直流屏電源案例：國網張家口風光儲示範電站-220kV金陽變電站

項目名稱：國網張家口風光儲示範電站
模組型号：48V165V
項目類型：純超級電容器直流屏電源系統

安裝方式：電氣櫃安裝

一、項目介紹：
項目名稱：愛國網張家口風光儲示範電站

工程内容：超容系統安裝；運行安裝調試

二、設計原則
GB/T34870.1-2017 超級電容器 第一部分：總則
GB/T10963.3-2016 家用及類似場所用過電流保護斷路器第三
部分：
用于直流的斷路器
DL/T5044-2014 電力工程直流電源系統設計技術規程
DL/T459-2017 電力用直流電源設備

DL/T1392-2014 直流電源系統絕緣監測裝置技術條件

三、客戶問題概述
風光儲示範電站冬天溫度達到-20℃以下，對于常規的鉛酸電池類直流屏産品，在低溫環境中，使用性能大幅的下降，無法滿足現場的應用需求，同時鉛酸電池直流屏存在壽命短、現場維護成本較高等問題；爲解決上述問題，我公司提出使用超級電容器直流屏電源系統，爲客戶解決低溫性能差、壽命短、維護成本高的問題。

四、方案設計

4.1裝置方案設計
直流電源系統由超級電容器組，AC/DC模塊、DC/DC電源模塊和先進的CMS管理系統構成。系統具有本地操作界面和遠程通訊接口，可以實現本地和遠程監控。每一組電容和每一台變流器均具有獨立的保護，确保系統安全可靠，可以爲用電系統提供穩定的220V直流電源。
系統可接入兩交流電，經切換裝置後爲充電模塊供電，再由DC/DC變換器爲超級電容器模組充電。系統中各模塊都具有監控保護，且各監控單元受主監控的管理和控制：通過RS485通訊線将各監控單元采集的信息送給主監控統一管理。主監控可顯示系統中各種信息，用戶也可通過觸摸操作在主監控顯示屏上查詢系統信息。系統除綜合測量基礎單元外，還配有絕緣監測、開關量監測等功能單元，用來對直流系統進行全面監控。
4.4三維圖片

4.3裝置參數

4.4三維圖片

4.5應用效果

現場使用超級電容器直流屏後，在冬天運行時各類參數運行正常，裝置能夠正常的輸入輸出，滿足現場應用的需求。

圖2

創新型變電站直流電源的特點和優勢
a)徹底解決現有變電站直流系統，主要由于閥控密封鉛酸蓄電池組配置所造成的固有缺陷：
 •鈉鎳蓄電池組采用單體并聯N+1冗餘接線方式運行，
徹底解決蓄電池單體串接造成的嚴重問題：單隻故障造成整租故障！

每隻蓄電池内部出廠時，都配有完善、嚴謹的電池管理系統（BMS）：具備欠充、過充電預防措施，具備過壓、欠壓、過放電保護；蓄電池單體内部電芯如果出現故障，可自動退出，這不影響這隻蓄電池單體運行。

圖3

•具備完善的SOC（蓄電池實時保有容量）測記功能！可實時顯示SOC，這項功能非常重要，蓄電池組運行中，不需要對其進行核對性容量試驗！可通過蓄電池單體前面闆顯示SOC，避免了繁重的容量試驗所需工作！具備14天蓄電池單體運行參數（電壓、電流、SOC、溫度、報警狀态）記錄表（以EXCEL文本格式輸出）具備幹接點輸出。
蓄電池運行環境溫度爲-25~55℃，安裝點不用空調和通風措施。

由于蓄電池單體采用全封閉結構，上述參數不受環境溫度變化影響。

圖4

b)創新型直流電源裝置對直流母線電壓支撐作用
利用超級電容器組功率型儲能作用，可提供快速、瞬間大功率輸出：
例：當變電站大規模倒操作或站内交流電源故障、或者如失靈保護動作時，對直流母線有大功率供電需求：
500kV變電站500kV母線3/2接線，同時跳母線某側斷路器，計算需求DC230V、150A的沖擊容量，創新型直流電源可無縫銜接，毫秒級時段内滿足需求。
c)創新型直流電源運行接線方式：
1）參見圖一，與虛線左側原有直流電源并列運行，創新型直流電源處于熱備用方式，當虛線左側系統出現異常時，（母線電壓過低、或該系統故障全失電）創新型直流電源無延時自動投入。

2）替代原有直流電源，帶一段直流母線負荷，獨立運行。

圖5