寧波XX產(chǎn)業(yè)園

儲能系統(tǒng)設(shè)計方案XX科技股份有限公司目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"\h1＞項目概況 3\o"CurrentDocument"\h2、儲能電池系統(tǒng) 6\o"CurrentDocument"\h3、電池管理系統(tǒng)(BMS) 8\o"CurrentDocument"\h4、熱管理系統(tǒng) 10\o"CurrentDocument"\h5、消防系統(tǒng) 12\o"CurrentDocument"\h6、隔離交流柜 13\o"CurrentDocument"\h7、柜體與輔助系統(tǒng) 14\o"CurrentDocument"\h8、EMS設(shè)計 15\o"CurrentDocument"\h9、儲能系統(tǒng)接入方案 18\o"CurrentDocument"\h10、業(yè)主收益分析 181、項目概況項目名稱：寧波XX有限公司屋頂光儲項目項目地點(diǎn)：浙江省寧波市海曙區(qū)本項目儲能系統(tǒng)配置1套100kW∕215kWh儲能系統(tǒng)，儲能系統(tǒng)為光伏配套，用于多發(fā)電未使用完情況下的存儲，用于用戶需要時使用。儲能電池采用3.2V280Ah高倍率磷酸鐵鋰高能量電芯，高效液冷電池系統(tǒng)。電芯串并聯(lián)1P48S,單個PACK規(guī)格153.6V∕280Ah,額定容量43.008kWh05個PACK串聯(lián)為一個電池簇,單簇額定容量為215kWh。單套儲能系統(tǒng)配置1簇電池組和一臺100KW的PCS,額定容量IookW∕215kWh。本項目設(shè)計儲能總?cè)萘繛镮OOkW∕215kWh,D0D為94.5%,總可用電量為203.18KWh。電池組額定放電倍率0.5C。電池系統(tǒng)充放電設(shè)計為2充2放。充電時段為6:00~8:00、11:00^13:00；放電時段為9:00^11:00^15:00^17:00,額定循環(huán)次數(shù)叁6000次。本方案采用1個215kWh液冷戶外柜為1個儲能單元，由5個液冷電池Pack和1個高壓箱1個IOOKWPCS組成。每個液冷Pack由48支電芯串聯(lián)而成，電芯額定容量為280Ah.高壓箱包含電池簇管理單元和保護(hù)、控制電氣元器件，用于對整個電池簇運(yùn)行狀態(tài)的管理與保護(hù)。一體柜采用電池倉和電氣倉分層設(shè)計，安裝維護(hù)便利。本項目配置隔離變匯流柜2面。215kWh液冷戶外柜技術(shù)參數(shù)詳見

表IT,示意圖詳見圖1-2,接線原理詳見圖1-3。序號項目參數(shù)1額定儲能容埴215kWh2電池標(biāo)稱容量280Ah3流量轉(zhuǎn)換效率288%4一體柜自用電件算負(fù)荷待機(jī)約I1oW.峰值約2.9kW5AC側(cè)接線方式3相3線6額定輸出電壓和頻率AC400V50Hz7額定放電功率IOOkW8額定充電功率ιoθkW9充放電轉(zhuǎn)換時間≤IOOms10成組方式1P240S11標(biāo)稱電壓768V12電壓范圍672-864V13電池PACK5pcs14高壓箱Ipcs15尺寸(WXDXH)13OO?13OO*23OOmm16運(yùn)行環(huán)境溫度-20C~50C19運(yùn)行環(huán)境濕度近95%相對濕度，無冷凝20冷卻方式液冷21設(shè)計壽命10年表1-1215kWh液冷戶外柜技術(shù)參數(shù)表圖1-2215kWh液冷戶外柜示意圖圖1-3儲能單元接線原理圖儲能系統(tǒng)設(shè)計主要特點(diǎn)1）采用一體化集成設(shè)計，能夠有效滿足國內(nèi)工商業(yè)當(dāng)前峰谷套利或者光伏配套削峰填谷的主要應(yīng)用場景。一體化的方案運(yùn)輸和部署成本低，現(xiàn)場安裝調(diào)試便利；2）交直流一體柜采用分區(qū)布置，高低壓及信號線分開布置，強(qiáng)、弱電二次回路分開敷設(shè)，每個功率接線端子只接一根導(dǎo)線，最大程度減少各類電磁干擾;3）隔離變匯流柜內(nèi)部設(shè)計電源為液冷系統(tǒng)、BMS＞消防系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)等輔助設(shè)施供電分配；無隔離變匯流柜的情況需要外接市電；4）控制回路采用交直流冗余供電設(shè)計，保證控制系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、消防系統(tǒng)在交流系統(tǒng)斷電情況下能夠短時正常工作；5）電池管理系統(tǒng)（BMS）采用三級架構(gòu)，通過BMS與液冷系統(tǒng)、消防系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)通訊，監(jiān)控交直流一體柜各個子系統(tǒng)的工作狀態(tài)，匯總處理各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)并上傳，同時提供多級故障報警；6）電池采用磷酸鐵鋰電池，能量密度高，循環(huán)壽命長。PAeK采用標(biāo)準(zhǔn)化模塊式設(shè)計，可靈活更換；輔助供電和信號回路采用航空插頭方式，便于維護(hù)和檢修；PACK間采用高效連接工藝，實現(xiàn)電池模塊功率連接的高可靠、低阻抗及高一致性；7）液冷熱管理系統(tǒng)，并采用多模式精細(xì)化的熱管理控制策略，提升系統(tǒng)溫度一致性及壽命，降低輔助功耗，提升系統(tǒng)效率；8）戶外柜內(nèi)設(shè)置全氟己酮?dú)怏w滅火系統(tǒng)，設(shè)計兼容PACK級消防需求；9）柜體采用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證一體機(jī)在長途運(yùn)輸及極端情況下（如地震）的安全性。2、儲能電池系統(tǒng)一、電芯選型本方案單體電芯采用國內(nèi)知名一線品牌生產(chǎn)的磷酸鐵鋰方形鋁殼電芯，詳細(xì)表2T單體電芯規(guī)格參數(shù)表序號項目規(guī)格備注1額定容量（Ah）280Ah2額定電壓（V）3.2V3充電工作電壓范圍（V）2.7?3.6V4充放電循環(huán)效率（％）293%25±2C,0.5P5放電工作電壓范圍（V）Z7?36V6外形尺寸（長X深Xi?,mm）71.2×175.6X20037重量（kg）5.4kg8體積比能量（kW1V1）0.3579重量比能量（kWh?g）0.16510一致性≥4E11認(rèn)證GB/T36276-2018i圖2-2單體電心不意圖二、電池Pa池電池PACK采用液冷設(shè)計，由48個280Ah電芯串聯(lián)組成，詳細(xì)規(guī)格參數(shù)詳見序號項目參數(shù)1成組方式1P48S2標(biāo)稱電壓153.6V3標(biāo)稱容量280Ah4電壓范圍134.4V-172.8V5額定能量43kWh6最大充放電倍率0.5P7工作溫度-20oC-55oC8重量305+5kg9尺寸(WXDXH)S00×1092×240mm10環(huán)境溫度-20oC-45oC11環(huán)境濕度≤95%相對濕度，無冷凝12冷卻方式液冷13防護(hù)等級IP67圖2-4電池PACK示意圖3、電池管理系統(tǒng)(BMS)本設(shè)計方案的電池管理系統(tǒng)(BMS)采用三級架構(gòu)。第一級為PaCk級電池管理單元BMU,布置在每個電池Pack,負(fù)責(zé)對電池進(jìn)行單體電壓、溫度采集,均衡等功能。第二級為簇級電池管理單元BCU,布置在電池簇的高壓箱內(nèi)，負(fù)責(zé)對BMU上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總處理，并對電池簇進(jìn)行總電壓、電流采集及接觸器控制。第三級為系統(tǒng)及電池管理單元BSU,負(fù)責(zé)對BCU上傳的電池信息進(jìn)行匯總處理，具有顯示、參數(shù)設(shè)置、故障報警、數(shù)據(jù)記錄等功能；同時負(fù)責(zé)與PCS和EMS通訊。第一、二級BMS間采用CAN總線通訊；第二、三級BMS間采用CAN通訊；BSU與PCS通過RS485通訊；對后臺通過網(wǎng)口通信，采用標(biāo)準(zhǔn)MODBUSTCP/IP協(xié)議、61850或104通信協(xié)議。電池管理系統(tǒng)框圖如圖3-1所示。通訊架構(gòu)圖圖例-ACΛM)tt通訊架構(gòu)圖圖例-ACΛM)tt圖3-1電池管理系統(tǒng)框圖示意圖本方案的采用的電池管理系統(tǒng)具備以下功能：1）檢測電池在熱和電方面相關(guān)的數(shù)據(jù)，實時測量電池簇電壓，充放電電流、單體電池溫度和端電壓等參數(shù)。2）對電池的荷電狀態(tài)（SoC）、電池健康度（SOH）進(jìn)行估算，并進(jìn)行自動校準(zhǔn)。能夠計算、就地實時顯示并上報循環(huán)次數(shù)、DOD,S0C.SOH03）根據(jù)電池的荷電狀態(tài)對電池的充放電進(jìn)行控制，如電池過壓或過流，系統(tǒng)立即停止電池工作。4）對電池進(jìn)行故障診斷，可根據(jù)具體故障內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的故障處理，具備但不限于以下的保護(hù)功能：過充保護(hù)、過放保護(hù)、短路保護(hù)、反接保護(hù)、過載保護(hù)、過溫保護(hù)。如果電池的電壓、電流、溫度等超過安全保護(hù)閾值時，電池管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)就地故障隔離，上報故障信息并實時告警。4、熱管理系統(tǒng)本項目電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)采用液冷系統(tǒng)，由液冷主機(jī)、輸回液管路、電池液冷板組成，同時采用多模式化精細(xì)化的熱管理控制邏輯，保證系統(tǒng)溫度及溫差，提升系統(tǒng)一致性及壽命。柜體由5個1P48形式pack組成，其中單體電芯(O.5P,280Ah)功耗為9.3W(假設(shè)單體電芯之間無熱功耗差異)，插箱總熱耗為446.4W,系統(tǒng)熱耗約2.3KW,考慮系統(tǒng)漏熱及效率，選擇冷量不小于4KW'(40C)液冷機(jī)組。根據(jù)PaCk仿真計算，單個PaCk流量要求不小于51PM,總流量要求大于等于401PMo液冷系統(tǒng)主要設(shè)計參數(shù)如表4-1所示。

輸入名稱輸入值水冷柜尺寸限制≤W275×D1190×H1100(mm)冷卻液50%乙二醉的水溶液額定制冷量24KW(40C)額定加熱量215KW使用環(huán)境溫度-20r~+50Γ(室外)相對濕度不大于95%(20C)使用地點(diǎn)最高海拔≤2000nι單電池包壓降≤5Kpa(g51PM動力電源220V∕50-60Hz通訊接口RS485表4-1液冷系統(tǒng)主要設(shè)計參數(shù)表液冷主機(jī)端與電池布置空間采用完全獨(dú)立的結(jié)構(gòu)布置方式，提升系統(tǒng)安全性。液冷管路采用塑形軟管，兼具保溫、防凝露、排氣功能。電池液冷板內(nèi)部流道通過全工況熱流仿真分析,采用非均布流道設(shè)計,確保流場分布均勻，無流體死區(qū)。系統(tǒng)通過各層級溫度溫差等判據(jù)，進(jìn)行細(xì)分溫區(qū)化控制，智能切換運(yùn)行模式，在確保系統(tǒng)溫度溫差的基礎(chǔ)上，降低輔助功耗，提升系統(tǒng)效率。經(jīng)驗證，在設(shè)計工況下，本方案電池最高溫度/35℃,溫差W2.5C。

圖4-2液冷系統(tǒng)熱量分布示意圖圖4-3液冷系統(tǒng)框架示意圖5、消防系統(tǒng)一體柜采用以全氟己酮為滅火劑的全淹沒滅火系統(tǒng)。包括對防護(hù)區(qū)域內(nèi)火災(zāi)的自動檢測報警和氣體滅火裝置等系統(tǒng)和設(shè)備的消防聯(lián)動。消防報警控制器與保護(hù)區(qū)主控系統(tǒng)之間采用硬接線方式。消防系統(tǒng)設(shè)備按照不同規(guī)格主要包括氣體滅火裝置、感煙火災(zāi)探測器（以下簡稱煙感）、感溫火災(zāi)探測器（以下簡稱溫感）、火災(zāi)聲光警報器（以下簡稱警報器）等；1）火災(zāi)探測系統(tǒng)火災(zāi)探測系統(tǒng)由具備干接點(diǎn)輸出功能的煙感、溫感組成，無需配置消防主機(jī)；煙溫感獨(dú)立輸出信號到BMS/EMS,并啟動聲光報警器。2）滅火系統(tǒng)當(dāng)保護(hù)區(qū)的溫度達(dá)到爆破溫度（根據(jù)消防系統(tǒng)供應(yīng)商設(shè)計方案），滅火裝置會爆破，釋放滅火劑，對柜內(nèi)進(jìn)行全淹沒滅；同時反饋一個干接點(diǎn)信號至上位機(jī)，提醒相關(guān)人員氣體滅火劑已釋放。6、隔離交流柜單臺隔離變匯流柜最多支持4臺一體柜，隔離變匯流柜結(jié)構(gòu)緊湊、布局合理、有效利用空間，200kW-40OkW通過隔離變壓器匯流柜進(jìn)行匯流，并通過隔離變壓器輸出端集中對外輸出，統(tǒng)一對外接口，方便外部接線。匯流輸出端配置主斷路器和浪涌保護(hù)器等器件對設(shè)備和線路提供保護(hù)，本項目不需要隔離變匯流柜。隔離變匯流柜示意圖如圖6-1所示。

7、柜體與輔助系統(tǒng)215kWh液冷一體柜的柜體尺寸為1300X1300X230OnIm（長X寬X高），內(nèi)包含5個Pack、1個高壓箱、1個PCS、消防系統(tǒng)、液冷系統(tǒng)等。為便于電池系統(tǒng)的施工、調(diào)試、維護(hù)和檢修，使用單面維護(hù)布置。215kWh液冷一體柜布置如圖7-1所示：冷水機(jī)糾高壓箱Pack柜體PCS冷水機(jī)糾高壓箱Pack柜體PCS圖7.1215kWh液冷一體柜布置一式圖柜體整體防護(hù)等級IP54,門板與外界連通的部位采用密封條防護(hù)，防止在戶外遭遇風(fēng)沙或降雨天氣時灰塵或雨水進(jìn)入一體柜內(nèi)部。柜體內(nèi)部預(yù)留集中接地點(diǎn)，與整個一體柜的非功能性導(dǎo)電導(dǎo)體可靠聯(lián)通。柜體固定方式采用螺栓固定，將一體柜底部四個固定點(diǎn)與預(yù)埋鋼板螺栓固定。固定點(diǎn)如圖7-2所示：圖7-2固定點(diǎn)示意圖柜體內(nèi)配置有水浸、溫濕度傳感器，對柜內(nèi)的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行實時監(jiān)控，對漏液進(jìn)行及時的預(yù)警，同時能與其它子系統(tǒng)進(jìn)行報警聯(lián)動，滿足運(yùn)行管理對安全、巡視的要求。8、EMS設(shè)計儲能系統(tǒng)中，EMS通訊拓?fù)浞譃閮蓪咏Y(jié)構(gòu)，頂層為總集中監(jiān)控系統(tǒng)，底層設(shè)備：儲能變流器、電池管理系統(tǒng)（BMS）、環(huán)境監(jiān)測設(shè)備、消防系統(tǒng)、空調(diào)或門禁系統(tǒng)等均接入監(jiān)控系統(tǒng)。

監(jiān)控主機(jī)完成現(xiàn)場測控系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)連接、轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)本地處理、協(xié)議轉(zhuǎn)換和命令的交換、本地用戶畫面監(jiān)視操作、控制策略、WEB服務(wù)器功能，實現(xiàn)大容量實時數(shù)據(jù)的高速匯集傳輸，確保主站系統(tǒng)能夠快速、準(zhǔn)確地得到所有監(jiān)測及監(jiān)控信息，并及時反饋網(wǎng)絡(luò)檢測的系統(tǒng)異常與故障，確?？焖俣ㄎ慌c恢復(fù)。EMS功能設(shè)計：（1）運(yùn)行情況實時監(jiān)控系統(tǒng)能對所有被監(jiān)控的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行實時和定時數(shù)據(jù)采集，對重要?dú)v史數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并存入數(shù)據(jù)庫。包括：BMS系統(tǒng)的各組電池的總電壓、電流、平均溫度、SOC、SOH＞充放電電流限值、單節(jié)最值電池電壓、單節(jié)最值電池溫度、故障及報警信息、歷史充放電電量、歷史充放電電能等常用信息。PCS的相關(guān)參數(shù)，包括：直流側(cè)各分支的電壓/電流/功率等、交流側(cè)的各相有功功率、無功功率、電壓、電流、功率因素、頻率和溫度、機(jī)柜溫度、運(yùn)行狀態(tài)、報警及故障信息等常用信息，以及日充電量、日放電量、累計充電量、累計放電量（需加電表）等。負(fù)荷的各相電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率等信息。監(jiān)控畫面詳見圖8-2所示。I1FCS WCS000PCS給I1W pcse*ffM PCSajUA>?0.00 0.00 0.00SoC BMSSOC BMS9∣Mf11%1 ■■■■■ KCJMT■■■■I ?e??eM WWkWJ 無訪(WM ≡β?VA) 力Bae 5A) SS(V)A 000 OOO OOO OOO OOO OOOKAMI MHB MM MHBB aoo OOO ODO OOO OOO ODOPCSMM<MB i2MBM IMBC OOO OoO 08 OOO OOO OOOBMSTMIBettery XmCC ∞Cg MMA)?OMUI(V)?OMMK(V) M tM&=4KV= ?! …7 ??- ' M ?MSΞ?MMBB圖8-2監(jiān)控畫面示意圖（2）運(yùn)營數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)可根據(jù)用戶要求，進(jìn)行實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)的查看，并導(dǎo)出報表；（3）實時調(diào)度、遠(yuǎn)程調(diào)度。根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)控層和總控中心對系統(tǒng)需求數(shù)據(jù)的不同，微網(wǎng)電站現(xiàn)場設(shè)備層可自由配置數(shù)據(jù)分別上傳到現(xiàn)場監(jiān)控層和中控中心，也可由現(xiàn)場監(jiān)控層處理、篩選后上傳到總控中心。協(xié)議支持MODBUSo（4）電站能量管理系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前時段、當(dāng)前負(fù)荷、當(dāng)前上網(wǎng)電價、儲能電池SOC,自動控制潮流方向，確定微網(wǎng)系統(tǒng)充放電時段。（5）故障報警系統(tǒng)提供故障及狀態(tài)事件的記錄和導(dǎo)出功能。（6）實時曲線、能量流動顯示

系統(tǒng)提供實時曲線記錄、分析和查詢功能，自由選擇所需記錄和分析的數(shù)據(jù)，以曲線展現(xiàn)實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計值，統(tǒng)計數(shù)據(jù)間隔為1分鐘、15分鐘。