項目介紹

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

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

背景

多年來，尼日利亞聯邦共和國一直積極投資于電網發電廠，但長期面臨成本高、線路損耗大以及輸電距離過長導致的不可控性問題。電網崩潰和侵蝕現象也屢見不鮮。 

目標

此前，尼日利亞國家劇院依賴國家電網和柴油發電機供電。這兩種電源不僅成本高昂，且由于電網供電不穩定，柴油發電機的碳排放量也大幅增加。該項目旨在減少電網能源消耗、縮短發電機運行時間、降低天然氣燃燒產生的碳排放，并提供不間斷的電力供應。

該系統將為伊甘穆國家劇院提供至少50%的電力需求，每年可減少550噸二氧化碳排放。發電廠采用三種電源混合供電，并通過升壓變壓器與11kV電網連接。白天優先使用光伏發電，夜間或輻照度低時使用儲能電池。當這兩種電源不可用時，發電機和電網將介入供電。

項目面臨的主要挑戰之一是光伏組件安裝空間不足。隨著儲能系統的成功安裝，未來需要提供足夠的組件安裝空間，以實現整個設施通過光伏+混合系統供電的目標。

項目描述-系統設計

液冷電池儲能系統（BESS）

BESS由電池簇、電池管理系統（BMS）、液冷系統、消防系統和集成機柜等關鍵組件組成，確保系統高效運行和安全性。

4.8MWh的儲能系統均勻分布在兩個2.4MWh的集裝箱中，每個集裝箱配備獨立的液冷系統以保持最佳工作溫度。

每個集裝箱包含7個電池簇（每個344kWh），每個電池簇由8個電池包和1個開關箱組成。

構網/跟網型（PCS）

PCS展示了強大的電網適配性，支持高/低壓，適用于多種能源場景。

在構網型場景中，PCS設定參數供其他同步機器（如光伏逆變器）同步跟隨適配。

在跟網型場景中，PCS能夠智能適應電網參數，電網處于待機模式，負載和充電功率由光伏逆變器和PCS負責。

能源管理系統（EMS）

EMS是優化能量流動、增強系統性能并實現與各種應用和能源系統無縫集成的核心單元。

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

EMS還具備強大的數據存儲能力，用于分析、故障排除和合規性檢查。

客戶收益

經濟效益和成本節約

盡管初期投資較大，但交流耦合光伏-儲能系統項目在運行后成本低廉，維護和運營費用低，長期來看非常具備經濟性。

系統通常在7-10年內回本，之后將長期產生綠色能源。與化石燃料相比，光伏發電的度電成本（LCOE）更低。

系統穩定性

光伏發電的不穩定性是一個主要挑戰，但通過大型電池儲能系統（BESS），可以在發電量下降時提供備用電力，確保負載持續運行。

就業創造

大型光伏+儲能系統項目需要大量投資和建設團隊，同時也需要大量人員進行日常運營和維護，創造了大量就業機會，推動了經濟發展。

能源獨立性

該項目為拉各斯市中心的商業中心（國家劇院）提供穩定、經濟的電力，減少了對電網的依賴，增強了能源獨立性，并創造了經濟機會。

減少溫室氣體排放

化石燃料發電的主要問題是釋放有害副產品，尤其是二氧化碳（CO2）。該項目旨在最大限度地減少化石燃料副產品的排放，減少對環境的破壞。

可再生能源發電

該系統利用光伏發電，展示了自然能源的豐富性。

結論

該微電網交流耦合電池儲能系統項目展示了大規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的功率轉換系統及儲能系統，該項目展示了光伏+儲能為國家藝術劇院提供50%電力負荷的潛力，減少了對化石燃料和國家電網的依賴。

建議

系統維護

國家劇院設施的安裝系統應得到持續良好的維護，以確保其能夠按設計壽命運行。管理層應為維護公司提供必要的支持。

公眾意識

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

通過該項目，尼日利亞國家劇院不僅實現了能源轉型，還為未來類似項目提供了寶貴的經驗和示范。