1、光伏儲能電站總體技術方案目錄1 .概述32 .設計標準53 .儲能電站（配合光伏并網發(fā)電）方案73.1 系統(tǒng)架構73.2 光伏發(fā)電子系統(tǒng)83.3 儲能子系統(tǒng)9331儲能電池組93.3.2電池管理系統(tǒng)（BMS）113.4 并網控制子系統(tǒng)143.5 儲能電站聯合控制調度子系統(tǒng)154 .儲能電站（系統(tǒng)）整體發(fā)展前景171?概述大容M電池儲能系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應用已有20多年的歷史，早期主要用于孤立電網的調頻、熱備用、調壓和備份等。電池儲能系統(tǒng)在新能源并網中的應用，國外也已開展了一定的研究。上世紀90年代末德國在Herne1MW的光伏電站和Bocholt2MW的風電場分別配置了容M為1.2MWh的電池

2、儲能系統(tǒng)，提供削峰、不中斷供電和改善電能質M功能。從2003年開始，日本在Hokkaido30.6MW風電場安裝了6MW/6MWh的全銳液流電池（VRB）儲能系統(tǒng)，用于平抑輸出功率波動。2009年英國EDF電網將600kW/200kWh鋰離子電池儲能系統(tǒng)配置在東部一個11KV配電網STATCOM中，用于潮流和電壓控制，有功和無功控制?？傮w來說，儲能電站（系統(tǒng)）在電網中的應用目的主要考慮“負荷調節(jié)、配合新能源接入、彌補線損、功率補償、提高電能質量、孤網運行、削峰填谷”等幾大功能應用。比如：削峰填谷，改善電網運行曲線，通俗一點解釋，儲能電站就像一個儲電銀行，可以把用電低谷期富余的電儲存起來，在用電

3、高峰的時候再拿出來用，這樣就減少了電能的浪費；此外儲能電站還能減少線損，增加線路和設備使用專命；優(yōu)化系統(tǒng)電源布局，改善電能質而儲能電站的綠色優(yōu)勢則主要體現在：科學安全，建設周期短；綠色環(huán)保，促進環(huán)境友好；集約用地，減少資源消耗等方面。配電用電發(fā)電輸電匚配電變電笛電峨,崎煲荷銅節(jié).平洛祈能潭彌補線捉日勺望*樓、提兩穩(wěn)定性光伏+儲能系統(tǒng)，提高了用戶自發(fā)自用率，帶來更大的收益15kWh圖一光伏發(fā)電系統(tǒng)這是傳統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)示意圖，5KW的系統(tǒng)，一天發(fā)電20度，有10度電是供給用片使用的，自發(fā)自用的比列就是10/20二50書圖二光伏+儲能發(fā)電系統(tǒng)這是加了儲能的光伏發(fā)電系統(tǒng)，光伏發(fā)電同樣是20度，10度供

4、給用尸使用,另外有4度電存入蓄電池，當用尸需要的時候將這4度電釋放出來供用尸使用，那么自發(fā)自用的比列就變成了4+10/20二70%。光伏+儲能系統(tǒng)實現削峰填谷，提高自用比列，帶來更大的收益.，一光伏發(fā)電，一能重削誠，充電光伏+儲能系統(tǒng)，削峰填谷功能可以最大化光伏自用，系統(tǒng)可檢測負載消耗,在高自發(fā)電高峰時將富裕電M充入電池，發(fā)電低谷時釋放供應負載，從而也達到了提發(fā)自用的比列，最大化用片的收益。2?設計標準GB21966-2008鋰原電池和蓄電池在運輸中的安全要求GJB4477-2002鋰離子蓄電池組通用規(guī)范QC/T743-2006電動汽車用鋰離子蓄電池GB/T12325-2008電能質量供電電壓

5、偏差GB/T12326-2008電能質量電壓波動和閃變GB/T14549-1993電能質量公用電網諧波GB/T15543-2008電能質量三相電壓不平衡GB/T2297-1989太陽光伏能源系統(tǒng)術語DL/T527-2002靜態(tài)繼電保護裝置逆變電源技術條件GB/T13384-2008機電產品包裝通用技術條件GB/T14537-1993GB/T14598.27-2008量:度繼電器和保護裝置的沖擊與碰撞試驗量:度繼電器和保護裝置第27部分：產品安全要求DLJT478-2001靜態(tài)繼電保護及安全自動裝置通用技術條件GBZT191-2008包裝儲運圖示標志GB/T2423.1-2008電工電子產品環(huán)境

6、試驗第2部分：試驗方法試驗A:低溫GB/T2423.2-2008電工電子產品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗B:高溫GB/T2423.3-2006Cab:恒定濕熱試驗電工電子產品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗GB/T2423.8-1995Ed:自由跌落GB/T2423.10-2008驗Fc：振動（正弦）GB4208-2008GB/T17626-2006GB14048.1-2006電工電子產品環(huán)境試驗電工電子產品環(huán)境試驗外殼防護等級（IP代碼）電磁兼容試驗和測M技術低壓開關設備和控制設備第第2部分:試驗方法試驗第2部分：試驗方法試1部分：總則GB7947-2006或數字標識人機界面標志標識的基本和

7、安全規(guī)則導體的顏色GB8702-88電磁輻射防護規(guī)定DL/T5429-2009電力系統(tǒng)設計技術規(guī)程DLTT5136-2001火力發(fā)電廠、變電所二次接線設計技術規(guī)程DLJT620-1997交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合DLTT621-1997交流電氣裝置的接地GB50217-2007電力工程電纜設計規(guī)范GB2900.11-1988蓄電池名詞術語IEC61427-2005求和試驗方法光伏系統(tǒng)（PVES）用二次電池和蓄電池組一般要Q/GDW564-2010儲能系統(tǒng)接入配電網技術規(guī)定QC/T743-2006電動汽車用鋰離子蓄電池GB/T18479-2001地面用光伏（PV）發(fā)電系統(tǒng)概述和導則GB/

8、T19939-2005光伏系統(tǒng)并網技術要求GB/T20046-2006光伏（PV）系統(tǒng)電網接口特性GB2894安全標志（neqISO3864：1984）GB16179安全標志使用導則GB/T178830.2S和0.5S級靜止式交流有功電度表DLJT448能計M裝置技術管理規(guī)定DL/T614多功能電能表DL/T645多功能電能表通信協議DL/T5202電能M計M系統(tǒng)設計技術規(guī)程SJ/T11127光伏（PV）發(fā)電系統(tǒng)過電壓保護一導則IEC61000-4-30電磁兼容第4-30部分試驗和測M技術一一電能質MIEC60364-7-712建筑物電氣裝置第7-712部分：特殊裝置或場所的要求太陽光伏（PV

9、）發(fā)電系統(tǒng)3.儲能電站（配合光伏并網發(fā)電）方案3.1 系統(tǒng)架構在本方案中，儲能電站（系統(tǒng)）主要配合光伏并網發(fā)電應用，因此，整個系統(tǒng)是包括光伏組件陣列、光伏控制器、電池組、電池管理系統(tǒng)（BMS）、逆變器以及相應的儲能電站聯合控制調度系統(tǒng)等在內的發(fā)電系統(tǒng)。系統(tǒng)架構圖如下：光伏組件光伏控制器RS485并網逆變器電網監(jiān)控主機tL儲能電站（配合光伏并網發(fā)電應用）架構圖1、 光伏組件陣列利用太陽能電池板的光伏效應將光能轉換為電能，然后對鋰電池組充電，通過逆變器將宜流電轉換為交流電對負載進行供電；2、 智能控制器根據日照強度及負載的變化，不斷對蓄電池組的工作狀態(tài)進行切換和調節(jié)：一方面把調整后的電能宜接送往宜

10、流或交流負載。另一方面把多余的電能送往蓄電池組存儲。發(fā)電M不能滿足負載需要時，控制器把蓄電池的電能送往負載，保證了整個系統(tǒng)工作的連續(xù)性和穩(wěn)定性；4、 并網逆變系統(tǒng)由幾臺逆變器組成，把蓄電池中的宜流電變成標準的380V市電接入用六側低壓電網或經升壓變壓器送入高壓電網。5、 鋰電池組在系統(tǒng)中同時起到能M調節(jié)和平衡負載兩大作用。它將光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的電能轉化為化學能儲存起來，以備供電不足時使用。3?2光伏發(fā)電子系統(tǒng)3.3儲能子系統(tǒng)值電站螯ft3.3.1 儲能電池組（1）電池選型原則作為配合光伏發(fā)電接入，實現削峰填谷、負荷補償，提高電能質M應用的儲能電站，儲能電池是非常重要的一個部件，必須滿足以下要求

11、：容易實現多方式組合，滿足較高的工作電壓和較大工作電流；電池容M和性能的可檢測和可診斷，使控制系統(tǒng)可在預知電池容M和性能的情況下實現對電站負荷的調度控制；高安全性、可靠性：在正常使用情況下，電池正常使用專命不低于15年；在極限情況下，即使發(fā)生故障也在受控范圍，不應該發(fā)生爆炸、燃燒等危及電站安全運行的故障；具有良好的快速響應和大倍率充敖電能力，一般要求5-10倍的充放電能力；較高的充放電轉換效率；易于安裝和維護；具有較好的環(huán)境適應性，較寬的工作溫度范圍；符合環(huán)境保護的要求，在電池生產、使用、回收過程中不產生對環(huán)境的破壞和污染；(2)主要電池類型比較表?幾種電池性能比較鈉硫電池全帆液流電池確酸鐵鋰

12、電池閥控鉛酸電池現有應用規(guī)模等級100kW-34MW5kW6MWkWMWkW-MW比較適合的應用場合大規(guī)模削峰填谷、平抑可再生能源發(fā)電波動大規(guī)模削峰填谷、平抑可再生能源發(fā)電波動可選擇功率型或能量型，適用范圍廣泛大規(guī)模削峰填谷、平抑可再生能源發(fā)電波動安全性不口過充電；鈉、硫的滲漏，存在潛在安全隱患安全需要單體監(jiān)控，安全性能已啟較大突破安全性可接受，但廢舊鉛酸蓄電池嚴重污染土壤和水源育抗密度100-700Wh/kg-120-150Wh/kg30-50Wh/kg倍率特性5-10C1.5C5-15C0.1-1C轉換效率95%70%95%80%壽命2500次15000次2000次300次成本23000元

13、/kWh15000元/kWh3000元/kWh700元/kWh資源和環(huán)保資源豐富；存在一定的環(huán)境風險資源豐富資源豐富；環(huán)境友好資源豐富；存在一定的環(huán)境風險MW級系統(tǒng)占地150-200平米/MW800-1500平米/MW100-150平米/MW(h)150-200平米MW關注點安全、一致性、成本可靠性、成熟性、成本一性一致性、壽命(3)建議方案從初始投資成本來看，鋰離子電池有較強的競爭力，鈉硫電池和全銳液流電池未形成產業(yè)化，供應渠道受限，較昂貴。從運營和維護成本來看，鈉硫需要持續(xù)供熱，全帆液流電池需要泵進行流體控制，增加了運營成本，而鋰電池幾乎不需要維護。根據國內外儲能電站應用現狀和電池特點，建

14、議儲能電站電池選型主要為磷酸鐵鋰電池。3.3.2 電池管理系統(tǒng)(BMS)(1)電池管理系統(tǒng)的要求在儲能電站中，儲能電池往往由幾十串甚至幾百串以上的電池組構成。由于電池在生產過程和使用過程中，會造成電池內阻、電壓、容M等參數的不一致。這種差異表現為電池組充滿或放完時串聯電芯之間的電壓不相同，或能M的不相同。這種情況會導致部分過充，而在放電過程中電壓過低的電芯有可能被過放，從而使電池組的離散性明顯增加，使用時更容易發(fā)生過充和過放現象，整體容M急劇下降，整個電池組表現出來的容M為電池組中性能最差的電池芯的容M,最終導致電池組提前失效。因此，對于磷酸鐵鋰電池電池組而言，均衡保護電路是必須的。當然，鋰電

15、池的電池管理系統(tǒng)不僅僅是電池的均衡保護，還有更多的要求以保證鋰電池儲能系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運行。(2)電池管理系統(tǒng)BMS的具體功能 基本保護功能/單體電池電壓均衡功能此功能是為了修正串聯電池組中由于電池單體自身工藝差異引起的電壓、或能M的離散性，避免個別單體電池因過充或過放而導致電池性能變差甚至損壞情況的發(fā)生，使得所有個體電池電壓差異都在一定的合理范圍內。要求各節(jié)電池之間誤差小于!30mvo/電池組保護功能單體電池過壓、欠壓、過溫報警，電池組過充、過放、過流報警保護，切斷等。 數據采集功能采集的數據主要有：單體電池電壓、單體電池溫度(實際為每個電池模組的溫度)、組端電壓、充放電電流，計算得到蓄電池內

16、阻。通訊接口:采用數字化通訊協議IEC61850O在儲能電站系統(tǒng)中，需要和調度監(jiān)控系統(tǒng)進行通訊，上送數據和執(zhí)行指令。 診斷功能BMS應具有電池性能的分析診斷功能，能根據實時測M蓄電池模塊電壓、充放電電流、溫度和單體電池端電壓、計算得到的電池內阻等參數，通過分析診斷模型，得出單體電池當前容M或剩余容M（SOC）的診斷，單體電池健康狀態(tài)（SOH）的診斷、電池組狀態(tài)評估，以及在放電時當前狀態(tài)下可持續(xù)放電時間的估算。根據電動汽車相關標準的要求鋰離子蓄電池總成通用要求（目前儲能電站無相關標準），對剩余容M（SOC）的診斷精度為5%,對健康狀態(tài)（SOH）的診斷精度為8%0 熱管理鋰電池模塊在充電過程中，將

17、產生大M的熱能，使整個電池模塊的溫度上升,因而，BMS應具有熱管理的功能。 故隙診斷和容錯若遇異常，BMS應給出故障診斷告警信號，通過監(jiān)控網絡發(fā)送給上層控制系統(tǒng)。對儲能電池組每串電池進行實時監(jiān)控，通過電壓、電流等參數的監(jiān)測分析，計算內阻及電壓的變化率，以及參考相對溫升等綜合辦法，即時檢查電池組中是否有莫些已壞不能再用的或可能很快會壞的電池，判斷故障電池及定位，給出告警信號，并對這些電池采取適當處理措施。當故障積累到一定程度，而可能出現或開始出現惡性事故時，給出重要告警信號輸出、并切斷充放電回路母線或者支路電池堆，從而避免惡性事故發(fā)生。采用儲能電池的容錯技術，如電池旁路或能M轉移等技術，當莫一單

18、體電池發(fā)生故障時，以避免對整組電池運行產生影響。管理系統(tǒng)對系統(tǒng)自身軟硬件具有自檢功能，即使器件損壞，也不會影響電池安全。確保不會因管理系統(tǒng)故障導致儲能系統(tǒng)發(fā)生故障，甚至導致電池損壞或發(fā)生惡性事故。建議方案均衡保護技術建議能M轉移法（儲能均衡）。 其它保護技術對于電池的過壓、欠壓、過流等故障情況，采取了切斷回路的方式進行保護。對瞬間的短路的過流狀態(tài)，過流保護的延時時間一般至少要幾百微秒至毫秒，而短路保護的延時時間是微秒級的，幾乎是短路的瞬間就切斷了回路，可以避免短路對電池帶來的巨大損傷。器件在母線回路中一般采用快速熔斷器，在各個電池模塊中，采用高速功率電子實現快速切斷。 蓄電池在線容量評估SOC

19、在測M動態(tài)內阻和真值電壓等基礎上，利用充電特性與放電特性的對應關系，采用多種模式分段處理辦法，建立數學分析診斷模型，來測M剩余電MSOCo分析鋰電池的放電特性，基于積分法采用動態(tài)更新電池電M的方法，考慮電池自放電現象，對電池的在線電流、電壓、放電時間進行測預測和計算電池在不同放電情況下的剩余電并根據電池的使用時間和環(huán)境溫度對電M預測進行校正，給出剩余電MSOC的預測值。為了解決電池電M變化對測M的影響，可采用動態(tài)更新電池電M的方法，即使用上一次所放出的電M作為本次放電的基準電這樣隨著電池的使用，電池電M減小體現為基準電M的減??；同時基準電M還需要根據外界環(huán)境溫度變化進行相應修正。 蓄電池健康狀

20、態(tài)評估SOH對鋰電池整個專命運行曲線充放電特性的對應關系分析，進行曲線擬合和比對,得出蓄電池健康狀態(tài)評估值SOH,同時根據運行環(huán)境對評估值進行修正。 蓄電池組的熱管理在電池選型和結構設計中應充分考慮熱管理的設計。圓柱形電芯在排布中的透氣孔設計及鋁殼封裝能幫助電芯更好的散熱，可有效防鼓，保證穩(wěn)定。BMS含有溫度檢測，對電池的溫度進行監(jiān)控，如果溫度高于保護值將開啟風機強制冷卻，若溫度達到危險值，該電池堆能自動退出運行。3.4并網控制子系統(tǒng)本子系統(tǒng)包括儲能電站內將宜流電變換成交流電的設備。用于將電能變換成適合于電網使用的一種或多種形式的電能的電氣設備。最大功率跟蹤控制器、逆變器和控制器均可屬于本子系

21、統(tǒng)的一部分。(1)大功率PCS拓撲設計原則 符合大容M電池組電壓等級和功率等級； 結構簡單、可靠穩(wěn)定，功率損耗低； 能夠靈活進行整流逆變雙向切換運行； 采用常規(guī)功率開關器件，設計模塊化、標準化； 并網諧波含M低，濾波簡單；發(fā)展現狀低壓等級（2kV以下）電池組的PCS系統(tǒng)早期一般是采用基于多重化技術的多脈波變換器，功率管采用品閘管或GTOo隨著新型電池技術的出現、功率器件和拓撲技術的發(fā)展，較高電壓等級（5kV6kV）的電池組的PCS系統(tǒng)一般采用多電平技術，功率管采用IGCT或IGBT串聯。另外一種方案是采用DC/DC+DC/AC兩級變換結構，通過DC/DC先將電池組輸出升壓，再通過DC/AC逆變

22、。適合大功率電池應用的DC/DC變換器拓撲主要采用非隔離型雙向Buck/Boost電路，多模塊交錯并聯實現擴容；DC/AC部分主要包括多重化、多電平、交錯并聯等大功率變流技術，以降低并網諧波，簡化并網接口。建議方案大容M電池儲能系統(tǒng)可采用電壓源型PCS,并聯接入電網，PCS設計成四象限運行，能獨立的進行有功、無功控制。目前電池組電壓等級一般低于2kV,大容M電池儲能系統(tǒng)具有低壓大電流特點。考慮兩級變換結構損耗大，建議采用單級DC/AC變換結構，通過升壓變接入電網。利用多變流器單元并聯技術進行擴容，采用移相載波調制和環(huán)流抑制實現單元間的功率均分。結構簡單、易控制、模塊化、容錯性好和效率iWjo（

23、2） PCS控制策略控制要求 高效安全電池充放電； 滿足電網相關并網導則； 進行有功、無功獨立調節(jié)； 能夠適應電網故障運行。研究現狀國內外對分布式發(fā)電中并網變流器控制策略已經展開了廣泛研究，常采用雙閉環(huán)控制，外環(huán)根據控制目標的不同，提出了PQ控制、下垂控制、虛擬同步機控制等，內環(huán)一般采用電流環(huán)，提出了自然坐標系、靜止坐標系和同步坐標系下的控制策略。電池儲能系統(tǒng)PCS控制除了滿足常規(guī)的并網變流器要求，更重要的要滿足電池充放電要求，尤其是電網故障情況下的控制。建議方案 采用多目標的變流器控制策略，一方面精確控制充放電過程中的電壓、電流，確保電池組高效、安全充放電；另一方面根據調度指令，進行有功、無

24、功控制。 低電壓穿越能力強，逆變器對電網電壓應始終工作在恒流工作模式，輸出端壓跟隨市電，可以在很低電壓下運行，甚至在輸出端短路時仍可輸出，此時逆變器保持額定的輸出電流不變。 實現電網故障狀態(tài)下電池儲能系統(tǒng)緊急控制，以及電網恢復后電池儲能系統(tǒng)的重新同步控制。3.5儲能電站聯合控制調度子系統(tǒng)常規(guī)的儲能電站控制系統(tǒng)使用的產品來自于不同的供應商。幾乎每個產品供應商都具有一套自己的標準，整個儲能電站里運行的規(guī)約就可能達到好幾種。于是當一個儲能電站需要將不同廠商的產品集成到一個系統(tǒng)時，就不得不花很大的代價做通信協議轉換裝置，這樣做一方面增加了系統(tǒng)的復雜性降低了可靠性，另一方面增加了系統(tǒng)成本和維護的復雜性。

25、因此本方案建議采用基于IEC61850的系統(tǒng)方案。IEC61850是關于變電站自動化系統(tǒng)的通訊網絡和系統(tǒng)的國際標準。制定IEC61850主要目的就是使不同制造廠商的產品具有互操作性，使它們可以方便地集成到一個系統(tǒng)中去，能夠在各種自動化系統(tǒng)內部準確、快速地交換數據，實現無縫集成和互操作。由于聯合發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)采用IEC61850協議，所以在儲能電站也采用基于IEC61850的控制系統(tǒng)有利于處理并傳送從儲能電站控制系統(tǒng)到聯合發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)各種實時信息。儲能電站控制系統(tǒng)采用模塊化、功能集成的設計思想，分為系統(tǒng)層和設備層兩層結構，全站監(jiān)控雙網采用100M光纖以太網作為通信網絡，采用星型網絡結構。系

26、統(tǒng)層配置：系統(tǒng)層主要實現實時數據采集、與聯合發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)通信等功能。實時數據采集通過子系統(tǒng)的智能組件從功率調節(jié)系統(tǒng)、電池系統(tǒng)、配電系統(tǒng)獲取數據,這些數據包括電池容M、線路狀態(tài)、電流、有功功率、無功功率、功率系數和平均值。與聯合發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)通信：在儲能電站和變電站之間鋪設光纖，將儲能電站的實時數據、故障信息等上傳到聯合發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)；同時接受聯合發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)的控制命令。設備層配置設備層由電池管理系統(tǒng)（BMS）及其智能組件、能M管理系統(tǒng)（PCS）及其智能組件、配電系統(tǒng)保護測控裝置等。 電池管理系統(tǒng)（BMS）及其智能組件：電池管理系統(tǒng)（BMS）對整個儲能系統(tǒng)的安全運行、儲能系統(tǒng)控制策略的選擇、充電模式的選擇以及運營成本都有很大的影響。電池管理系統(tǒng)無論是在電池的充電過程還是放電過程，都要可靠的完成電池狀態(tài)的實時監(jiān)控和故障診斷。并通過智能組件將相關信息轉化為IEC61850協議通過光以太網上送到監(jiān)控系統(tǒng)，以便采用更加合理的控制策略，達到有效且高效使用電池的目的。 能M管理系統(tǒng)（PCS）及其智能組件：能M管理系統(tǒng)（PCS）實現對電池充放電的控制，滿足儲能系統(tǒng)并