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澳大罗兹Ergon能源公司新近在昆士南宁的13个地点布署了总结2MWh的锂离子电池储能装置。通过高档的储能技术,为昆士南通乡下和偏远地区客户延长了对她们来说分外关键的单线回地(SWER)供电系统的使用寿命,那对公用事业和单相线供电客户来说是共赢的。

Ergon能源集团承担向澳大伯尔尼最大的昆士大连97%的电力客户提供配电服务。通过建设20个电网支持系统(GUSS),为乡村和偏远的单相线供电配电网络提供电压和容量扶助。Ergon能源公司在20世纪70年份,80时代和90时代大力发展了单相线供电互连网,为农村和边远的客户提供劳务。单相线供电互连网为低客户密度区域提供了一个低本钱的网络方案。

SWER使用单根导线传输电力,大地作为电流重回路径。Ergon能源公司的互联网安顿使用一个基于该配电网两相供电的隔离变压器,为每一个低压用户设置一个这么的单相降压变压器,将19.1kV或12.7kV的高压单相电源降压为240V供电系统。

单相线供电网络首次建成时,当时的用户平均用电量很低,主要用以照明,收音机,冰柜和电视机等小家电。随着时光的延迟,能源需要量增添,半数以上客户都安装空调,冷藏室和水泵等大功率电器。

自建设以来,Ergon能源的单相线供电互联网大多数保证相对不变。方今,那几个网络已经冒出众多容量不足的标题和电压限制,很多用户的用电器对电压的渴求更高,因而单相线供电互联网可能无法继续满意客户的盼望。

单相线供电互联网

Ergon能源集团所有世界上最大的单相线供电互联网,为昆士南昌提供主要的劳动。在平均300公里(186英里)的线路上,一个独立的单相线供电线路将有一个200kVA的割裂电源

  • 为大体80个用户供电,同时恐怕带有一个调节器 –
    以及多个或两个25-kVAR电抗器。提升供电容量一般是经过进步单相线供电线路上的导线来已毕的,可是每2.5km(1.6英里)平均唯有一个客户,那种进步将是一个昂贵的解决方案。

单相线供电馈线上的电压调节是格外具有挑衅性的,因为负载变化会显着影响电压。随着负荷的增添,电压会降低。随着负荷的降低,电压会趁机Ferranti效应(线路分布电容效应)的充实而增添,那会在极轻的负荷下引起容性充电电流,从而进一步增多线路末端电压。

是因为其原有结构,与R /
X小于1的城市电网相比较,单相线供电网本质上对抗/电抗(R /
X)比为5至10。为了克制那么些挑战,本文介绍了一种可以动态补偿工作电压的设备,结合当前起始进的逆变器和储能装置一起使用,可以成功地控制单相线供电系统的分布电压。是因为单相线供电馈线具有高阻抗个性,使用储能装置,可以向互联网注入有功功率,将显着进步电压(240
V时为1 kW≈1
V),并促进减小隔离变压器的载重
。那种设施被号称电网援救系统(GUSS)

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昆士昆明19.1kV和12.7kV单相线供电网络

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能源公司,由22kV配电馈线提供的12.7kV 单相线供电系统原理图

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智能存储

电网帮衬系统包含一个智能存储系统,由设置在可活动滑轨上的以下组件组成:

  • 逆变器电源转换系统PCS

  • 储能系统(锂离子电池)

  • 控制,计量和通信

电网协理系统专门用来管理单相线供电线路的电压和容量限制。该体系经过用于客户连接的标准变压器连接到单相线供电馈线,并在低电压(240
V线电压)下办事。各个单位被须要接受澳大塞维利亚苛刻的内陆条件。

为了有限协理电网协理系统机组满意Ergon能源的须求并在昆士哈尔滨条件中靠谱运行,开发参考以下条件:

  • 太阳能辐照度为1000瓦/平方米(93瓦/平方英尺),紫外线老化

  • 变频器额定值为25 kVA

  • 富有低谐波输出的四象限逆变器

  • 储能100kWh

  • 单独运作的单相线供电回路控制种类

  • 温度限制在0°C至45°C(32°F至113°F)

  • 以便在现场展开维修和在恶劣的征途上运输的包装

Ergon能源开发的进取的控制算法调节有功和无功功率的输出和输出,以将电网协助系统单元的单相线供电电压保持在支配范围内。该算法管理电池的充电状态,并得以从集中控制系统得到指令,以更好地保管整个单相线供电线路负载。但该连串的支配是自立的,不受通讯,监控和数目搜集(SCADA)设备故障的震慑。

系统电压降低情形下,智能逆变器,首先输出无功功率用于升压,当要求更高的电压时,注入有功功率。当单相线供电电压较高时,第四个反应就是经过接受有功率来给电池充电。假设须求更进一步下跌线电压,则会从系统接到无功功率。

电网援助系统的布局

透过8年的支付,以及麦哲伦电力公司的多个类型试点,Ergon能源公司贯彻了储能的布局,批准了采购和设置20台电网扶助系统设备,作为古板馈线增容的低本钱替代方案。弥利坚S&C电气集团被赋予一份合同,依据电网公司的准绳须求,创建电网协助系统。

据悉网络须要,历史数据,本地文化和电力系统建模确定适合的单相线供电馈线,由于负载和故障的单相性不对称,那给单相线供电提供了成百上千挑衅。电力集团在起初安装阶段选拔了13个方便的站点。那一个站点必要混合使用25千伏安(单反网协理系统)和50千瓦(双电网帮衬系统)设备,包涵要求两台电网协理系统设备并行运行的馈线,但须要设置在差别的地点以化解网络的限制。

电网匡助系统的一流安装地点是馈线的背后,那是出于各种馈线所服务的昆士兰地区,内陆幅员广大,供电线路长度可能超过1000英里(621英里),所以那是一个大标题:中远距离意味着当须要工程支撑时,抵达该站点大概至少要多少个小时。

Ergon能源的单相线供电网络绝大部分在干燥的天气下只可以透过大型车辆进入,而在雨季,四轮驱动的轻型车辆和直升机是唯一的坦途。这几个地带的通讯服务也尤其有限,由于时局崎岖起伏,移动通讯互联网覆盖不太大概,微波/有线电安装也不切实际。由此,半数以上地点唯一可相信的通讯方式是卫星。该电力公司以前曾采取Inmarsat
BGAN
M2M调制解调器在偏远地区拓展网络自动化,如今该卫星通讯系统被用于那种电网帮忙系统。

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Ergon能源公司的工作人士正在进行子系统测试,而电网辅助系统部门正在开展切磋会

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S&C电气员工参加Ergon能源的当场仓库和车间的测试

非古板安装

鉴于电网协理系统是馈线增容的非古板搞定方案,因而必要考察和实施非古板的实地配备安装格局。检查与布局相关的种种业务流程以保障其是不可或缺的,并确保没有其它更简单或更有效的方式。Ergon能源确定了多个需求再行思考的重点流程:

  • 车间集成测试和预调试,以确保所有单位运到现场从前能够正常办事。选拔远程管理方法测试最后的通讯和软件系统,以重置和扫除单元上的故障。Ergon能源提供的通信和计量设施在车间安装,在那里可以动用成套车间和配件。由此,唯一的现场工作是电网辅助系统的就位,连接和通电,然后是最后的SCADA检查。

  • 使用现有的安顿和施工标准,应尽量裁减现场作业和现场工作人士的栽培。电网支持系统与25千瓦客户连接相同,包蕴接地布置。现场的土木应最小,使用三线动物围栏封闭的预制混凝土板脚,使用卡车运输四轮驱动叉车被用于将电网协助系统单元放置在混凝土板上。只需求5个工作日就能不负众望电网襄助系统安装在一个指定的浩荡场合、并因此调试投入运作。

  • 双情势通信系统,包蕴卫星和3G通讯,提供可相信的通讯保障。以前,所有现场配备必须在3G或卫星上工作,但无法而且工作。由于通讯系统必须与三种格局无缝切换,所以在后台系统和现场互联网设施上都举办了大批量的预配置工作。由此,电网辅助系统设备那一个连串,都足以在卫星或3G上运行,并向最后用户提供相同的互连网地址和主机名。调制解调器在车间安装,不需求越发的实地配备。(如若以后3G提供商的覆盖范围有所革新,那么使用3G蜂窝选项代替卫星将精减多少传输费用。)

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一个25千伏安电网协理系统的莫过于安装图

通讯和控制

电网援助系统单元内的逆变器,电池管理种类,总结电能表和嵌入式个人总结机均运用以太网和串行连接的咬合连接到一个通用路由器。逐个设备都可单独寻址,并且可以在该地(用于地点数据处理)和Ergon能源的后台服务器举办通信。

电网匡助系统的决定布署有两条不相同的主宰路径。设备的运行控制是经过利用配电SCADA系统的DNP3协议举行的,工程控制由供应商提供的软件来推行。DNP3通过万分报警(RBE)报告万分运行。RBE将警报传递到机关事件告警系统,然后公告工程支撑团队。RBE的告诉通过筛选,为了裁减卫星通讯链路上的流量和由此而发出的费用。此外一个利益就是可以捕获长时间的互联网事件,通过积极上送机制,那是轮询方式大概被遗漏的。

是因为设置的职责偏远,还考虑了什么样与S&C远程合作来考察出现的其他难点。通关过显示屏共享和远程桌面工具相结合,使S&C可以查看设备的场馆,并扶助其美利哥办事处查找故障,而无需Ergon能源员工到实地。

质量监控

电网扶助系统的治本已经确立起来,该系统能提供丰盛的消息。随着帮助系统的开支,监控对于有限扶助设备提供预期的成效和在预期的寿命中发挥功能相当首要。电网扶助系统设备调整单相线供电互连网电压的力量使得监控非凡须要,同时对各种安装的系统的设置可举办微调。锂离子电池的装置地点和温度敏感性须要实时监视电池温度以促成最佳的寿命和性子。

Ergon能源开发了一个机动数据搜集和可视化系统,提供实用和便捷的电网辅助系统管理。该连串的性质是经过在30钟头内考察和搞定故障的能力来衡量的,无需手动下载数据。在实践中,数据收集系统满足这一渴求,大多数事变在五分钟内向工作人员报告,并在25时辰内将具有数据传输到电力集团的服务器。

采集和拍卖大量的互联网品质和电池数据或然是一个标题。不过,根据过去的阅历,Ergon能源公司在设置任何电网协理系统设备之前就已经挑选了解决这几个题目方法。同过定期对主要构件(逆变器和电池)举行数量解析,能够预言到大概现身的其他难点。例如,在两周内,通过辨认周期性发生的不断5秒断开/重新连接的电池组系统,连同收集到的数额一起交给设备供应商给予化解,以下的图片是有卓绝意义的。

随后,随着Ergon
能源的工程师对电网帮忙系统设备的操作更为熟练,已经创设了更详细的品质图表,包罗56模块电池每种模块的电压和温度。在电池供应商的支撑下,公用事业集团开发了软件,每隔两秒钟询问电池管理种类的电池组单体电压,以便在导致其余操作难点从前识别格外值和地下难题。

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属性图表展现了电池在一切一天中模块级其余电压和热度变化

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本性图表彰显了全套一个月的电池组电池级其余电压变化情形,并且可以轻松识别出重大的十分值

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电池系统的属性图表突显了一天的质量变化

互连网扶助

二〇一六年二月到位了在13个地点设置100kWh的电网接济系统,使用Ergon能源的决定方式开展的监测确认了电网协助系统正在运作以支持该互联网。记录在客户的240V连接的每日电压变动范围已经显着降低,在少数情形下可以降低多达40%。

电网接济系统部门的管理和督察工作正在开展中。使用搜集的数额成立了一个大型的能源存储系统数据集,为评估以后的业绩提供了条件。开发电网辅助系统项目所使用的种类,工具和做事推行,如今可用于配电互连网别的技术计划。

即便储能已经存在了过多年,但其看成单相线供电互联网协助设施的施用却是新技巧。Ergon能源在电网接济系统部门的绩效管理方面所做的不停工作是行业超过的,并评释储能是配网资产管理的重大格局。从电网辅助系统中形成那样一个高分辨率数据的巨型数据集将为澳大汉诺威的能源存储系统未来的探讨和支出提供一个很好的数目支撑。

通过应用智能能源存储系统,通讯系统和绩效管理,Ergon能源能够很快,有效地给农村和边远的昆士合肥的客户延长现有的、紧要的供电系统的寿命。该电力公司近来也是澳大利亚国内选拔新技巧和费用储能行业的先行者。


Stephen理查德son是Ergon能源的技术立异工程师。他领导电网帮忙系统(GUSS)项目从进化到执行。他在电力行业测试和布署尖端的存储技术和可再生能源体系方面颇具10年的阅历。他卓殊关怀新技巧什么与电网互相效率,以及怎么样支持客户,越发是那一个农村和边远的客户。Richardson是澳大圣克鲁斯昆士徐州的登记标准工程师。

戴维 Ingram在此在此以前是Ergon
Energy的总工程师(技术革新)。他在电力供应行业具有领先15年的种种发电,输电和配电经验。他的严重性是将新技巧引入输配电互联网。Ingram拥有昆士兰政法大学变电站自动化专业博士学位,是澳大叔明翰昆士波特兰的挂号标准工程师,是IEEE的高级成员。

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