500kW/1MWh集裝箱式并網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案福建xxxx光伏電站500kW/1MWh集裝箱式并網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案西xxxx有限責(zé)任公司

500kW/1MWh集裝箱式并網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)500kW/1MWh集裝箱式并網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì) 校對(duì) 審核 批準(zhǔn)·目錄TOC\o"1-4"\h\z\u1方案概述 方案概述1.1項(xiàng)目簡(jiǎn)介儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用于福建省xx市“xxxx光伏電站”項(xiàng)目，該工程總裝機(jī)容量100MW，其中一期裝機(jī)容量30MW，采用110kV升壓站和輸電線路對(duì)外送電。項(xiàng)目計(jì)劃總投資15億元，達(dá)產(chǎn)后每年可產(chǎn)生1億千瓦時(shí)的清潔能源，目前首批5MW機(jī)組已經(jīng)投運(yùn)。項(xiàng)目采用漁業(yè)養(yǎng)殖與光伏發(fā)電互補(bǔ)方式，可實(shí)現(xiàn)節(jié)約土地、綠色環(huán)保和資源利用的循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式，形成空中發(fā)電、水下養(yǎng)殖和旅游觀光三產(chǎn)融合的綜合性示范項(xiàng)目，取得社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的多贏。根據(jù)項(xiàng)目需要，計(jì)劃裝備500kW的儲(chǔ)能系統(tǒng)，用以削峰填谷、平滑光伏系統(tǒng)輸出，增強(qiáng)系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻能力，提高系統(tǒng)利用率和穩(wěn)定性。1.2主要技術(shù)指標(biāo)儲(chǔ)能系統(tǒng)配置容量：1MWh；儲(chǔ)能系統(tǒng)最大功率：500kW；儲(chǔ)能系統(tǒng)電池類型：磷酸鐵鋰電池；儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行：AC380V/50Hz，500kW；儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)外通信方式：Modbus以太網(wǎng)；結(jié)構(gòu)形式：40英尺集裝箱（高柜）；使用場(chǎng)合：漳州地區(qū)/戶外，最高氣溫36℃、最低氣溫-5℃，平均濕度75%。供貨范圍：磷酸鐵鋰電池、電池管理系統(tǒng)、與儲(chǔ)能系統(tǒng)配套的一次和二次電氣系統(tǒng)、PCS、電池架及電池插箱、集裝箱等。1.3術(shù)語定義以下術(shù)語定義僅適用于本項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案。單體電池：由電極及電解質(zhì)構(gòu)成的磷酸鐵鋰電池基本單元。電池組：本方案中1個(gè)電池組由4并16串單體電池組成。電池簇：由14個(gè)電池組串聯(lián)而成。電池堆：由4個(gè)電池簇并聯(lián)而成。BMS（電池管理系統(tǒng)）：監(jiān)測(cè)、評(píng)估及保護(hù)電池運(yùn)行狀態(tài)的電子設(shè)備集合。PCS：儲(chǔ)能裝置與電網(wǎng)進(jìn)行能量交換的關(guān)鍵設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能組件的充電和放電的控制與管理。在微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的控制下，能夠?qū)崿F(xiàn)“削峰填谷”和“快速二次調(diào)頻”。與能量管理系統(tǒng)配合時(shí)，能夠平抑間歇式能源（風(fēng)電、光伏）的波動(dòng)性，平滑系統(tǒng)輸出；電網(wǎng)需要時(shí)，可作為無功發(fā)生裝置提供就地的無功功率支撐；孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，能夠?yàn)榫W(wǎng)內(nèi)負(fù)荷及其他分布式電源提供穩(wěn)定的電壓和頻率。2電池系統(tǒng)解決方案2.1電池系統(tǒng)拓?fù)湓O(shè)計(jì)系統(tǒng)總能量1MWh（不包含冗余量），配置一臺(tái)500KWPCS，PCS分為4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)功率模塊，每個(gè)功率模塊獨(dú)立接入一個(gè)電池簇。電池單體采用CA100磷酸鐵鋰電池，4并4串組成一個(gè)電池箱，4并16串為一個(gè)電池組（4個(gè)電池箱串聯(lián)），配置一個(gè)電池組管理單元，用于對(duì)該電池組的電壓、溫度信息采集、上傳。整個(gè)電池系統(tǒng)由4個(gè)電池簇構(gòu)成，每個(gè)電池簇由14個(gè)電池組，56個(gè)插箱串聯(lián)組成，配置一個(gè)電池簇管理單元，用于對(duì)該路電池簇各BMS模塊進(jìn)行監(jiān)控、控制，4個(gè)電池簇配備一個(gè)電池陣列管理單元，對(duì)整個(gè)BMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理、監(jiān)測(cè)控制，同時(shí)和PCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通信。500kW/1MWh儲(chǔ)能單元拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖所示：圖1500kW/1MWh電池儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖2.1.1單體電池參數(shù)CA100磷酸鐵鋰電池主要參數(shù)如表1所示，電池的外形尺寸如圖2所示。表1電池技術(shù)參數(shù)序號(hào)項(xiàng)目參數(shù)說明備注1標(biāo)稱容量100Ah@0.3C放電2最小容量100Ah@0.3C放電3標(biāo)稱電壓3.2V4內(nèi)阻≤0.6mΩ5充電（恒流恒壓CC-CV）最大充電電流1C充電上限電壓3.65V6放電最大放電電流1C放電終止電壓2.5V7推薦SOC使用窗口SOC：10%-90%8工作溫度充電-10℃～45℃放電-20℃～50℃9貯存溫度短期（1個(gè)月內(nèi)）-20℃～45℃長(zhǎng)期（1年內(nèi)）-20℃～25℃10儲(chǔ)存濕度＜70﹪RH11電池重量約3.3kg12殼體材料塑料殼13使用壽命3000次圖2電池外形及尺寸圖2.1.2電池箱設(shè)計(jì)每個(gè)電池插箱主要由CA100電池、導(dǎo)電條、正負(fù)極引出接線端、采集線束、電池箱等組成。每個(gè)電池插箱內(nèi)部排布4并4串16支CA100鋰離子電池電池組的主正和主負(fù)、通訊線通過動(dòng)力插頭進(jìn)行電池箱間連接引出，保證單元的功能完整、性能可靠、外形美觀。電池箱體見圖3所示。電池插箱尺寸（參考）：720mm（長(zhǎng)）×390mm（寬）×230mm（高）。圖3電池插箱結(jié)構(gòu)尺寸示意圖圖4電池插箱尺寸圖2.1.3電池機(jī)架設(shè)計(jì)儲(chǔ)能電池機(jī)架用于存放電池箱、規(guī)范電線電纜排布、保護(hù)設(shè)備等。采用矩陣式機(jī)架設(shè)計(jì)，使儲(chǔ)能電池系統(tǒng)美觀可靠。電池機(jī)架的整體結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)最大程度地滿足可靠性、安全性。電池機(jī)架的散熱要求及操作維修的方便性，結(jié)構(gòu)采用先進(jìn)的免維護(hù)技術(shù)，采用模數(shù)化組合的裝配式結(jié)構(gòu)，保證柜體結(jié)構(gòu)具有良好的機(jī)械強(qiáng)度。單個(gè)電池簇的電池機(jī)架效果圖見圖6，箱體連接示意圖見圖7。儲(chǔ)能系統(tǒng)機(jī)架尺寸（參考）：4500mm（寬）×2360mm（高）×870mm（深）。圖6單個(gè)電池簇電池機(jī)架效果圖圖7單個(gè)電池簇電池箱連接圖2.1.4計(jì)算表基于以上各項(xiàng)分析設(shè)計(jì)，儲(chǔ)能系統(tǒng)計(jì)算如下表：表2計(jì)算表項(xiàng)目單體電池組電池串電池堆單體電池?cái)?shù)目1488963584標(biāo)稱電壓(V)3.251.2716.8716.8容量(Ah)953803801520額定能(kWh)0.30419.452721.08MWh儲(chǔ)能系統(tǒng)配置總能量1.08MWh，額定功率1100KW；能夠滿足，容量和功率的需求。建議充電運(yùn)行時(shí)間控制在1.6h以內(nèi)，以保證放電深度控制在80%DOD以內(nèi)。方案的放電深度及放電倍率設(shè)計(jì)可以有效保證系統(tǒng)在使用壽命內(nèi)的能量要求，同時(shí)有利于延長(zhǎng)電池系統(tǒng)壽命。2.2BMS系統(tǒng)設(shè)計(jì) BMS分三層控制架構(gòu)設(shè)計(jì)，包括電池組管理單元、電池簇管理單元、以及由多個(gè)電池串并聯(lián)的電池陣列管理單元。電池組管理（BMU）：由電池組管理單元（BMU）組成。電池組管理單元實(shí)現(xiàn)電池單體電壓和溫度的采集、電池模塊電壓采集、電池單體間電量的雙向高效主動(dòng)均衡。所有電池狀態(tài)信息通過高速CAN總線傳輸至電池簇管理單元。本項(xiàng)目4個(gè)電池簇共56個(gè)BMU，每個(gè)電池簇14個(gè)電池組。電池簇管理（BCMS）：包括電池簇管理單元、電流采集模塊和絕緣檢測(cè)模塊。電池簇管理單元測(cè)量電池串電壓、電池串的充放電電流、電池串的高壓絕緣電阻。電池簇管理單元將電池組管理單元的采集數(shù)據(jù)匯總，可進(jìn)行電池串容量估計(jì)、電池串剩余電量（SOC）估計(jì)、電池串故障診斷、均衡控制策略、安全控制策略等。電池簇管理單元通過LAN網(wǎng)絡(luò)與電池陣列管理單元通訊，上傳電池狀態(tài)及電池報(bào)警等信息。本項(xiàng)目4個(gè)電池簇共4個(gè)BCMS，每個(gè)電池簇1個(gè)。電池陣列管理（BAMS）：由電池陣列管理單元組成。具備完善的事件記錄及歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，具備全電池系統(tǒng)故障診斷功能。電池陣列管理單元通過以太網(wǎng)接口下行與電池簇管理單元連接，通過以太網(wǎng)口上行與監(jiān)控系統(tǒng)連接。支持多種通訊協(xié)議，包括IEC61850，Modbus－TCP，Modbus串口，IEC60870-5-101，IEC60870-5-104，同時(shí)支持B碼對(duì)時(shí)功能。電池陣列管理單元可通過CAN及485通訊接口與PCS連接，傳送PCS所需的電池系統(tǒng)信息，也可作為儲(chǔ)能系統(tǒng)主控制器控制PCS充放電及運(yùn)行模式。電池陣列管理可實(shí)現(xiàn)相關(guān)電池系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)與管理的功能，包括電池系統(tǒng)充放電電量，電池系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的設(shè)定及系統(tǒng)配置，電池陣列管理單元具備權(quán)限管理和遠(yuǎn)程登錄的功能。本項(xiàng)目4個(gè)電池簇共1個(gè)BAMS。BMS基本單元為電池組管理單元BMU，管理16串串聯(lián)電池。本方案將BMU連接管理四個(gè)插箱的電池，按照線束最短化設(shè)計(jì)安裝在柜體后部四個(gè)插箱中間。線束采用集成標(biāo)準(zhǔn)化分段設(shè)計(jì)，便于安裝和拆除。機(jī)柜采用前后開門形式，將強(qiáng)弱電走線分開，保證系統(tǒng)抗干擾性和安全性，同時(shí)方便BMS的維護(hù)操作。電池管理系統(tǒng)包含在電池單元中，對(duì)PCS直流側(cè)對(duì)應(yīng)的電池進(jìn)行監(jiān)控的同時(shí)可與遠(yuǎn)程終端通信，實(shí)現(xiàn)PCS的協(xié)調(diào)工作。本系統(tǒng)主要功能列表如下：1）電池模擬量高精度監(jiān)測(cè)及上報(bào)功能2）電池單元運(yùn)行報(bào)警、報(bào)警本地顯示及上報(bào)功能3）電池單元保護(hù)功能4）自診斷功能5）均衡功能6）運(yùn)行參數(shù)設(shè)定功能7）本地運(yùn)行狀態(tài)顯示功能8）事件及歷史數(shù)據(jù)記錄功能9）電池串接入/退出運(yùn)行功能2.3PCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.1PCS系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案PCS能量變換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖8所示：圖8PCS系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖2.3.2PCS系統(tǒng)原理為便于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模電池組的分散接入，并從根本上解決環(huán)路電流、支路不均流等問題，本方案PCS采用模塊化設(shè)計(jì)。500kWPCS分為4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)功率模塊，在直流側(cè)為獨(dú)立支路，實(shí)現(xiàn)了各直流支路的隔離。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)功率模塊的直流側(cè)單獨(dú)接入1個(gè)電池簇，所有功率模塊的交流側(cè)通過升壓變壓器（315V/400V）接入電網(wǎng)。PCS拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如下所示：圖9PCS系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖2.3.3PCS監(jiān)控PCS具備就地控制與遠(yuǎn)方控制兩種運(yùn)行模式，具體模式可由相應(yīng)壓板投退。PCS運(yùn)行于就地控制模式時(shí)，可通過就地平板電腦對(duì)裝置進(jìn)行操作，進(jìn)行啟?？刂?、模式切換、修改參數(shù)、定值設(shè)定等功能。PCS支持以太網(wǎng)、RS485的通信方式，支持雙網(wǎng)運(yùn)行模式，支持MODBUS通信規(guī)約，可與系統(tǒng)內(nèi)其它設(shè)備進(jìn)行通信，可上送遙測(cè)、遙信量，可接收遙控、遙調(diào)命令。遠(yuǎn)程監(jiān)控需要配置遠(yuǎn)程終端，本方案沒有配置遠(yuǎn)程終端，預(yù)留有接口。2.4集裝箱設(shè)計(jì)2.4.1集裝箱的選型：根據(jù)項(xiàng)目要求，同時(shí)兼顧安裝及維修的需要，選用40'HC干貨集裝箱（外尺寸為12,192×2,438×2,896；內(nèi)尺寸為12,032×2,352×2,690）。圖10集裝箱外觀效果圖（供參考）2.4.2集裝箱內(nèi)的布置將電池架、監(jiān)控系統(tǒng)柜、PCS柜等分別置于箱體兩側(cè)，箱體中間留檢修通道；在集裝箱的相應(yīng)位置布置消防、安防、照明及溫控等系統(tǒng)，具體見圖11所示。圖11集裝箱內(nèi)部俯視效果圖3主要配件清單序號(hào)類別名稱規(guī)格和型號(hào)單位數(shù)量備注1磷酸鐵鋰電池電池CA100支35842電池箱及電池架電池箱436mm×532mm×316mm個(gè)2243電池架矩陣式電池架，包含電氣元器件安裝套1所有電池箱安裝，走線4電池管理系統(tǒng)BMS1主14從，從控管理16串套4包含工控機(jī)5電氣系統(tǒng)高壓回路包含斷路器、熔斷器、接觸器等套4包含一次回路和二次回路6500kWPCS4*125kW，防環(huán)流套17配電箱BMS、空調(diào)、照明、消防配電，工控機(jī)顯示屏套18集裝箱40英尺儲(chǔ)能集裝箱（高柜）包括消防、空調(diào)、照明等套14產(chǎn)品報(bào)價(jià)及服務(wù)4.1產(chǎn)品報(bào)價(jià)及交貨期本方案所屬產(chǎn)品參考報(bào)價(jià)為335萬元，此報(bào)價(jià)含17%增值稅，不含運(yùn)費(fèi)。受原材料價(jià)格波動(dòng)等影響，價(jià)格有效期一個(gè)月，具體價(jià)格將以合同簽訂金額為準(zhǔn)。產(chǎn)品交貨期為合同簽訂后30個(gè)工作日內(nèi)，因國(guó)家規(guī)定的不可抗拒力造成工期延誤的時(shí)間不作為工期計(jì)算。4.2售后服務(wù)我公司本著“制造精品、服務(wù)社會(huì)”的品牌形象，以及“服務(wù)客戶滿意、創(chuàng)造客戶價(jià)值”的服務(wù)理念，潛心開發(fā)、研制高性能電容器、互感器、電抗器、無功補(bǔ)償系統(tǒng)、電源及電力儲(chǔ)能系統(tǒng)等產(chǎn)品，并為客戶提供完善的成套系統(tǒng)解決方案、提供優(yōu)質(zhì)的售后服務(wù)。4.2.1質(zhì)保期內(nèi)服務(wù)計(jì)劃（1）質(zhì)保期定義合同貨物的質(zhì)保期為交付驗(yàn)收完成后12個(gè)月。（2）聯(lián)系電話及服務(wù)響應(yīng)①設(shè)立售后服務(wù)專線，客服技術(shù)員24小時(shí)為客戶提供最及時(shí)的產(chǎn)品技術(shù)支持和解決方案咨詢；②響應(yīng)時(shí)間：技術(shù)支持30分鐘；現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)支持省內(nèi)24小時(shí)、省外72小時(shí)，特殊情況按約定時(shí)間內(nèi)到達(dá)；（3）服務(wù)方式定義我方的服務(wù)工作由售后服務(wù)部組織開展，主要為客戶提供以下服務(wù)方式：遠(yuǎn)程指導(dǎo)：提供遠(yuǎn)程電話技術(shù)支持；現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)：提供現(xiàn)場(chǎng)的維護(hù)維修、技術(shù)支持等服務(wù)；備件更換：免費(fèi)更換備件，負(fù)責(zé)回收或處理壞件，并承擔(dān)更換過程中產(chǎn)生的運(yùn)輸?shù)认鄳?yīng)費(fèi)用；巡檢服務(wù)：提供定期的產(chǎn)品巡檢服務(wù)。（4）質(zhì)保服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)①服務(wù)開展A.在質(zhì)保期內(nèi)，我方為客戶提供定期詳細(xì)的維護(hù)服務(wù)計(jì)劃，從實(shí)際應(yīng)用的各方面消排潛在風(fēng)險(xiǎn)，為客戶的產(chǎn)品保駕護(hù)航。B.質(zhì)保期內(nèi)，電池容量低于額定容量的80%時(shí)，我方在15天內(nèi)免費(fèi)更換。由于動(dòng)力電池質(zhì)量問題而造成的充換電設(shè)施停運(yùn)，我方應(yīng)在接到通知后安排服務(wù)人員24小時(shí)內(nèi)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)并處理缺陷；若未能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)及時(shí)處理缺陷的，我方將直接更換產(chǎn)品以保證客戶處的各項(xiàng)工作順利。C.質(zhì)保期內(nèi)產(chǎn)品自然故障免費(fèi)維修，人為故障有償服務(wù)，故障原因以最終客戶確認(rèn)為準(zhǔn)。我方有權(quán)對(duì)故障原因進(jìn)行調(diào)查。如果通過調(diào)查和分析能提供充分證據(jù)證明質(zhì)量問題屬人為損壞或違規(guī)操作所致，并且得到客戶書面認(rèn)可，則由責(zé)任方承擔(dān)。D.遠(yuǎn)程指導(dǎo)：我方提供免費(fèi)技術(shù)支持和解決方案咨詢，在接到客戶服務(wù)需求后30分鐘內(nèi)與客戶聯(lián)系并提供解決問題計(jì)劃和解決方案，并及時(shí)確認(rèn)問題是否形成閉環(huán)，若未閉環(huán)則再次確定是否需要提供現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)。E.通過遠(yuǎn)程指導(dǎo)問題仍無法閉環(huán)，我方提供現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)或備件更換服務(wù)。我方指派經(jīng)驗(yàn)豐富的服務(wù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)支持，按照客戶要求時(shí)間到達(dá)服務(wù)現(xiàn)場(chǎng)，及時(shí)展開調(diào)查并出具故障調(diào)查報(bào)告。F.巡檢服務(wù)：我方每年至少2次定期巡檢服務(wù)；巡檢內(nèi)容包括：電池部分的外觀、連接、一致性、內(nèi)阻等方面的檢查；檢查管理系統(tǒng)的連接、采集顯示等狀況；檢查動(dòng)力系統(tǒng)的線路及各部接線端子有無破損、松動(dòng)和絕緣失效等現(xiàn)象，檢查所有螺絲、緊固件的連接等。巡檢過程中對(duì)能夠快速處理的問題全部進(jìn)行處理解決，如短期內(nèi)無法解決的將提供解決方案并及時(shí)跟蹤完成。巡檢結(jié)束后向客戶提交書面巡檢回復(fù)，告知產(chǎn)品狀態(tài)、使用情況及業(yè)主方在使用維護(hù)過程中的注意事項(xiàng)等。通過主動(dòng)巡檢服務(wù)，達(dá)到有效預(yù)防潛在故障的發(fā)生的目的。G.定期回訪，了解產(chǎn)品的運(yùn)行情況，確保用戶長(zhǎng)期安全可靠地運(yùn)行產(chǎn)品。H.軟件升級(jí)服務(wù)：在質(zhì)保期內(nèi)或質(zhì)保期外，如因新標(biāo)準(zhǔn)頒布或老標(biāo)準(zhǔn)更新所引起的新的技術(shù)性能要求進(jìn)行及時(shí)的軟件升級(jí)時(shí)，我方負(fù)責(zé)提供無需更改硬件的軟件優(yōu)化程序的免費(fèi)升級(jí)服務(wù)。I.我方承諾:在質(zhì)保期內(nèi)，無論何時(shí)發(fā)現(xiàn)所供產(chǎn)品不符合技術(shù)協(xié)議或相關(guān)國(guó)家、行業(yè)安全或性能標(biāo)準(zhǔn)要求的，均按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行退貨或整改。②補(bǔ)救措施在從合同貨物運(yùn)至交貨地點(diǎn)之日起至質(zhì)保期結(jié)束之日期間，如發(fā)現(xiàn)我方提供的合同貨物有缺陷，不符合本合同約定時(shí)，額客戶有權(quán)要求我方采取以下補(bǔ)救措施：A.修理：對(duì)不符合合同約定的合同貨物進(jìn)行修理（含返廠維修），以使其符合合同要求，費(fèi)用由我方承擔(dān)。此工作應(yīng)該在客戶要求的時(shí)間內(nèi)完成，若未能完成，則提供響應(yīng)的備品進(jìn)行更換。B.更換：若所供貨物不符合合同要求，免費(fèi)進(jìn)行替換。（5）備品備件我方為客戶提供運(yùn)行維修時(shí)必需的備品備件，并列在技術(shù)規(guī)范專用部分的組件材料配置表中；所有備品備件會(huì)采取防塵