系统背景

 

  近年来，随着可持续发展及绿色环保观念的不断普及深入，越来越多的新能源建筑拔地而起。这些建筑用不同的方式实践绿色建筑发展理念。

 

  电能路由器在建筑领域的关键作用在于多种能源的综合利用，从以往只有来自于电网的"火电"或者"煤电"，演变为可以接纳"煤电"等旧能源，也可以接纳风能、 太阳能等新型能源，还可以接纳来自储能的电能，谁合适用谁，谁经济用谁，谁绿色用谁，谁可靠用谁。

 

  部分建筑设计领域的佼佼者，已经在践行绿色建筑，可持续发展的优质路线。该用户拟建立零碳示范楼，旨在响应国家"双碳"目标，先行先试，探索零碳建筑关键技术体系和实施路径，实现从"近零能耗"到"零碳"升级。

 

  将电网、新能源、储能等元素接入智能楼宇后，将构建以建筑为单位的智能小型电站，它将不仅是未来最为主要的能源消耗者，也将是最为活跃的能源生产者之一。

 

 

设计理念

 

"光储直柔"技术

 

光∶建筑光伏一体化（BIPV），大量采用晶硅、碲化镉、CIGS光伏板，全年发电量大于用电量，建筑可实现离网零碳运行。

 

储∶ 采用智能储能系统，消纳光伏、供电及调峰，保障微电网平稳运行。

 

直∶ 采用户式直流微网，实现空调、新风机、冰箱等电器直流供电，安全性高且能耗低。

 

柔∶分布式智能交直流微电网，园区供电模式实现了柔性调节。

 

 

系统拓扑

 

  本应用拟提供1套基于六端口电能路由器平台的光储直流电能路由器。直流母线电压750VDC，包括2个交流端口（电网∶并网型双向变流器，交流输出∶交流负荷）和3个直流端口（分别接光伏、储能、直流负载375VDC和48VDC）。

 

 

 

电网接口：能量双向流 动（吸 收 有 功电能），电 压AC380V/50Hz，功率50kVA

 

储能电池接口（输入/输出）：能量双向流动，电压220-650V 功率50kW

 

光伏电池接口（输入）：能量单向，7组光伏发电，开路电压均为607.5V，功率28.5kW.p

 

直流负载接口1（输出）：能量单向，输出电压375VDC，额定功率5.0kW

 

直流负载端口2（输出）：能量单向，输出电压48VDC，额定功率4.8kW

 

交流负载接口（输出）：能量单向，输出电压范围380VAC/50Hz;额定功率15kVA

 

 

系统功能

 

A 系统运行模式（储能电池稳定直流母线）

 

并网运行模式

 

1.供电优先顺序∶光伏、储能、A区市电;

 

2. A区交流端口与市电连接正常时（并网运行状态），电能路由器可以正常与A区市电交换功率，即∶光伏余电送到A区市电，或光储输出功率不足市电功率补充;

 

3.储能功率50kW，当负载实际总功率大于光伏和储能实际输出总功率时，必须从A区市电取电确保系统稳定运行;

 

4.如不希望从A区市电取电，则需要关停部分负载，使光伏和储能输出总功率大于负载输入总功率，此时不再从A区市电取电;

 

独立运行模式

 

1.仅在电网故障时运行此模式，供电优先顺序：光伏、储能，且不向A区供电（避免停电检修A区时出现安全隐患）;

 

2.在A区电网故障时，电能路由器断电重启，切到独立运行模式，不与A区电能交换;

 

 

B 负载接口说明

 

1.从母线出1路DC375V配电，1路供空调用电，功率为5kW;

 

2.从母线出1路DC375V/DC48V配电，供低压直流电器用电，功率为4kW;

 

3.从母线出1路DC750VIAC380V 供配电，分两路出线，分别供5kW、10kW;

 

C 能量管理功能

 

1.各端口检测，实时端口电压、电流及功率显示。

 

2.负荷监测和显示，实时显示负荷功率、电压、电流信息。

 

3.储能电池人机数据交互及监测。

 

4.控制策略，光伏、电池、市电依次提供负荷供电。

 

 D 离网、并网切换规则

 

1.离网向并网的切换时，应依据储能的剩余能量值来判断，例如当储能电量低于10%时，光伏+储能切断，同时将市电整流后接入直流母线，实现离网向并网的切换。

 

2.并网向离网的切换时，同样应依据储能的电量判断，例如当储能电量达到100%时，市电切断，仅光伏+储能供电，从而实现并网向离网的切换。

 

3.离网与并网的转换，第一目标追求无间断自动切换;考虑到对系统的冲击等安全问题，第二目标可接受有间断的自动切换;

 

4.设置与A馆直流微电网的连接回路，设置该回路的目的是通过A馆连接市电，并充分利用B2 的光伏发电，避免零碳楼弃电的同时补充A馆用电。故当零碳楼光伏发电不足时，应及时停止向A馆输送电能，以保证零碳楼用电。

 

 

直流设备
负荷名称	额定电压（V）	额定功率 (KW）
新风机	48	0.3
空调室外机	310	1.8
空气能热水机	310	0.97
热水循环泵	24	0.065
电伴热	48	0.05
冰箱	24	0.08
电饭煲	12	0.42
落地扇	24	0.032
电视机	24	0.2
热水壶	24	0.2

 

 

 

 

  较为理想的转换策略应该是根据光伏发电状况进行判断，但存在光伏发电状况不稳定的情况，容易导致过于频繁的转换，对系统稳定性不利。其次也可根据储能剩余电量判断，例如当储能电量100%时，向A馆输送电能。当储能剩余50%时，停止向A馆输送电能。