500kW-1000kWh储能系统方案

500kW/1000kWh储能系统技术方案2016-10-09V0目录TOC\o"1-5"\h\z1系统介绍 2\o"CurrentDocument"方案背景 2\o"CurrentDocument"储能系统配置 32系统设计 5\o"CurrentDocument"设计原则 5\o"CurrentDocument"系统配置 5储能电池集装箱配置布局 53系统部件特性 6\o"CurrentDocument"LFP电芯 6\o"CurrentDocument"LFP电池特性曲线 6\o"CurrentDocument"技术指标 6\o"CurrentDocument"储能电池系统 7\o"CurrentDocument"系统组成 7储能电池系统连接示意图 8储能电池系统技术参数 8\o"CurrentDocument"电池管理系统（BMS） 9\o"CurrentDocument"主要特点 10BMS通讯拓扑结构 10\o"CurrentDocument"储能变流器 10\o"CurrentDocument"主要特点 11\o"CurrentDocument"电路示意图 11\o"CurrentDocument"技术指标 11\o"CurrentDocument"监控系统（EMS） 13\o"CurrentDocument"主要特点 14\o"CurrentDocument"技术指标 14\o"CurrentDocument"辅助系统 14\o"CurrentDocument"消防系统 14\o"CurrentDocument"温控系统 15系统介绍方案背景储能技术是现代能源体系“发-输-配-用-储”中的压轴一环，将储能电站用于用户侧，可以提高电网的电能质量，增强电网的供电可靠性。储能技术对于工业用户的主要应用如下：参与电力需求侧响应用户通过配置一定规模的储能，可主动参与电网的需求侧响应。一方面可以获得参与需求侧响应的奖励机制，另一方面也可以改变自己的用电习惯，消减自身高峰负荷，节约用电成本。削峰填谷具有明显峰谷差价的工商业用户，通过安装储能系统，在电价低谷的时候充电，在电价高峰的时候放电，赚取峰谷差价，节约用电成本。需量管理工商业用户安装储能系统，可减少变压器增容的投资成本；储能系统在用电高峰时放电，可消减用户用电峰值，减少容量费，节约用电成本。电压支撑等电能质量改善对用电要求稳定和电能质量要求高的工商业用户，通过配置储能系统作为支撑电源，能够改善因电压跌落、频率波动、临时性断电等电能质量问题，挽回因断电、电能质量不稳而使生产线停产造成的损失。应急电源储能系统能够支撑大功率稳定运行达几个小时甚至十几个小时。对于生产连续性要求高、信息、安全领域的用户，通过配置一定规模的储能系统，可以提供高质量、不间断的电源，保证生产的稳定。1.2储能系统配置500kW/1000kWh,采用集装箱式储能系统，每个集装箱储能系统容量大小为500kW/1000kWh。表2-1500kW/1000kWh系统主要设备清单设备规格数量备注电池系统1000kWh1套包括电池组串和电池管理系统双向变流器500kW1台集装箱40英尺1个(12192*2438*2896mm)监控系统就地监控1套辅助系统消防、温控、配电、照明、接地1套包括集装箱内消防系统、温控系统、配电系统、照明系统、接地系统等本方案以秉持科学安全，绿色环保，集约用地的原则进行设计，缩减客户建设周期，促进环境友好发展。系统采用可移动集装箱式模块化设计，易安装、运输、维护和系统扩容。电池集装箱系统由比能量高、成本低廉、安全无污染的磷酸铁锂式储能电池单元以一定的串并联方式进行连接，配比先进的电池管理系统组成，灵活、可靠，易扩展升级。此外，电池集装箱还有如下特点：全方位、多层次的电池保护策略、故障隔离措施，高安全性；集装箱内配置自动火灾报警及自动灭火系统，并具有声光报警和上传功能，可有效保障极端情况下的防火要求；集装箱内配置智能温湿度调节系统，内部设备工作环境受外部环境影响小，系统应用地域广泛；集装箱内安装网络摄像头和红外距离感应器，用于实时监控和安全防护；开放式以太网接口设计，可提供便捷的通讯接口；系统设计2.1设计原则1、按系统每天循环1次，规定电池充放电大于50%为一次循环，目前可为客户提供运行时间为10年的储能系统；2、储能系统保证10年的定义为，客户按第1条正常使用10年时，储能系统可释放额定容量80%的电量；3、本设计默认客户提出的输出功率要求是并网点的功率；4、本方案采用500kW变流器，变流器直流额电压范围500Vdc—800Vdc,交流侧最大效率98.2%,可110%过载运行；5、储能变流器交流输出通过变压器连接电网；6、储能集装箱内部设备（温控、照明、监控等）用电方式可根据需求选择自取电或单独取电模式;2.2系统配置2.2.1储能电池集装箱配置布局储能系统集装箱配置储能变流器、电池系统、一套消防系统、空调系统、BMS监控柜，以保证储能电池系统的正常运行。图2-1电池集装箱配置布局图

33系统部件特性LFP电芯本方案选用的LFP锂电池（120Ah/3.2V）具有比能量高、循环寿命大于4500次、成本低、安全无污染等特点，已广泛应用于储能系统。LFP电池特性曲线CyleUfe@)25℃y1C/1C2000 3000Cyclejndex5000CyleUfe@)25℃y1C/1C2000 3000Cyclejndex5000图3-1容量特性曲线技术指标表3-1 LEP电芯技术指标序号项目规格备注1电芯类型LFP2额定电压（V）3.203额定容量（Ah）1204额定充电电流（A）635最大充电电流（A）150

6额定放电电流（A）637最大放电电流（A）1508电压范围（丫）2.5〜3.659循环次数（次）>40001C/4.15V@25℃SOCatEndofLife80%10自放电（％/年）3@SOC25%11自放电（％/2年）5@SOC25%12尺寸（W*D*Hmm）173.9*48.0*17013重量（Kg）2.82014形变量（mm）0.1〜0.215存储温度范围（℃）-40〜6016工作温度范围（℃）-30〜6017湿度（％）<95%18认证UN38.3/UL1642/IEC621333.2储能电池系统3.2.1系统组成2并8串组成一个电池模组28个电池箱构成一个电池组串（电池架储能单元）・7个电池组串构成一个电池堆，构成直流侧电量为1204.7kWh电池系统。表3-2电池系统成组技术指标序号项目描述单元拓扑额定电压（V）额定容量（Ah）存储电量（kWh）重量估算（Kg）备注1电芯Mi3.21200.3842.820LFP电芯2电池箱（含BMU）V25.62406.1445016个电芯2P8S

3电池组串（含BCMS）5716.8240172.1150028个电池箱串联组成1个电池组串4电池系统（含BAMS）▼a716.816801204.7105007个电池组并联到PCS3.2.2储能电池系统连接示意图图3-2储能电池系统连接示意图3.2.3储能电池系统技术参数本方案采用集装箱式储能系统，该项目配置的集装箱式磷酸铁锂储能系统规模为500kW/1000kWh。系统参数如下表所示：表3-3储能系统技术指标序号项目参数备注1额定放电功率500kW长时间运行2额定储能容量1000kWh3交流相数三相四线4并网额定电压380V有效值

5模式电压范围380±10%V此电压范围内能正常工作6额定频率50Hz7频率范围49.5~50.5此频率范围内（含电网频率异常情况）能正常工作8总电流波形畸变率<3%额定功率最大有功功率下9输出功率因数0.9超前~0.9滞后额定功率10离网带载模式额定电压380V有效值11电压精度<±3%额定电压12输出总电压失真度（THD）<3%线性负载13额定输出频率（Hz）50±2%14电压过渡变动范围<10%电阻负载0%~100%15集装箱允许环境温度-15℃~+45℃室外16电池最佳工作环境温度+10℃~+30℃电池室内17允许相对湿度5%~95%无冷凝18允许海拔高度W2000m19噪声W75dB集装箱1m处测量20防护等级IP54电池仓21IP44电气仓22系统效率三91%50%以上负荷23通讯方式以太网24通讯协议ModbusTCP/IP25集装箱尺寸（长*宽*高）12192*2438*2896mm3.3电池管理系统（BMS）电池管理系统由电池组管理单元BMU、电池组串管理系统MBMS、电池堆管理系统BAMS和高压控制箱HVC组成。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，主动均衡，电池组SOC定标和与其它设备信息交互等功能。主要特点三层架构管理系统对电池运行状态实施全面检测，包括电压、电流、温度等。单体电池电压检测精度高：±2mV,保证系统数据分析可信度多点温度监控，避免电池热失控，保障系统安全多种均衡方式，有效延迟电池寿命模块化设计，可扩展性强完备可靠的电池保护功能支持GPRS数据采集及无线传输排障导引、事件及操作日志记录增强电池运行数据分析能力，提高报表功能专业的负荷联动控制优化，紧密配合PCS、储能调度系统，提高系统效率BMS通讯拓扑结构图3-4BMS通讯拓扑图3.4储能变流器储能变流器是连接电网与储能电池组的电力电子接口设备，通过控制可实现电压、电流的交直流双向变换功能。由主功率部分、信号检测部分、控制部分、驱动部分、监控显示部分和辅助电源等部分构成。3.4.1主要特点技术领先，全面满足电网或负荷的接入与控制要求高效节能，更集成，更好的客户体验具有并网和离网并联功能，良好的扩容性具有低电压、零电压穿越功能，从容应对复杂电网情况具有自主调频调压和受控调频调压功能离网带三相不平衡能力强最高转换效率可达98.2%正面维护，可靠墙安装，节省设备占地空间高效PWM调制算法，降低开关损耗双电源冗余供电方案提升系统可靠性完善的保护及故障告警系统，更加安全可靠电路示意图图3-5电路拓扑示意图技术指标表3-4PCS技术指标序号类别项目描述规格参数1直流侧最大直流功率550kW2工作电压范围500Vdc—800Vde3最大直流电压820Vde

4最低直流电压480Vde5最大直流电流1100A6交流侧额定功率500kW7最大交流功率550kVA8最大交流电流1008A9最大总谐波失真<3%（额定功率）10额定输出电压315Vac11交流电压范围250Vac〜362Vac12额定电网频率50Hz/60Hz13允许电网频率范围47〜52Hz/57〜62Hz14功率因数>0.99（额定功率）15直流分量<5%（额定功率）16功率因数可调范围0.9（超前）〜0.9（滞后）17独立逆变电压设置范围280Vac〜330Vac18独立逆变输出电压失真度<3%（线性负载）19带不平衡载能力100%20独立逆变电压过度变动范围<10%（负载0%—100%）21独立逆变峰值系数（CF）3:122保护直流过压保护具备23直流短路保护具备24交流过压保护具备25极性反接保护具备

26绝缘监测具备27模块温度保护具备28效率最大效率98.2%29常规参数体积（W*H*D）1606mm*2034mm*860mm30重量1300kg31运行环境温度-30℃~55℃32运行湿度0%〜95%（无凝露）33停机自耗电<180W34冷却方式强迫风冷35防护等级IP2136海拔高度6000m（超4000m需降额）37显示屏触摸屏38调度通讯方式以太网、RS48539BMS通讯方式RS485、CAN40通讯协议Modbus、IEC1043.5监控系统（EMS）EMS系统是针对BMS监控系统是以软件为平台通过计算机为基础的生产过程控制自动化系统平台，按照监控对象以及系统需要进行数据组态、图形组态、分布式控制组态、通信组态以及报表组态等，快速完成对整个监控系统的组建，以对现场的运行设备进行监视利控制，实现数据采集、显示、报警、设备控制以及参数调节等各项功能。本套监控系统集成了客户BatteryEnergyManagementSystem（BEMS^要求的PowerConditioningSystem,PowerManagementSystemandassociatedMonitoring&ControlSystem功能。主要特点实时接收并监控电池电压、电流、温度、均衡等信息分层、分级、分类报警管理，实时监控实时诊断PCS系统、BMS系统、辅助系统以及内部监控系统状态，自动分析报告采用实时多任务操作系统，数据处理能力强大用户权限分级管理，限制操作Web在线显示、给客户全方位的监控体验支持交换机、网关、GPRS等通讯设备，构成强大的通讯平台技术指标表3-5EMS系统技术指标项目描述规格参数备注电压/电流W0.2%依赖于PCS/BMS功率W0.5%依赖于PCS/BMS遥信正确有效率三99.99%事故报警正确率1遥控遥调正确率：1遥控命令执行时间W3s遥测数据扫描周期1〜5s用户可调计算机通信实时数据同步W2s事故反演记录时间5〜60min用户可调热/备计算机的切换时间W10s事故报警正确率