風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)如何做儲(chǔ)能匹配與離并網(wǎng)切換
風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)把風(fēng)機(jī)、光伏、儲(chǔ)能、負(fù)載四部分接在一起，難點(diǎn)不在接線，而在匹配：風(fēng)小了光伏能不能補(bǔ)上、儲(chǔ)能放多深、切換并網(wǎng)時(shí)同期條件夠不夠。這些問題的答案取決于當(dāng)?shù)刭Y源數(shù)據(jù)，離開具體條件談容量配比沒有意義。
容量配比與儲(chǔ)能深度
風(fēng)光互補(bǔ)的容量配比按當(dāng)?shù)仫L(fēng)資源與太陽能資源分布定。風(fēng)資源好的地區(qū)風(fēng)電占比可到 60% 以上，太陽能資源好的地區(qū)光伏占比更高。常見做法是按年發(fā)電量的互補(bǔ)性計(jì)算，使系統(tǒng)在冬夏兩季的出力曲線更平緩，減少棄電與缺電兩頭跑。
儲(chǔ)能容量按連續(xù)無風(fēng)無光天數(shù)估算。以日均用電 10 千瓦時(shí)、連續(xù) 3 天陰雨無風(fēng)計(jì)算，需配置 30 千瓦時(shí)以上的有效容量，考慮放電深度 80%，標(biāo)稱容量要到 37.5 千瓦時(shí)。放電深度超過 80% 會(huì)顯著縮短循環(huán)壽命，鋰電與鉛酸在這一項(xiàng)上的容忍度差別很大。組件串并聯(lián)數(shù)量要按逆變器的電壓窗口核算，冬天氣溫低時(shí)開路電壓上升，清晨容易觸發(fā)過壓保護(hù)。
離并網(wǎng)切換與防孤島
并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)逆變器跟隨電網(wǎng)電壓與頻率，離網(wǎng)時(shí)由儲(chǔ)能變換器建立電壓與頻率參考。切換分無縫切換與斷電切換，無縫切換要求逆變器具備并離網(wǎng)雙模式與快速檢測能力，切換時(shí)間在 20 毫秒以內(nèi)，照明負(fù)載才不會(huì)閃斷。
防孤島保護(hù)是并網(wǎng)的強(qiáng)制要求，按《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》與相關(guān)并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，檢測到電網(wǎng)失電后必須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)斷開。實(shí)訓(xùn)中人為斷開電網(wǎng)側(cè)開關(guān)，觀察逆變器多久退出運(yùn)行，同時(shí)檢查負(fù)載是否由儲(chǔ)能接管，這個(gè)動(dòng)作要反復(fù)演練。離網(wǎng)模式的頻率由儲(chǔ)能變換器建立，50 赫茲偏差超過 0.5 赫茲，部分負(fù)載會(huì)自我保護(hù)停機(jī)。
最大功率跟蹤與遮擋失配
光伏側(cè)的最大功率點(diǎn)跟蹤決定發(fā)電效率。組件在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下以 1000 瓦每平方米輻照度、25 攝氏度電池溫度標(biāo)定，實(shí)際工況下輻照度與溫度都在變化。跟蹤算法的步長過大會(huì)在最大功率點(diǎn)附近反復(fù)振蕩，過小則響應(yīng)遲緩。
遮擋造成的失配比效率損失更嚴(yán)重。一片樹葉遮住組件一角，整串電流被拉低。實(shí)訓(xùn)里讓學(xué)生用不透光紙板遮擋不同比例的面積，記錄功率下降幅度，再對比加裝優(yōu)化器后的差異，學(xué)生對失配損失會(huì)有具體量感。跟蹤算法的采樣周期也要設(shè)，周期過短會(huì)在云遮時(shí)反復(fù)調(diào)整工作點(diǎn)，效率反而下降。
保護(hù)配置與數(shù)據(jù)記錄
系統(tǒng)的保護(hù)包含過壓、欠壓、過頻、欠頻、過流、反接、絕緣阻抗異常等。風(fēng)機(jī)側(cè)還要有超速保護(hù)與制動(dòng)，風(fēng)速 3 米每秒切入、25 米每秒切出，超過切出風(fēng)速必須停機(jī)。這些閾值在控制器里可設(shè)，學(xué)生改動(dòng)后要能解釋依據(jù)。
數(shù)據(jù)記錄是復(fù)盤的基礎(chǔ)。電壓、電流、功率、輻照度、風(fēng)速按分鐘存，一次完整的陰晴轉(zhuǎn)換過程可以覆蓋 6 至 8 小時(shí)。教師布置的作業(yè)常是讓學(xué)生從數(shù)據(jù)里找出一次功率突降，回溯當(dāng)時(shí)的輻照與負(fù)載變化，判斷原因。蓄電池的均衡充電每月做一次，單體電壓差超過 0.05 伏就說明一致性在變差。故障錄波文件要留足 30 秒前后數(shù)據(jù)，只留跳閘瞬間的那幾幀，查不出根因。設(shè)計(jì)一套風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)，先問這地方一年有多少天既沒風(fēng)也沒太陽。這個(gè)數(shù)字算錯(cuò)，后面所有的容量計(jì)算都是空轉(zhuǎn)。把一年的資源數(shù)據(jù)攤成 12 個(gè)月看，比只看年均值更能說明系統(tǒng)該怎么配。