用户侧1MW-2MWh工商业储能系统技术方案

用户侧1MW/2MWh储能系统技术方案版本号修订日期首版编写一、项目概述 4二、设计方案 4三、系统架构 四、供货范围 5五、标准规范 6六、储能系统 76.1整体介绍 6.2.1电池系统参数 6.2.2电池簇 6.3电池管理系统 6.3.1均衡方案 6.4高压箱 6.5控制汇流柜 6.6储能变流系统 6.7能量管理系统 6.7.1系统结构 6.7.2功能设计 6.7.3监控系统数据 6.8温控系统 6.8.1电池模组温控设计 276.8.2电池集装箱温控设计 286.8.3风道设计 6.9消防系统 6.9.1基本组成 6.10集装箱 七、400V低压并网柜 1MW/2MWh储能项目配置2套500kW/1000kWh储能预制舱，交流侧400V并网。系统方案包含2套500kW/1000kWh储能预制舱，舱内集成有电风系统、温控系统、消防系统、视频系统和照明系统等，两套储能预制舱共用1面EMS柜进行管理。采用5500*2438*2896mm高柜集装箱，舱内配置8簇129kWh的磷酸铁锂电池簇，经1台控制汇流柜汇流后接入1台500kW的PCS,之后经由隔离变压器输出交流400V。单舱配置电量1000kWh。2个储能预制舱2路400V交流电接入2台400V低压并网柜，之全性能高，环境适应性强，有效减少现场安装调试及后期维护的工变流变压系统、通风热管理系统、低压配电、消防、门禁、>安全性能高：三级架构电池管理系统，实现系统全程监控和管理，消防联动切断策略，安全接地，确保电池安全稳定运>环境适应性强：IP54防护，C3防腐设计，风载、雪载、抗震设计，储能系统可适用于高海拔、高温和低温等恶劣环境。|储|储1能集装|箱控制汇流柜幸丰幸李图3-1系统架构示意图(参考)储能方案产品供货范围如下：序号设备名称型号数量单位1储能预制500kW/1000kWh,含2套舱内部电池簇、BMS、控制汇流柜、隔离型PCS、EMS、通风热管理系统、消防系统、视频监控系统、环控系统、配电照明系统、内部线缆与附件等2400V低压并网柜含断路器、隔离开关、电流互感器、2面3配套电缆含储能舱到并网柜电缆，自用电供电电缆等2套4备品备件及专用工具质保期内使用的备品备件和安装调试必备的专用工具1套5技术服务含指导安装、试验、调试、现场服务、验收及监测考核等1项表4-1供货范围5.五、标准规范GB/T1413-2018集装箱分类、尺寸和额定质量GB/T36276-2018电力储能用锂离子电池GBT/34131-2017电化学储能电站用锂离子电池管理系统技术规范GB/T36558-2018电力系统电化学储能系统通用技术条件GB/T14598.9辐射电磁场干扰试验GB/T191-2008包装储运图示标志GB/T36547-2018电化学储能系统接入电网技术规定GB/T36548-2018电化学储能系统接入电网测试规范GB/T36558-2018电力系统电化学储能系统通用技术条件6.六、储能系统储能预制舱包含电池簇、电池管理系统、控制汇流柜、PCS(隔离型)、EMS、温控系统、消防系统、门禁照明系统和配电系统等，所有设备集成在一台5500*2438*2896mm高柜集装箱内。电池合计配置8簇，经1台控制汇流柜汇流后接入1台500kW的PCS,合计额定配置电量1000kWh。电池在电池管理系统(BMS)的管控和保护下工作，舱内配置工业级空调对电池进行温度控制，同时配置舱级全氟己酮与水喷淋消防系统对电池进行安全防护。能预制舱外观参考图6-1所示，内部设备布局图参考图6-2所示，储能预制舱技术参数如表6-1所示。③③图6-1储能预制舱外观图(参考)输出接线输出接线输入接线明▲要▲图6-2储能预制舱内部布局图(参考)表6-1储能预制舱技术参数表直流侧参数其他参数电池类型磷酸铁锂电池系统效率组合方式运行温度范围(超过45℃降功标称电压运行湿度范围5%~85%(无冷凝)电压范围运行海拔要求(>3000m需降标称电量温控方案工业级空调(15kW/储能预制交流并网参数消防方案舱级全氟己酮+水喷淋消防接线方式防护等级额定功率防腐等级交流侧可放出电量888kWh(不考虑自用电，噪声额定电压抗震等级8级额定频率进出线方式下进下出功率因数外形尺寸(长*宽*高)重量隔离变压器具备通信协议通信方式干接点等标准及认证UL9540A等表6-2电池系统技术参数表序号参数电芯类型磷酸铁锂配置总电量额定工作倍率单体电芯型号单体电芯参数电池模组参数电池簇参数直流电压范围运行温度范围运行湿度范围0~85%(无冷凝)冷却方式风冷高、循环寿命长等特点。储能预制舱内共包含1堆电池，每堆电池包含8组电池簇，每组电池簇由8箱电池单元箱串联组成，通过一个高压盒对外输出，每台电池单元箱由24颗磷酸铁锂电池1并24串组成，由一套三级架构的电池管理系统(BMS)对电池进行监测中的产热量，提升系统稳定性；电池以成熟稳定的磷酸铁锂和人造在电液选型上采用耐高温型络合反应添加剂、高浓度锂盐以及稳定电池在生产过程中采用全流程智能化生产制造工艺，实时监测及控制各项制程指标，同时生产过程中严格管控温度、露点及粉尘等异物，降低环境对电池性能的影响。并不断探索使用自主研发的电芯一致性筛选工艺，加强电池性能一致性的筛选，提升电池组性能的项目能量型磷酸铁锂锂离子电池电池型号标称容量标称电压V交流内阻充放电倍率C充放电终止电压V结构形式-尺寸重量表6-4电池单元箱参数表项目成组方式-标称容量标称能量标称电压V充放电倍率C尺寸(D*W*H)重量表6-5电池簇参数表平成组方式8个电池模组串联主要部分电池单元箱×8+高压箱×1尺寸(W*D*H)重量标称容量标称能量标称电压V运行电压V充放电倍率C能量效率工作温度℃充电5~45;放电进出线方式下进下出冷却方式风冷电池管理系统(BMS)由三层结构组成，分别是BMU、BCU和电池簇电压、电流数据并控制各回路继电器，同时接收BMU的采集数据，并将信息统一上传至BAU,BAU负责管控所有电池簇内的电池，并进行电池状态估算，同时与PCS、EMS或站内监控系统进行BMS系统具有模拟信号高精度检测及上报，故障告警、上传和存储、电池保护、参数设置、被动均衡、电池组SOC定标和与其它设BMS对储能系统中的锂电池进行全面实时的测量和保护，提供单体电池电压、单体电池温度、连接线缆极柱温度、簇电池电压、簇电池电流、簇电池剩余容量(SOC)、簇电池健康状况(SOH)等测量数据，并且设计有与主控制终端工艺连锁的定值越限逻辑，实现对电池的保护。表6-6电池管理系统参数表序号参数备注工作电流单个板子工作温度工作湿度总压测量范围总压测量精度单体电压测量精度测量范围0~5V电流测量范围按项目需求8电流测量精度9均衡方式被动可选温度测量精度温度测量范围SOC精度充放末期BMS内部通讯绝缘监测功能包含BMS对外通讯接口与PCS-RS485/干接点与EMS或站内监控系统(1)电池模组均衡BMU根据采集到的电池单体信息，当某节电芯单体电压超过均衡开启电压门限，且与最低电压压差超出均衡开启压差门限，则该电芯均衡回路开启，进行耗散式被动均衡(可根据项目要求配置主动均衡),压差范围回落至规定范围以内之后关闭均衡。均衡状态可通过从控上位机进行查看。均衡开启压差：50mV均衡关闭压差：30mV(2)电池簇均衡为进行电池簇均衡，在每个电池簇中均加入一个预充回路。预充回路由一个电阻和一个接触器组成，如下图所示。负载负负载负主正接触器主正接触器主正接触器主接触器电池组主正母线电池组主负母线-电池组-电池组图6-3预充方案原理图在并联的电池系统准备开始对外放电之前(即电池系统与负载之间未形成回路，主接触器未闭合之前),先闭合各个电池簇预充回路中的接触器，这样就使得电池系统中的N个电池簇形成了并联关系。当N个电池簇中的预充回路闭合之后，电压较高的电池簇将会对再存在环流现象。预充电阻解决方案在上电开始阶段，通过预充回路对N个电池簇的电压进行调整，同时由于预充电阻存在，避免了电池簇之间的电之间时，启动预充回路。当电池压差大于45V时，系统不进入预充池簇电流采集，电池簇回路接触器控制和保护等功能。高压箱内集开关故障指示输入负极①通讯接口输出负极有电危险标识输入正极输出正极箱体接地塑壳断路器操运行②&图6-3高压箱外观图(参考)图6-6高压箱内部布局图(参考)图6-7高压箱原理图(参考)部分，主要为储能预制舱内用电设备提供电源，以及为电池系统提供管理控制，下方为电池簇汇流部分。柜体尺寸：宽800mm*深700mm*高2260mm,重约260kg,外形参考下图所示。图6-6控制汇流柜布置图(参考)汇流部分器),配合系统监控装置对其输出电压、电流以及绝缘情况等进行监测。每个汇流柜对储能预制舱内8个电池簇进行直流汇流，之后对应接入1台储能变流器(PCS)。◆控制部分控制部分是为室内交流用电设备提供交流电源以及通过柜内UPS为电池堆BMS部分提供不间断电源。同时并将这些信息上传至BMS系统。同时作为系统内总配电柜，在发生消防事故或者其他紧急事故下可以完成自动或者手动控制下的急停。控制部分具有以下功能：1)完成电池室内空调、照明、消防、应急灯、室内外插座的交流配电；同时为系统内BMS部件(含交换机)提供不间断交流电源。后备时间不小于半小时(依据项目具体要求可配置不同备电时长，根据配电时长蓄电池组柜外另外配置)。2)采集电室内自耗电情况、室内温湿度状态信息、控制汇流柜开关门状态、消防状态信息，并将以上数据上传至后台；3)通过合理的分配尽量保证整个配电系统中各相负载平衡，各支路具有完备的保护功能，关键支路微断分合闸状态可以采集并上电池燕n+图6-9直流汇流图(参考)储能变流器(PCS)是电化学储能系统中，连接电池系统与电网之间的实现电能双向转换的变流器。可控制蓄电池的充电和放电过程，进行交直流的变换。PCS控制器通过通讯接收后台控制指令，根据功率指令的符号及大小控制变流器对电池进行充电或放电，实通讯，获取电池组状态信息，可实现对电池的保护性充放电，确保电池运行安全。储能变流器外形图如下：图6-10储能变流器外观效果图(参考)表6-7500KW储能变流器技术参数表产品型号直流特性直流电压范围最大直流电流并网特性额定输出功率最大输出功率额定并网电压允许电网电压范340Vac~460Vac(范围可设置)额定电网频率最大输出电流功率因数/可调节>0.99(额定功率时)/1(超<3%(额定功率时)离网特性额定输出电压输出电压精度最大输出电流电压失真度<1%(线性负载)额定输出频率效率最大效率基本参数防护等级隔离变压器具备工作环境温度-25℃~+55℃冷却方式智能风冷(风机可调速)尺寸(宽*高*深)重量最高工作海拔5000m(3000m以上降容)显示触摸屏BMS通讯方式调度通讯方式RS232/RS485(标配)、以太网、保护直流开关具备交流开关具备高电压穿越具备低电压穿越具备防孤岛保护具备交流过流/短路保具备交流过压/欠压保具备交流过频/欠频保具备交流进线相序错具备直流过流/短路保具备直流过压/欠压保具备过温保护绝缘监测接地故障保护数据本地处理、协议转换和命令的交换、本地用户画面监视操作、控制策略，实现大容量实时数据的高速汇集传输，确保系统能够快速、准确地得到所有监测及监控信息，并及时反馈网络检测的系统监控的系说明接收监控主机命令，进行并、离网操作。负责管理电池系统单元中的全部主控单元。上报关键电池模拟量采集的信息，并在电池系统异常时上报告警。保护电池使用安全。消防接收消防告警信息，并根据策略切断电池工作回空调接收并执行辅助系统下发的指令(开，关，调温);反馈空调状态，及相关温度数据。电表其他门禁、视频等信息。表6-8通信说明(1)运行情况实时监控系统能对所有被监控的运行参数和状态进行实时和定时数据采集，对重要历史数据进行处理并存入数据库。包括：放电电流限值、单节最值电池电压、单节最值电池温度、故障及报警信息、历史充放电电量、历史充放电电能等常用信息。PCS的相关参数，包括：直流侧各分支的电压/电流/功率等、交流侧的各相有功功率、无功功率、电压、电流、功率因素、频率和温度、机柜温度、运行状态、报警及故障信息等常用信息，以及日充电量、日放电量、累计充电量、累计放电量(需加电表)等。负荷的各相电压、电流、有功功率、无功功率、频率等信息。(2)运营数据显示系统可根据用户要求，进行实时数据、历史数据的查看，并导出(3)电站能量管理系统根据当前时段、当前负荷、当前上网电价、储能电池SOC,自动控制潮流方向，确定微网系统充放电时段。(4)故障报警系统提供故障及状态事件的记录和导出功能。(5)报表、实时曲线、能量流动显示系统提供实时曲线记录、分析和查询功能，自由选择所需记录和分析的数据，以曲线展现实时数据、历史数据及历史数据统计值，统计数据间隔为1分钟、15分钟。表6-9监控系统数据表1数据监控1.交流侧三相电压、电流、有功无功功率、功率因数，频率，模块温度；电网侧总有功功率、负载侧总有功功率2.直流侧电压、电流、功率；3.交流充电量、放电量，直流充电量、放电量；4.设备运行状态，告警、故障状态；5.设备运行参数查看；1.SOC、总电压、总电流、剩余容量；2.设备总告警、总故障状态；显示空调主要数据，包括：1.室内温度、室外温度、室内湿度；2.内外风机、压缩机、电加热、应急风机运行3.运行告警、故障等；4.设备运行参数查看；2系统电气接线图1.显示储能系统电气主接线图；2.显示关键数据在电气主接线图上；3.充放电时显示潮流方向；4.充放电时显示PCS工作状态(充电、或者放电);3运行曲线按每日24小时记录运行曲线，曲线支持历1.直流电压2.交流电流、直流电流3.充放电有功功率4.电池SOC5.集装箱内温度和室外温度4自动控制支持全自动运行。运行策略采用削峰填谷(谷时段时充电，峰时段时放电),具体的策1.当地峰谷时段(系统维护--系统维护--信息管理器--电力负荷)2.PCS处于远程控制模式3.EMS的自动控制手柄处于“遥控”模式4.电池的“充电低阈值”(电池低于此值时系统自动开始充电)5.电池的“充电高阈值”(电池高于此值时系统自动停止充电)6.电池的“放电高阈值”(电池高于此值时系统自动开始放电)7.电池的“放电低阈值”(电池低于此值时系统自动停止放电)8.设置充电、放电最大限值5手动控制1.遥控开关机PCS;2.遥控开关机空调；设温度传感器，放置在电池组内，用于检测电芯温度，当电芯温度大于等于35℃时电池模组风扇开启，恢复值30℃时风扇关闭(可根据项目调节)。电池集装箱发热量主要包含内部设备工作发热和太阳辐射，其中内部设备中主要以电池工作产热为主，以我司210Ah电芯为计算单元，综合考量空气漏热量与太阳辐射，总制冷量需求合计约11.1kW,考虑实际使用情况，最终选择单台集装箱配置工业空调的合计制冷量不低于14kW。储能系统中锂电池最佳工作温度范围为25±5℃,电池集装箱采用恒温恒湿设计，内置工业空调制冷制热系统，空调与电池簇之间设计有连接风道，空调内循环的风路从下部吸入热空气，冷空气从上部排出，经风道流经电池簇，同时根据集装箱内电池的热仿真分析数据进行风道优化，保障每一路电池架均能满足温度均衡，使得每组电池架的上下层电池模组的温度之差控制在最佳运行温度范围火灾抑制系统。以簇级为单位，每个电池簇对应1个吸气式探测器，A.通过每簇顶部设置吸气式复合探测器进行对该簇电池的每个在探测到舱内可燃气体浓度超标时，联动启动排风换气，降低舱内B.每个电池舱的空间顶部安装1台防爆CO探测器，1台防爆型氢气探测器，2台温感探测器，2台烟感探测器进行空间监测。探测器将信号传输到控制主机，通过相应阈值区间与特征值的变化趋势来判定舱内火情，同时探测器必须具备实时主动上传报警数据的功能。灭火控制主机应有不少于三级预警功能，可在每一级预警触发干接点等通信方式，可上传舱内探测器工作及预警状态，也可与舱制主机具备干接点通讯功能，并可根据联动策略进行灵活编程；控制主机具有图形显示屏。F.主动通风功能需与复合探测系统进行联动，宜对角设置1个进气口和1个排风扇，平时处于关闭状态，确保箱体的密封性。当触发二级报警时，应同时开启进气口和排风扇；当触发三级报警时，应关闭进气口和排气扇，确保药剂灭火浓度。G.通过多参数实时监测，软件复合判断，及时发现电池工作中的异常状况，实现火灾预警。根据监测到的数据，判断热失控阶段，产品配置锂离子电池在热失控发生过程中，随着各内部材料高温分解会释放大量气体。通过对气体监测可及时发现早期锂电池的热失控。在锂电池