30kW光储一体机技术手册(A1)

版本：A1

30kW 光储一体机

技术手册

四川科陆新能电气有限公司

2014年3月

目 录

1范围............................................................................................................................. 1 2概述............................................................................................................................. 1 3技术规格..................................................................................................................... 2

3.1技术规格参数.................................................................................................. 2 3.2主电路拓扑...................................................................................................... 3 3.3效率曲线.......................................................................................................... 4 3.4高海拔降额表.................................................................................................. 4 3.5外形尺寸.......................................................................................................... 4 4设备性能..................................................................................................................... 6

4.1功能特性.......................................................................................................... 6 4.2工作模式.......................................................................................................... 8 5应用指南..................................................................................................................... 9

5.1离网电站.......................................................................................................... 9 5.2分布式电源.................................................................................................... 10

5.2.1并网发电 ............................................................................................ 11 5.2.2储能电站 ............................................................................................ 11 5.2.3后备电源 ............................................................................................ 12

30kW 光储一体机技术手册

1范围

本技术手册对30kW 光储一体机进行产品技术描述和应用简介。

2概述

光储一体机是一种应用于光伏发电系统中实现直流/交流电能转换的设备，采用电力电子控制技术，将光伏组件发出的直流电能按控制需要向储能蓄电池进行充电，并通过DC/AC变换技术输出满足标准要求的交流电能向负载供电。设备具有工作模式动态可调，并离网模式切换，光伏能量最大功率跟踪，以及对储能蓄电池精细管理等功能和特点，可广泛应用于离网光伏电站、分布式后备电源、储能电站等场合。

图2-1 离网光储电站系统示意图

光储一体机采用四象限变流技术，实现交流系统和直流系统的能量双向流动；设备集成光伏汇流功能并支持对储能电池进行充放电管理；交流侧采用电压定向矢量控制策略；系统具有输入输出功率因数可调、自动软启动和光伏能量最大功率跟踪等功能。

3技术规格

3.1技术规格参数

表3-1 30kW光储一体机技术参数

注：蓄电池组串电压和光伏组串电压可接入范围为220V-850V ，但在设备安装时和光伏组串开路电压不应大于蓄电池组串标称电压+350V，应当尽可能接近，以保持设备效率最高。

3.2主电路拓扑

光伏组件及储能蓄电池产生的直流电经一体机的三相桥式变换器，将直流电压变换为高频的三相斩波电压，并通过滤波器滤波变成正弦波输出。光储一体机由交流开关、LCL 滤波器、PWM 整流器、母线电容、直流开关和交直流EMC 滤波器、光伏直流汇流等构成，光储一体机的主电路如图3-1所示。

图3-1 30kW光储一体机主电路拓扑图

3.3效率曲线

图3-2 30kW光储一体机转换效率

3.4高海拔降额表

表3-2 30kW光储一体机高海拔降额表

3.5外形尺寸

30kW 光储一体机整体外形尺寸为：800（宽）×1800（高）×600（深）。

图3-3 30kW光储一体机外观图

图3-4 30kW光储一体机尺寸

4设备性能

4.1功能特性

30kW 光储一体机的主要功能和关键特性包括：

● 三相交流额定输出电压为400V ，支持TN-C （三相四线L1，L2，L3，N ）或

TN-S （三相五线L1，L2，L3，N ，PE ）系统，单相额定输出电压230V ，频率50Hz 。

● 具有高效的光伏MPPT 功能，MPPT 跟踪效率>99.5%，从光伏直流输入到交流

输出最大转换效率为96%，欧洲效率（包含自身损耗、散热系统损耗和隔离变压器损耗等）为95.1%。

● 以30kW 为单元，支持最大光伏输入功率33kW （110% 过载能力）、最大电池

充放电功率33kW （110% 过载能力）；设备带载能力强， 110% 过载情况下可长时运行，120%过载情况下可持续运行10min ，150%过载情况下可保证设备1s 内正常运行，然后保护停机。

● 支持三相100%不平衡输出，即支持单相最大输出10kW 其他两相空载或一相空

载输出。

● 具有良好的负载适应性，即支持阻性负载、感性负载、容性负载等多种负载单

独或混合接入，功率因数范围为-0.9～﹢0.9。

● 并网运行时，光储一体机可分析电站的控制指令与下垂特性，通过控制无功电

流实时跟踪调节无功输出，调节方式、参考电压、电压调整率、功率因素等参数可由电站监控系统远程设定，支持有功和无功功率调度。 ● 并网运行时，具有低电压穿越功能，满足如下图4-1曲线：

图4-1低电压穿越曲线

注：UL0—为正常运行的最低电压限值；

UL1—需要耐受的电压；

T1-为电压跌落到0时需要保持并网的时间； T2-为电压跌落到UL1时需要保持并网的时间； T3-为电压跌落到UL0时需要保持并网的时间。

● 支持并离网在线无缝切换。

● 离网运行时，设备具有短路支撑和自恢复功能。 ● 光储一体机支持光伏限功率运行。

● 支持对电池进行精细化管理，支持恒流，恒压充放电，支持恒流恒压分段充放

电自动切换；也支持恒功率充放电，恒功率恒压分段充放电自动切换；同时，系统在电池维护模式下具备标准充放电曲线对比功能，可以实现在无BMS 情况下对电池组单体及组串进行异常检测，进行保护、告警。

● 在恒流充电时，稳流精度≤2%（在20%～100%输出额定电流时），电流纹波≤

2%；恒压充电时，稳压精度≤1%，电压纹波≤1%。

● 系统能够对光伏储能能量自动最优调控，实现光伏能量首先向负载供电，多余

能量向储能蓄电池充电，保证光伏电能利用率最高。

● 光储一体机支持黑启动，在电池电量放空极端情况下，只要有足够的太阳能，

通过光伏电池，系统即可启动运行。

● 采用离网模式大规模运行时，30kW 光储一体机作为基本发电单元，支持电压

源并联构建电网，支持平滑扩容。

● 模拟同步电机的的频率和幅值的下垂特性，实现各电压源无通信线的并机。带

负载时，各变流器通过下垂特性自动进行负载均分。

● 监控显示界面支持中/英文，监控软件能够上电自启动，支持油机的接入与调度；

对外具有开放的RS485，CAN 及以太网通信接口，支持远程监控以及BMS 信息交互。

● 具有完善的保护功能，包括交流过/欠压保护、过/欠频保护，短路保护、过载保

护、蓄电池过/欠压告警保护、蓄电池高/低温告警，电池容量低告警保护，系统具有防雷接地保护功能。

● 具备完善的故障以及操作日志记录功能，支持10000条日志信息永久保存，并

可记录三条故障波形，便于进行故障分析。

● 应用场景为室内场景，防护等级IP23，应用温度范围为-35℃~55℃，海拔范围

0~6000m，4000m 以上支持降额工作，相对湿度范围0%~95%。

● 使用寿命20年，保质期为3年，关键元器件（如变压器、电抗器、断路器）质

保5年。

4.2工作模式

30kW 光储一体机主要工作模式为：并网模式、离网模式、电池维护模式。 ● 并网模式

在电网供电正常时可自动跟踪电网频率，结合监控系统实现平滑功率输出、削峰填谷、系统调频、负载均衡、暂态有功出力紧急响应、暂态电压紧急支撑、改善光伏电站功率输出可控性、方便系统的功率调度、改善电能质量等功能。

● 离网模式

在电网失电或处于独立系统时，设备作为电压源建立微型电网，为网络中的其它新能源发电设备提供固定相位、频率的电压基准，其它新能源发电设备基于此电压基准继续工作，实现供电设备和用电设备的动态供电用电平衡。光储一体机可作为基本发电单元，多台光储一体机并联组建分布式离网发电系统，多机之间无需通信线联接，可均分负载，保证系统稳定运行。

● 电池维护模式

光储一体机可响应监控系统或者电池管理的命令，对电池进行不同模式的充放电（恒流、恒压、恒功率），并可通过指令实现对电池的SOC 标定等电池维护操作。

5应用指南

30kW 光储一体机作为光伏发电系统中电能变换和控制系统，典型应用包括离网光伏电站和并网分布式发电系统。

5.1离网电站

在离网系统中，光储一体机黑启动建立电网支撑，组件微电网系统，通过无通信线电压源无限制并联，自动均分负载，保证每一台设备内能量调配的平衡，以此来保证组建的整个微网系统能量调配的平衡。

离网光伏电站结构示意如图5-1所示，电站可分为光伏系统、电池系统、控制系统（含配电）三大部分。光储一体机集成光伏汇流、光伏控制、电池控制、逆变、配电为一体，简化了离网光伏电站的设备组成，使离网光伏电站的设计、采购、建设及维护更加简便。

图5-1光储一体机光储发电单元

应用实例：中广核祁连3.087MWp 离网项目

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5.2分布式电源

并网系统中，光储一体机通过其优越的并网发电性能，接受远程控制，对系统有功/无功调度，实现光伏资源的最大化利用，并结合储能电池的充放电，实现削峰填谷、为居民用户、工厂企业、办公楼宇等负载提供持续、稳定的电能。

图5-2 分布式电源应用系统结构

其主要应用方式可以分为三种：并网发电、储能电站、后备电源。

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5.2.1并网发电

在电网稳定的情况下，利用充足的光伏资源发电，并且优先使用来满足自用，以节省用电成本，多余电量上网。

系统结构如下图5-3所示。

图5-3 并网发电满足自用系统

应用于光照资源充足，离用户较近的地区，主要用户为居民用户、工厂企业，办公楼宇等。

5.2.2储能电站

在电网稳定的情况下，利用光伏资源发电，光伏电能不足负载使用的情况，例如工厂，煤矿企业等，通过光储一体机建立储能电站，平衡将在峰值电价的时候利用光伏电储能系统的电能，谷值电价是将电网电能向储能系统存储，实现削峰填谷，降低生产用电成本。

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图5-4储能电站用电方式

应用于光照资源充足，离用户较近的地区，主要用户为居民用户、工厂企业，办公楼宇等。

5.2.3后备电源

对于偏远地区，电网薄弱或供电量不足的情况下，如山区、农用电网等，通过光储一体机构建备用电源系统，满足用户用电需求。

图5-5 备用电源用电方式

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