入主新领域 展现新作为——云南省首座“光储充”一体化充电站建设工作纪实
2018年6月26日,随着12辆新能源共享电动汽车的进驻,位于云南省320国道旁滇中新区管理委员会内的“光储充”新能源微网和储能充电一体化示范项目正式投入使用,这也标志着云南省首座“光储充”一体化充电站正式启用。
滇中新区“光储充”新能源微网和储能充电一体化示范项目是昆明院新能源与电力规划设计院(简称“新能源与电力院”)与云南滇中汇能智慧能源有限公司合作的第一个项目,也是新能源与电力院牵头实施的第一个“光储充”一体化充电站项目。
面对新领域、新项目、高标准、高要求,新能源与电力院安排分管领导全面负责,并从各科室抽调精兵强将,高效开展整个工程的规划、土建和电气设计工作。并快速组建项目部,负责工程的全方位管理协调和推进。新能源与电力院利用自身专业优势和在新能源设计领域中积累的丰富经验,从项目可研阶段开始,顺利完成了本项目的设计、设备采购、施工和调试工作并投运。该项目的建成也成为新能源与电力院入主充电基础设施建设和智能微网构建等领域的关键一步。
潜心设计 力克三大难题
作为新能源与电力院牵头实施的第一个“光储充”一体化充电站项目,无论是光伏车棚的基础和结构设计,还是储能充放电系统的设计,新能源与电力院设计人员都是第一次接触。为了满足业主和相关政府部门的要求,设计人员进行了大量的知识储备和学习,并充分发挥自身专业优势,对光伏车棚的基础和结构形式、储能充放电系统的运行模式、直流快速充电桩的充电策略等关键内容反复优化,最终形成一套完善的方案。
本工程设计的智能微电网作为园区增量配电网部分,涵盖了分布式电源、储能系统、电动汽车充电模块,需做到经济运行、可靠性高、电能质量好。新能源与电力院此前未开展过类似工程设计,无此类工程设计经验,在满足重要负荷的供电保障的同时,还需满足用户定制的多种电能使用需求,兼顾投资效益,是本工程设计中面临的一大难题。为解决此难题,设计人员在工作中查阅了大量相关资料,对相关技术领域开展讨论分析,对不同应用场景下微电网/分布式电源功能进行定位和系统边界区分,从安全的角度,提出并网、离网以及两种模式过渡过程中应满足的技术要求。
本工程配置1MW·h储能系统,15个250A直流快速充电桩,目标实现向工业园区电力用户进行辅助供电,储能系统电源仅为光伏发电系统和一路普通市电。光伏发电系统出力“波动性、间歇性”大且不可控,普通市电供电能力有限,要保证工程的稳定运行,并实现自动控制,是本工程面对的第二大难题。设计人员通过大量查阅国内外文献、技术资料,分析外部条件,进行运行工况分析,协同设备方技术研发人员,制定了以中央控制器为核心,打造三层、双端、光伏、储能控制器为一体的能量管理系统(EMS),实现储能系统快速存储或释放电能,平滑光伏并网发电电压波动,进行多时间尺度源负荷储能量管理与优化调度,从而实现经济优化运行,提升微电网经济效益。
由于储能设备投资较大,工程建设能否带来投资效益事关项目立项成败,本工程是云南省第一个建成投运的类似项目,无其它工程可供参考,制定真实可行且具备投资效益的运营模式是本工程面对的第三大难题。可行性研究报告编制阶段,设计人员通过大量查阅相关资料、研究国内行业政策,邀请国内发达地区运营商沟通洽谈,收集本工程所在园区用电资料,充分考虑各种边界条件,模拟计算了多种充放电工况、分布式光伏发电量及电动汽车充电电量等,提出一种以优先对电动汽车充电,利用平、谷时段对储能电池充电,全额储存光伏发电电能的运营模式,充分发挥项目的经济效益。
精心打磨 建设智能微电网
滇中新区“光储充”一体化项目自2018年3月16日开工建设以来,先后完成了车棚及设备基础施工、车棚支架及光伏组件安装、储能集装箱和直流快速充电桩等设备安装调试等工程,经过3个月的精心组织协调,克服了场地二次施工、设备供货、政府及工业园区多方协调过程中遇到的困难,顺利实现投运。
为满足业主和政府部门对工期调整的要求,在主体设备生产周期较长,供货滞后的情况下,项目部通过合理安排工序,充分调动资源,在要求工期内完成了项目的主体工程建设。
滇中新区“光储充”一体化项目建成后,有效的解决了传统充电桩输出功率小、充电时间长、对电网容量要求高、运行时对电网冲击较大、运营成本较高的问题。项目建设过程没有对已有电网进行大的改造,项目运行时对电网无冲击,且无噪音,充电操作简单。
项目配置了一套1MW·h集装箱式储能系统,通过储能系统对整个智能微网控制和调节,当光照条件好时将光伏发电电能储存起来,用于直流充电桩充电使用,可以稳定光伏电源输出,避免光伏发电对电网产生的冲击影响;同时起到削峰填谷的作用,即在夜间电网用电需求较低时储能系统从电网充电,白天储能系统支撑光伏发电与电动汽车充电网络,并在用电负荷峰值向电网放电。
本项目同时建成了占地约650m2、高4.5m的钢结构光伏车棚,光伏阵列采用单晶硅350Wp光伏组件平铺于车棚顶面,充分发挥分布式光伏发电轻污染、低损耗、能量利用率高、灵活经济的优势,可以有效供给电动汽车充电,实现光伏能源的最大利用和就地消纳。4.5m高的光伏车棚能为充电站设备和充电汽车遮风挡雨,同时满足新能源大客车和货车的充电要求。
秉心笃行 增强发展实力
作为示范项目,滇中新区“光储充”一体化直流快速充电站设备先进、技术领先,具有国家推进节能减排与发展新能源战略部署的实际示范意义,可以对新能源汽车的普及和为大众良好的充电体验起到推动作用,并为进一步推进充电桩基础设施建设提供参考经验。示范项目的建设具有积极的带头作用,为将来电动汽车发展和大规模使用打下坚实基础。本工程的建成投运表明新能源与电力院现已初步掌握智能微电网工程的设计、施工、总承包的核心技术和能力。
新能源微电网代表了未来能源发展趋势,是贯彻落实能源生产和消费革命的重要措施,是推进能源发展及经营管理方式变革的重要载体,是“互联网++”在能源领域的创新性应用,对推进节能减排和实现能源可持续发展具有重要意义。微电网作为智能电网的关键技术之一,作为可再生能源多点分散接入配电网的技术支撑,在可再生能源的利用当中起着至关重要的作用。图4 新能源电动汽车充电中
新能源与电力院将利用自身专业优势和在新能源设计领域中积累的丰富经验,以“光储充”新能源微网和储能充电一体化示范项目顺利投产为契机,培养一批微网和储能充电EPC项目管理人才,由简入深地进行微网和储能充电EPC市场的开拓和实践,积极参与该领域的总承包业务,为我院的转型升级和可持续发展做出贡献。
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