500kW/1000kWh儲能系統(tǒng)技術(shù)方案2016-10-09V0目錄TOC\o"1-5"\h\z1系統(tǒng)介紹 2\o"CurrentDocument"方案背景 2\o"CurrentDocument"儲能系統(tǒng)配置 32系統(tǒng)設(shè)計 5\o"CurrentDocument"設(shè)計原則 5\o"CurrentDocument"系統(tǒng)配置 5儲能電池集裝箱配置布局 53系統(tǒng)部件特性 6\o"CurrentDocument"LFP電芯 6\o"CurrentDocument"LFP電池特性曲線 6\o"CurrentDocument"技術(shù)指標(biāo) 6\o"CurrentDocument"儲能電池系統(tǒng) 7\o"CurrentDocument"系統(tǒng)組成 7儲能電池系統(tǒng)連接示意圖 8儲能電池系統(tǒng)技術(shù)參數(shù) 8\o"CurrentDocument"電池管理系統(tǒng)（BMS） 9\o"CurrentDocument"主要特點 10BMS通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 10\o"CurrentDocument"儲能變流器 10\o"CurrentDocument"主要特點 11\o"CurrentDocument"電路示意圖 11\o"CurrentDocument"技術(shù)指標(biāo) 11\o"CurrentDocument"監(jiān)控系統(tǒng)（EMS） 13\o"CurrentDocument"主要特點 14\o"CurrentDocument"技術(shù)指標(biāo) 14\o"CurrentDocument"輔助系統(tǒng) 14\o"CurrentDocument"消防系統(tǒng) 14\o"CurrentDocument"溫控系統(tǒng) 15系統(tǒng)介紹方案背景儲能技術(shù)是現(xiàn)代能源體系“發(fā)-輸-配-用-儲”中的壓軸一環(huán)，將儲能電站用于用戶側(cè)，可以提高電網(wǎng)的電能質(zhì)量，增強電網(wǎng)的供電可靠性。儲能技術(shù)對于工業(yè)用戶的主要應(yīng)用如下：參與電力需求側(cè)響應(yīng)用戶通過配置一定規(guī)模的儲能，可主動參與電網(wǎng)的需求側(cè)響應(yīng)。一方面可以獲得參與需求側(cè)響應(yīng)的獎勵機(jī)制，另一方面也可以改變自己的用電習(xí)慣，消減自身高峰負(fù)荷，節(jié)約用電成本。削峰填谷具有明顯峰谷差價的工商業(yè)用戶，通過安裝儲能系統(tǒng)，在電價低谷的時候充電，在電價高峰的時候放電，賺取峰谷差價，節(jié)約用電成本。需量管理工商業(yè)用戶安裝儲能系統(tǒng)，可減少變壓器增容的投資成本；儲能系統(tǒng)在用電高峰時放電，可消減用戶用電峰值，減少容量費，節(jié)約用電成本。電壓支撐等電能質(zhì)量改善對用電要求穩(wěn)定和電能質(zhì)量要求高的工商業(yè)用戶，通過配置儲能系統(tǒng)作為支撐電源，能夠改善因電壓跌落、頻率波動、臨時性斷電等電能質(zhì)量問題，挽回因斷電、電能質(zhì)量不穩(wěn)而使生產(chǎn)線停產(chǎn)造成的損失。應(yīng)急電源儲能系統(tǒng)能夠支撐大功率穩(wěn)定運行達(dá)幾個小時甚至十幾個小時。對于生產(chǎn)連續(xù)性要求高、信息、安全領(lǐng)域的用戶，通過配置一定規(guī)模的儲能系統(tǒng)，可以提供高質(zhì)量、不間斷的電源，保證生產(chǎn)的穩(wěn)定。1.2儲能系統(tǒng)配置500kW/1000kWh,采用集裝箱式儲能系統(tǒng)，每個集裝箱儲能系統(tǒng)容量大小為500kW/1000kWh。表2-1500kW/1000kWh系統(tǒng)主要設(shè)備清單設(shè)備規(guī)格數(shù)量備注電池系統(tǒng)1000kWh1套包括電池組串和電池管理系統(tǒng)雙向變流器500kW1臺集裝箱40英尺1個(12192*2438*2896mm)監(jiān)控系統(tǒng)就地監(jiān)控1套輔助系統(tǒng)消防、溫控、配電、照明、接地1套包括集裝箱內(nèi)消防系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、接地系統(tǒng)等本方案以秉持科學(xué)安全，綠色環(huán)保，集約用地的原則進(jìn)行設(shè)計，縮減客戶建設(shè)周期，促進(jìn)環(huán)境友好發(fā)展。系統(tǒng)采用可移動集裝箱式模塊化設(shè)計，易安裝、運輸、維護(hù)和系統(tǒng)擴(kuò)容。電池集裝箱系統(tǒng)由比能量高、成本低廉、安全無污染的磷酸鐵鋰式儲能電池單元以一定的串并聯(lián)方式進(jìn)行連接，配比先進(jìn)的電池管理系統(tǒng)組成，靈活、可靠，易擴(kuò)展升級。此外，電池集裝箱還有如下特點：全方位、多層次的電池保護(hù)策略、故障隔離措施，高安全性；集裝箱內(nèi)配置自動火災(zāi)報警及自動滅火系統(tǒng)，并具有聲光報警和上傳功能，可有效保障極端情況下的防火要求；集裝箱內(nèi)配置智能溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，內(nèi)部設(shè)備工作環(huán)境受外部環(huán)境影響小，系統(tǒng)應(yīng)用地域廣泛；集裝箱內(nèi)安裝網(wǎng)絡(luò)攝像頭和紅外距離感應(yīng)器，用于實時監(jiān)控和安全防護(hù)；開放式以太網(wǎng)接口設(shè)計，可提供便捷的通訊接口；系統(tǒng)設(shè)計2.1設(shè)計原則1、按系統(tǒng)每天循環(huán)1次，規(guī)定電池充放電大于50%為一次循環(huán)，目前可為客戶提供運行時間為10年的儲能系統(tǒng)；2、儲能系統(tǒng)保證10年的定義為，客戶按第1條正常使用10年時，儲能系統(tǒng)可釋放額定容量80%的電量；3、本設(shè)計默認(rèn)客戶提出的輸出功率要求是并網(wǎng)點的功率；4、本方案采用500kW變流器，變流器直流額電壓范圍500Vdc—800Vdc,交流側(cè)最大效率98.2%,可110%過載運行；5、儲能變流器交流輸出通過變壓器連接電網(wǎng)；6、儲能集裝箱內(nèi)部設(shè)備（溫控、照明、監(jiān)控等）用電方式可根據(jù)需求選擇自取電或單獨取電模式;2.2系統(tǒng)配置2.2.1儲能電池集裝箱配置布局儲能系統(tǒng)集裝箱配置儲能變流器、電池系統(tǒng)、一套消防系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、BMS監(jiān)控柜，以保證儲能電池系統(tǒng)的正常運行。圖2-1電池集裝箱配置布局圖

33系統(tǒng)部件特性LFP電芯本方案選用的LFP鋰電池（120Ah/3.2V）具有比能量高、循環(huán)壽命大于4500次、成本低、安全無污染等特點，已廣泛應(yīng)用于儲能系統(tǒng)。LFP電池特性曲線CyleUfe@)25℃y1C/1C2000 3000Cyclejndex5000CyleUfe@)25℃y1C/1C2000 3000Cyclejndex5000圖3-1容量特性曲線技術(shù)指標(biāo)表3-1 LEP電芯技術(shù)指標(biāo)序號項目規(guī)格備注1電芯類型LFP2額定電壓（V）3.203額定容量（Ah）1204額定充電電流（A）635最大充電電流（A）150

6額定放電電流（A）637最大放電電流（A）1508電壓范圍（丫）2.5?3.659循環(huán)次數(shù)（次）>40001C/4.15V@25℃SOCatEndofLife80%10自放電（％/年）3@SOC25%11自放電（％/2年）5@SOC25%12尺寸（W*D*Hmm）173.9*48.0*17013重量（Kg）2.82014形變量（mm）0.1?0.215存儲溫度范圍（℃）-40?6016工作溫度范圍（℃）-30?6017濕度（％）<95%18認(rèn)證UN38.3/UL1642/IEC621333.2儲能電池系統(tǒng)3.2.1系統(tǒng)組成2并8串組成一個電池模組28個電池箱構(gòu)成一個電池組串（電池架儲能單元）?7個電池組串構(gòu)成一個電池堆，構(gòu)成直流側(cè)電量為1204.7kWh電池系統(tǒng)。表3-2電池系統(tǒng)成組技術(shù)指標(biāo)序號項目描述單元拓?fù)漕~定電壓（V）額定容量（Ah）存儲電量（kWh）重量估算（Kg）備注1電芯Mi3.21200.3842.820LFP電芯2電池箱（含BMU）V25.62406.1445016個電芯2P8S

3電池組串（含BCMS）5716.8240172.1150028個電池箱串聯(lián)組成1個電池組串4電池系統(tǒng)（含BAMS）▼a716.816801204.7105007個電池組并聯(lián)到PCS3.2.2儲能電池系統(tǒng)連接示意圖圖3-2儲能電池系統(tǒng)連接示意圖3.2.3儲能電池系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)本方案采用集裝箱式儲能系統(tǒng)，該項目配置的集裝箱式磷酸鐵鋰儲能系統(tǒng)規(guī)模為500kW/1000kWh。系統(tǒng)參數(shù)如下表所示：表3-3儲能系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)序號項目參數(shù)備注1額定放電功率500kW長時間運行2額定儲能容量1000kWh3交流相數(shù)三相四線4并網(wǎng)額定電壓380V有效值

5模式電壓范圍380±10%V此電壓范圍內(nèi)能正常工作6額定頻率50Hz7頻率范圍49.5~50.5此頻率范圍內(nèi)（含電網(wǎng)頻率異常情況）能正常工作8總電流波形畸變率<3%額定功率最大有功功率下9輸出功率因數(shù)0.9超前~0.9滯后額定功率10離網(wǎng)帶載模式額定電壓380V有效值11電壓精度<±3%額定電壓12輸出總電壓失真度（THD）<3%線性負(fù)載13額定輸出頻率（Hz）50±2%14電壓過渡變動范圍<10%電阻負(fù)載0%~100%15集裝箱允許環(huán)境溫度-15℃~+45℃室外16電池最佳工作環(huán)境溫度+10℃~+30℃電池室內(nèi)17允許相對濕度5%~95%無冷凝18允許海拔高度W2000m19噪聲W75dB集裝箱1m處測量20防護(hù)等級IP54電池倉21IP44電氣倉22系統(tǒng)效率三91%50%以上負(fù)荷23通訊方式以太網(wǎng)24通訊協(xié)議ModbusTCP/IP25集裝箱尺寸（長*寬*高）12192*2438*2896mm3.3電池管理系統(tǒng)（BMS）電池管理系統(tǒng)由電池組管理單元BMU、電池組串管理系統(tǒng)MBMS、電池堆管理系統(tǒng)BAMS和高壓控制箱HVC組成。BMS系統(tǒng)具有模擬信號高精度檢測及上報，故障告警、上傳和存儲，電池保護(hù)，參數(shù)設(shè)置，主動均衡，電池組SOC定標(biāo)和與其它設(shè)備信息交互等功能。主要特點三層架構(gòu)管理系統(tǒng)對電池運行狀態(tài)實施全面檢測，包括電壓、電流、溫度等。單體電池電壓檢測精度高：±2mV,保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析可信度多點溫度監(jiān)控，避免電池?zé)崾Э兀Ｕ舷到y(tǒng)安全多種均衡方式，有效延遲電池壽命模塊化設(shè)計，可擴(kuò)展性強完備可靠的電池保護(hù)功能支持GPRS數(shù)據(jù)采集及無線傳輸排障導(dǎo)引、事件及操作日志記錄增強電池運行數(shù)據(jù)分析能力，提高報表功能專業(yè)的負(fù)荷聯(lián)動控制優(yōu)化，緊密配合PCS、儲能調(diào)度系統(tǒng)，提高系統(tǒng)效率BMS通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖3-4BMS通訊拓?fù)鋱D3.4儲能變流器儲能變流器是連接電網(wǎng)與儲能電池組的電力電子接口設(shè)備，通過控制可實現(xiàn)電壓、電流的交直流雙向變換功能。由主功率部分、信號檢測部分、控制部分、驅(qū)動部分、監(jiān)控顯示部分和輔助電源等部分構(gòu)成。3.4.1主要特點技術(shù)領(lǐng)先，全面滿足電網(wǎng)或負(fù)荷的接入與控制要求高效節(jié)能，更集成，更好的客戶體驗具有并網(wǎng)和離網(wǎng)并聯(lián)功能，良好的擴(kuò)容性具有低電壓、零電壓穿越功能，從容應(yīng)對復(fù)雜電網(wǎng)情況具有自主調(diào)頻調(diào)壓和受控調(diào)頻調(diào)壓功能離網(wǎng)帶三相不平衡能力強最高轉(zhuǎn)換效率可達(dá)98.2%正面維護(hù)，可靠墻安裝，節(jié)省設(shè)備占地空間高效PWM調(diào)制算法，降低開關(guān)損耗雙電源冗余供電方案提升系統(tǒng)可靠性完善的保護(hù)及故障告警系統(tǒng)，更加安全可靠電路示意圖圖3-5電路拓?fù)涫疽鈭D技術(shù)指標(biāo)表3-4PCS技術(shù)指標(biāo)序號類別項目描述規(guī)格參數(shù)1直流側(cè)最大直流功率550kW2工作電壓范圍500Vdc—800Vde3最大直流電壓820Vde

4最低直流電壓480Vde5最大直流電流1100A6交流側(cè)額定功率500kW7最大交流功率550kVA8最大交流電流1008A9最大總諧波失真<3%（額定功率）10額定輸出電壓315Vac11交流電壓范圍250Vac?362Vac12額定電網(wǎng)頻率50Hz/60Hz13允許電網(wǎng)頻率范圍47?52Hz/57?62Hz14功率因數(shù)>0.99（額定功率）15直流分量<5%（額定功率）16功率因數(shù)可調(diào)范圍0.9（超前）?0.9（滯后）17獨立逆變電壓設(shè)置范圍280Vac?330Vac18獨立逆變輸出電壓失真度<3%（線性負(fù)載）19帶不平衡載能力100%20獨立逆變電壓過度變動范圍<10%（負(fù)載0%—100%）21獨立逆變峰值系數(shù)（CF）3:122保護(hù)直流過壓保護(hù)具備23直流短路保護(hù)具備24交流過壓保護(hù)具備25極性反接保護(hù)具備

26絕緣監(jiān)測具備27模塊溫度保護(hù)具備28效率最大效率98.2%29常規(guī)參數(shù)體積（W*H*D）1606mm*2034mm*860mm30重量1300kg31運行環(huán)境溫度-30℃~55℃32運行濕度0%?95%（無凝露）33停機(jī)自耗電<180W34冷卻方式強迫風(fēng)冷35防護(hù)等級IP2136海拔高度6000m（超4000m需降額）37顯示屏觸摸屏38調(diào)度通訊方式以太網(wǎng)、RS48539BMS通訊方式RS485、CAN40通訊協(xié)議Modbus、IEC1043.5監(jiān)控系統(tǒng)（EMS）EMS系統(tǒng)是針對BMS監(jiān)控系統(tǒng)是以軟件為平臺通過計算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制自動化系統(tǒng)平臺，按照監(jiān)控對象以及系統(tǒng)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)組態(tài)、圖形組態(tài)、分布式控制組態(tài)、通信組態(tài)以及報表組態(tài)等，快速完成對整個監(jiān)控系統(tǒng)的組建，以對現(xiàn)場的運行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視利控制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、顯示、報警、設(shè)備控制以及參數(shù)調(diào)節(jié)等各項功能。本套監(jiān)控系統(tǒng)集成了客戶BatteryEnergyManagementSystem（BEMS^要求的PowerConditioningSystem,PowerManagementSystemandassociatedMonitoring&ControlSystem功能。主要特點實時接收并監(jiān)控電池電壓、電流、溫度、均衡等信息分層、分級、分類報警管理，實時監(jiān)控實時診斷PCS系統(tǒng)、BMS系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)以及內(nèi)部監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，自動分析報告采用實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理能力強大用戶權(quán)限分級管理，限制操作Web在線顯示、給客戶全方位的監(jiān)控體驗支持交換機(jī)、網(wǎng)關(guān)、GPRS等通訊設(shè)備，構(gòu)成強大的通訊平臺技術(shù)指標(biāo)表3-5EMS系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)項目描述規(guī)格參數(shù)備注電壓/電流W0.2%依賴于PCS/BMS功率W0.5%依賴于PCS/BMS遙信正確有效率三99.99%事故報警正確率1遙控遙調(diào)正確率：1遙控命令執(zhí)行時間W3s遙測數(shù)據(jù)掃描周期1?5s用戶可調(diào)計算機(jī)通信實時數(shù)據(jù)同步W2s事故反演記錄時間5?60min用戶可調(diào)熱/備計算機(jī)的切換時間W10s事故報警正確率