏逆变器,逆变器,模拟风机,62000HS,系列光,伏,阵列,直流源 模拟风机,充放电模块,PCS,交流母線,電網,微网监控平台,微网环境模拟平台,Ethernet,风光电集合,微网模拟,系统,模拟测试解决方案,电网模拟,1,.,目前微网实验室大多用隔离变压器与电网隔离,易,受,外界影响,且无法控制,2,.,电网的电压频率随负载状况可能变动,也有异常状态,-,电压瞬间变动,-,电压波形失真,-,频率抖动,3,.,需要一台能与电网隔离,能设定电压频率,且可模拟,异常状况的电网模拟电源,对整个微网系统搭配储能,电站的运作,做整体的模拟测试,及各种保护状况的,验证,.,4,.,一般可程控交流电源,只能输出电流,电网模拟电源,可以吸收电流,且电能回收到电网,.,Chorma 61860 60KVA,四象限运作,100,%,电能吸收,电池包测试,1,.,短时间的对电池包的动态充放电,成为运行常态,2,.,稳态充放电测试,预估寿命与实际运行有很大差异,3,.,整体体积大,若温度不均,容易造成单体电压不平衡,实际记录电池充放电波形,储存为数字档案,软件读取,.,xls,檔,并下载到充放电机内存,Chorma,电池包充放电,测试系统,Chorma,电池模,组,充放电,测试系统,电池包测试,储能系统需对温度及单体电压监控,处理大量数据量,电池测试系统须可进行,可抄写,BMS,资料,包括各单体电压,温度,异常旗标等,以,BMS,资料值做为充放电截止或保护条件,和实际量测值做对比,找出可能异常点,Charge/Discharge,BMS,BMS information,转换软件,数据库,直接汇入,资料搜集器,可量温度及电压,同步采样机制,无时间差,电池模,组,测试,测试成本,:,对电池包而言,高压大功率的充放电测试,仪器成本及电费很可观,且验证,时间很长,常会多达数个月,费用及空间问题,无 法进行多数量的测试,建议一些老化相关测试可使用模,组,(,module,),来测试,节省测试成本,充放电系统可并联及动态测试,增加使用弹性,例如,:,模组规格,12S/60Ah,电压,:,4.2V x 12=50.4V,稳态电流放电,:90A,动态放电,:,180A,可同时测试,8,个模组,可同时测试,4,个模组,1,2,3,4,120A x 2ch,240A x 1ch,电池模拟电源,为何需要电池模拟电源,?,1.,电池种类不同,充放电特性曲线不同,液流电池,钠硫蓄,电池,锂铁电池等,要同时准备不易,2.,电池非线性特性,:,温度,充放电速度,老化程度,效率等,3.,电池充放电需要时间,要测试电能转换器的极限值不方便,4.,大容量电池占体积,使用后老化,可能损坏有危险,在,某些实验室中,不方便购置大容量电池,电池模拟电源,电池充放电测试系统,搭配电池,模拟,电源,(,Battery Simulator,),软件,可,进阶,设定,电池模拟的,参数,并实时量测显示及记录,.,电池,模拟,电源功能,电池电压与容量曲线设定,-,读取,电压与容量,(,SOC,),对应的,Excel,档案曲线,来调整电压做电池仿真输出,-,此电压与容量的,Excel,档案,可,由,17030,对实际电池放电的量测数据由软件导出,.,-,使用者也可自行定义存入,Excel,档案,.,及可设定截止电压,过低发生保护讯号,.,电池基本参数设定,1,.,总容量,2,.,目前容量,(SOC),3,.,定电压,4.,电池能量效率,5.,直流阻抗,电池相关参数记录,1,.,实时将选定参数,(,电压,/,电流,/,功率,/,容量,),等数值随时间变化曲线做图形显示,.,2,.,可设定时间间隔,记录选定参数,(,电压,/,电流,/,功率,/,容量,),等数值于指定档案中,供,运行分析或故障记录,.,直流电,交流电,双向转换器,PCS,电网端电能回收利用,电池模拟电源,电池模拟电源的应用,电网模拟电源,储能电站电网与电池间交直流转换器测试应用,太阳能电池,阵列模拟,1.,太阳能电池,阵列,随日照与温度而有不同特性的,电压电流曲线,可提供的最大功率也会变化,2.,太阳能逆变器会以最大功率追踪,(,MPPT),方式,转,换直流为交流电能,并入电网,.,常用的,分布式,电源,.,3.,为能不受天气限制,且有效测试逆变器运作,需要,可设定的太阳能电池,阵列模拟,电源,太阳能,电池,阵列,模拟电源,风速,-,时间图,发电功率,-,时间图,风机发电,模拟,1,.,风机发电模拟需将风速,空气密度,风机参数等,转换为电力功率输出,2,.,一般风机发电模拟需要直流电动机驱动感应发电机,再给变流器输出到电网,3,.,微网实验室建议可用光伏逆变器搭配可建风力发电模型运算的,模拟,电源,简单化,Power=0.5 x Swept Area x Air Density x Velocity,3,PCS,电网电能回收利用,电池模拟电源,太阳能阵列,模拟电源,光伏,逆变器,交流母线,电网模拟电源,负载,微网交流母线模拟示意图,风力转换,模拟电源,风机,逆变器,结 论,1.,智能微网及储能电站,其产业链的联结,包括电网公司,电力电子产业,电池产业,系统整合商等,都是全新的组合,需要不断测试及验证,才能,成熟,.,2.,新概念的实行,不仅需要新技术的发展,还需要大量的实验室模拟与示范运,行,.,不只是验证可行性,还找出,最优化效率的配置与演,算法,.,3.,微网系统的测试,需要针对异常状态做各种假定,再运用各种模拟的方式,包括模拟,仪,器的运用,去验证其稳定度及安全性,.,4.,新产业需要新标准的制定,厂商才有,其技术规格,依据,并维持,运行,安全及,整体,产业秩序,.,5.,投资巨大的智能微网及储能电站，如何从中找到合适的营利模式，实现,电力公司、电网公司、设备制造商、服务供货商、电力使用者多方共赢，将成为此产业是否能长久发展的决定性因素,27,Thank You,