微网技术在零能耗建筑中的应用

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1、案例分析ANALYSISoFCASES微网技术在零能耗建筑中的应用吴闻婧(天津市建筑设计院机电研发中心，天津3000074)摘要：通过对中新天津生态城公屋展示中心项目中微网方案的介绍，探讨光伏发电、储能装置、超级电容、微网技术在零能耗建筑中的应用，关键词：微网零能耗建筑光伏发电储能装置超级电容中图分类号：Tu201．5文献标志码：A文章编号：1674—3024(2012)05—83一031概述近年来．随着环境保护和节约能源的呼声越来越高，使得零能耗建筑日益受到关注，中新天津生态城公屋展示中心项日即是零能耗建筑。为了实现零能耗，该建筑安装了大量的光伏电池板，

2、采用微网技术与大电网连接。2微网微网足一个能够实现自我控制、保护和管理的配电系统，是由分布式电源、储能单元、能量转换装置、负荷和相关监控、保护装置汇集而成的自治系统小型发配电系统，既可以与外部电网并嘲运行，也可以孤立运行，可同时向用户供给电能。从微观上看．微网具备完整的发输配电功能，可以实现局部的功率平衡与能量优化，足个小型的电力系统。从宏观看，微网义可以看成是一个等效的电源或负荷二3微网技术在天津中新生态城公屋展示中心项目中的应用中新天津生态城公屋展永中心项目，建筑面积3467m2，其中地上两层3013m2，地下一层454m2，建筑高度15m。建筑功能为

3、公屋展示、销售和房管部门办公及有火档案储存等，，本项目设置太阳能光伏电池板的区域有：建筑物的屋顶、立面和自行车棚。采用HIT210w光伏电池板1409块，总装机容量为295．89kwp，年发电量为2999．24Mw№。水项目的微网系统是由光伏发电．负荷、锂电池储能、超级电容等组成，光伏发电通过微网接人到配电变压器的400V侧÷2012年第5期3．1结构方案根据研究对象的负荷规模f不到500kw)，方案拟定采用低压微网组建模式：微网方案如下图所示：I。t’l3^*“tm*t。t5。tJj=《∞m#§图3—1微网结构设计本方案中将所有光伏、含重要负荷在内的部分

4、负荷共同接人400V交流母线M1，并配置一定规模储能系统，共同组建低压微网。该微网通过微网联络开关与400V母线M2相连接=微网范围如上二图红色椭圆包括部分。如上图所示：(1)光伏发电、储能设施、一定负荷构成微网。每个分布式电源和负荷的出口处各安装断路器(B1～B6)，配置过流保护。该微网通过微网联络开关接人400V母线M2。(2)微网内部所有开关(包括微网联络开关)由微网监控系统予以监视和控制，所有开关刀闸不设置备白投或电气连锁。所有开关保护配置应满足：仅在开关下级设备发生故障时自动动作，在上级故障时不发生动作。(3)在外部电网故障情况下，微网监控系统检

5、测到400v母线M2电压过低且持续超过整定时间后，关断所有建筑建材装饰83案例分析ANALYSISoFCASES分布式电源逆变器，并切断全部微网负荷，跳开微网联络开关。随后微网监控系统控制储能放电，开启重要负荷，建立微网电压。微网电压建立后，根据微网运行需要。指定规模的光伏检同期投入运行，并逐步投入剩余负荷，微网转入孤网模式，以储能为主控单元，以光伏为辅助控制单元孤网运行。当检测到400v母线M2电压恢复并持续超过指定时间后．微网监控系统关断所有分布式电源逆变器，检测母线Ml失压后，合并并网开关，重新并网运行。并网运行后，逐步投入光伏、储能等分布式电源，微

6、网重新进入并网运行状态。(4)在微网内部设备发生故障或进行检修时，断开相应断路器，正常进行故障处理或检修任务。若微网处于孤网运行状态，且储能断路器B6处于断开状态，则微网将自动停电；若微网处于孤网运行状态，部分分布式电源断路器处于断开状态，则微网根据实际电源负载情况执行切负荷策略；其它情况下，微网照常运行。3．2储能装置(1)储能系统配置思路储能系统配置主要根据以下步骤进行：①储能功率配置不小于重要负荷需求；储能容量配置不小于重要负荷2小时供电需要；②储能配置应能满足孤网运行下，电网电压、频率的控制需要；③在并网情况下，储能可以发挥一定联络线功率控制作用；

7、(2)储能配置方案选取三个典型日光伏出力情况有差异，按照三个典型日联络线功率曲线计算的结果，考虑到储能系统容量设计需留有一定裕度，得到储能充电容量约为347kwh，放电容量约为304kwh。则储能系统配备容量为347kwh，(85％一25％)=578kwh，根据锂电池能量转换效率95％。则锂电池容量为578／0．95=608kWh。3．3超级电容锂电池具有技术成熟、储能容量和功率规模较大，图X超级电容器平抑波动的容量变化84建筑建材装饰且在电网中有大量实际工程应用的优点，但是考虑到寿命问题，它不适合频繁的充放电，而超级电容器可提供强大的脉冲功率，所以加装超

8、级电容。对该案配置100kW×60s的超级电容器，在充放电过程中，