項(xiàng)目介紹

本次研究的交互式混合發(fā)電廠位于尼日利亞拉各斯的伊甘穆（Iganmu），是尼日利亞國(guó)家藝術(shù)劇院翻新工程的一部分。尼日利亞國(guó)家劇院是該國(guó)表演藝術(shù)的主要中心，坐落于拉各斯的伊甘穆蘇魯萊雷區(qū)。該建筑于1976年完工，由時(shí)任軍事國(guó)家元首奧盧塞貢·奧巴桑喬（Olusegun Obasanjo）為1977年的藝術(shù)與文化節(jié)（FESTAC）而建。2024年7月，總統(tǒng)博拉·蒂努布（Bola Tinubu）將國(guó)家藝術(shù)劇院更名為諾貝爾獎(jiǎng)得主沃萊·索因卡（Wole Soyinka）的名字以示紀(jì)念。

最初的設(shè)計(jì)方案為2.5MWp的光伏解決方案，但由于屋頂空間有限，最終實(shí)施了1.2MWp的光伏系統(tǒng)，并配套安裝了2.5MW的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（PCS）和4.8MWh的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)（BESS）。

背景

多年來，尼日利亞聯(lián)邦共和國(guó)一直積極投資于電網(wǎng)發(fā)電廠，但長(zhǎng)期面臨成本高、線路損耗大以及輸電距離過長(zhǎng)導(dǎo)致的不可控性問題。電網(wǎng)崩潰和侵蝕現(xiàn)象也屢見不鮮。 

目標(biāo)

此前，尼日利亞國(guó)家劇院依賴國(guó)家電網(wǎng)和柴油發(fā)電機(jī)供電。這兩種電源不僅成本高昂，且由于電網(wǎng)供電不穩(wěn)定，柴油發(fā)電機(jī)的碳排放量也大幅增加。該項(xiàng)目旨在減少電網(wǎng)能源消耗、縮短發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)間、降低天然氣燃燒產(chǎn)生的碳排放，并提供不間斷的電力供應(yīng)。

該系統(tǒng)將為伊甘穆國(guó)家劇院提供至少50%的電力需求，每年可減少550噸二氧化碳排放。發(fā)電廠采用三種電源混合供電，并通過升壓變壓器與11kV電網(wǎng)連接。白天優(yōu)先使用光伏發(fā)電，夜間或輻照度低時(shí)使用儲(chǔ)能電池。當(dāng)這兩種電源不可用時(shí)，發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)將介入供電。

項(xiàng)目面臨的主要挑戰(zhàn)之一是光伏組件安裝空間不足。隨著儲(chǔ)能系統(tǒng)的成功安裝，未來需要提供足夠的組件安裝空間，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)設(shè)施通過光伏+混合系統(tǒng)供電的目標(biāo)。

項(xiàng)目描述-系統(tǒng)設(shè)計(jì)

液冷電池儲(chǔ)能系統(tǒng)（BESS）

BESS由電池簇、電池管理系統(tǒng)（BMS）、液冷系統(tǒng)、消防系統(tǒng)和集成機(jī)柜等關(guān)鍵組件組成，確保系統(tǒng)高效運(yùn)行和安全性。

4.8MWh的儲(chǔ)能系統(tǒng)均勻分布在兩個(gè)2.4MWh的集裝箱中，每個(gè)集裝箱配備獨(dú)立的液冷系統(tǒng)以保持最佳工作溫度。

每個(gè)集裝箱包含7個(gè)電池簇（每個(gè)344kWh），每個(gè)電池簇由8個(gè)電池包和1個(gè)開關(guān)箱組成。

構(gòu)網(wǎng)/跟網(wǎng)型（PCS）

PCS展示了強(qiáng)大的電網(wǎng)適配性，支持高/低壓，適用于多種能源場(chǎng)景。

在構(gòu)網(wǎng)型場(chǎng)景中，PCS設(shè)定參數(shù)供其他同步機(jī)器（如光伏逆變器）同步跟隨適配。

在跟網(wǎng)型場(chǎng)景中，PCS能夠智能適應(yīng)電網(wǎng)參數(shù)，電網(wǎng)處于待機(jī)模式，負(fù)載和充電功率由光伏逆變器和PCS負(fù)責(zé)。

能源管理系統(tǒng)（EMS）

EMS是優(yōu)化能量流動(dòng)、增強(qiáng)系統(tǒng)性能并實(shí)現(xiàn)與各種應(yīng)用和能源系統(tǒng)無縫集成的核心單元。

EMS具有用戶友好的使用界面，用于監(jiān)控電池的充電狀態(tài)（SOC）、健康狀態(tài)（SOH）和能量流動(dòng)，確保系統(tǒng)性能最優(yōu)并最大化能源利用。

EMS還具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，用于分析、故障排除和合規(guī)性檢查。

客戶收益

經(jīng)濟(jì)效益和成本節(jié)約

盡管初期投資較大，但交流耦合光伏-儲(chǔ)能系統(tǒng)項(xiàng)目在運(yùn)行后成本低廉，維護(hù)和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低，長(zhǎng)期來看非常具備經(jīng)濟(jì)性。

系統(tǒng)通常在7-10年內(nèi)回本，之后將長(zhǎng)期產(chǎn)生綠色能源。與化石燃料相比，光伏發(fā)電的度電成本（LCOE）更低。

系統(tǒng)穩(wěn)定性

光伏發(fā)電的不穩(wěn)定性是一個(gè)主要挑戰(zhàn)，但通過大型電池儲(chǔ)能系統(tǒng)（BESS），可以在發(fā)電量下降時(shí)提供備用電力，確保負(fù)載持續(xù)運(yùn)行。

就業(yè)創(chuàng)造

大型光伏+儲(chǔ)能系統(tǒng)項(xiàng)目需要大量投資和建設(shè)團(tuán)隊(duì)，同時(shí)也需要大量人員進(jìn)行日常運(yùn)營(yíng)和維護(hù)，創(chuàng)造了大量就業(yè)機(jī)會(huì)，推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

能源獨(dú)立性

該項(xiàng)目為拉各斯市中心的商業(yè)中心（國(guó)家劇院）提供穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的電力，減少了對(duì)電網(wǎng)的依賴，增強(qiáng)了能源獨(dú)立性，并創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)機(jī)會(huì)。

減少溫室氣體排放

化石燃料發(fā)電的主要問題是釋放有害副產(chǎn)品，尤其是二氧化碳（CO2）。該項(xiàng)目旨在最大限度地減少化石燃料副產(chǎn)品的排放，減少對(duì)環(huán)境的破壞。

可再生能源發(fā)電

該系統(tǒng)利用光伏發(fā)電，展示了自然能源的豐富性。

結(jié)論

該微電網(wǎng)交流耦合電池儲(chǔ)能系統(tǒng)項(xiàng)目展示了大規(guī)模可再生能源部署的可行性和效益。通過1.2MWp的光伏容量和2.5MW/4.8MWh的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及儲(chǔ)能系統(tǒng)，該項(xiàng)目展示了光伏+儲(chǔ)能為國(guó)家藝術(shù)劇院提供50%電力負(fù)荷的潛力，減少了對(duì)化石燃料和國(guó)家電網(wǎng)的依賴。

建議

系統(tǒng)維護(hù)

國(guó)家劇院設(shè)施的安裝系統(tǒng)應(yīng)得到持續(xù)良好的維護(hù)，以確保其能夠按設(shè)計(jì)壽命運(yùn)行。管理層應(yīng)為維護(hù)公司提供必要的支持。

公眾意識(shí)

教育員工和公眾了解光伏和節(jié)能的好處至關(guān)重要，將幫助用戶更好地使用安裝的系統(tǒng)。

通過該項(xiàng)目，尼日利亞國(guó)家劇院不僅實(shí)現(xiàn)了能源轉(zhuǎn)型，還為未來類似項(xiàng)目提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和示范。