2023园区工商业储能系统技术方案

2023园区工商业储能系统技术方案电池储能系统技术方案电池储能系统技术方案PAGEPAGE10目录TOC\o"1-3"\h\u58971概述 3163372储能系统总体方案 37972.1储能系统总体设计 3248942.2储能系统特点 5276432.3储能系统作用 6176213电池舱设计方案 6219543.1电芯选型 9318683.2PACK 11143293.3电池簇设计 124943.4电池管理系统（BMS） 13127214交流侧系统设计方案 2172614.1交流侧系统整体方案 21306754.2储能变流器介绍 22134294.3变压器 24279574.4逆变隔离变压系统参数 2692014.5STS 2756235能量管理系统（EMS） 2845185.1方案概述 28112695.2方案特点 29277945.3组网架构 3051535.4EMS 30228466集装箱及辅助系统 31123436.1集装箱箱体 31274686.2集装箱辅助系统 3285097供货设备清单 33概述0.5MW/1MWh110.5MW/1MWh10.5MW/1MWh储能电池（直流侧（磷酸铁锂电池0.5MW/1MWh0.4kVEMS能量管理系统：根据储能情况及负载情况实现并离网切换控制，并网点电气参数监控，实现系统负载远程投切控制及电源能量均衡控制及系统的经济运行。储能系统总体方案储能系统总体设计0.5MW/1MWh1（EMS）10.5MW/1MWh0.5MW/1MWh10.5MW/0.5MVA逆变隔离升压系统10.5MW/1MWh直流侧11380VSTS0.4kV母线。0.5MW/1MWh磷酸铁锂电池储能系统电气拓扑结构如下：图2-1储能系统一次电气图储能系统特点此外，集装箱储能系统还具有如下特点：全方位、多层次的电池保护策略、故障隔离措施，高安全性能，可有效保障极端情况下的防火要求小，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。储能系统作用自发自用，水平，降低用电成本。峰谷价差套利，在实施峰谷电价的电力市场中，通过低电价时给储能系储能系统可以在电网不能正常情况下起备用和过度作用。容量费用管理，负荷时放电，从而降低整体负荷，达到降低容量电费的目的。电池舱设计方案1.066MWh20照明系统等，保证储能系统安全稳定运行。1）1.066MWh电池系统组成如下表：表3-11.066MWh电池系统组成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）备注1电池箱44.828012.544电芯1并14串组成1个电池箱2电池簇761.6280213.248171主控箱串联组成一个电池簇3集装箱储能系统761.814001066.2451.066MWh2）1.066MWh电池储能系统整体布局如下图：2051.066MWh@单簇171500kWPCS3-120&3）储能电池系统拓扑图如下：图3-2储能电池系统拓扑图电芯选型3.2V2.5~3.65V安装、维护。表3-2电芯参数表序号项目规格参数条件1电芯类型磷酸铁锂电芯2电芯型号LFP71173207/280Ah3外形尺寸71.55*174.7*207.11±0.5含绝缘膜，含极柱尺寸4重量5.45±0.20kg包蓝膜后5出厂内阻（1kHz)0.18±0.05mΩ40%SOC，1kHz，以产线在线测试数据为准6额定容量280Ah0.5P，2.5-3.65V7额定电压3.2V8额定能量896Wh0.5P9工作电压2.5〜3.65V温度T＞0℃102.0〜3.65V温度T≤0℃11出货状态27%SOC12月自放电≤3.5%25±2℃，40%SOC，新电芯存储3个月后13最大持续充放电功率1P25±2℃14放电温度范围-30〜60℃15充电温度范围0〜60℃16常温充放电循环寿命≥6000cls@80%标称容量@25±2℃，0.5C电芯外形尺寸如下图：序号项目标准测试方法1过充测试不爆炸、不起火序号项目标准测试方法1过充测试不爆炸、不起火将电池单体充电至电压达到充电终止电压的1.5倍或时间达到1h2过放测试不爆炸、不起火将电池单体放电至时间达到90min或电压达到0V3短路测试不爆炸、不起火按照GB/T36276-2018中A.2.14的短路试验步骤，将电池单体正、负极经外部短路10min4跌落测试不爆炸、不起火将电池单体的正极或负极端子朝下从1.5m高度处自由跌落到水泥地面上1次5加热测试不爆炸、不起火将电池单体以5℃/min的速率由环境温度升至（130±2）℃并保持30min6挤压测试不爆炸、不起火将电池单体挤压至电压达到0V或变形量达到30%或挤压力达到（13±0.78）kN7低气压测试不爆炸、不起火、不漏液将电池单体在低气压环境中静置6h8热失控测试不爆炸、不起火触发电池单体达到热失控条件9阻燃、防爆防爆，阻燃等级不低于V-0阻燃等级不低于V-0PACK电池模块由14个280Ah1P14S15444.8V。BMU，用于模组的电压、温度等参数采Pack序号名称规格参数备注1单体电池额定容量（Ah）2802电池模块额定容量（Ah）序号名称规格参数备注1单体电池额定容量（Ah）2802电池模块额定容量（Ah）280额定能量（kWh）12.544标称电压（V）44.8运行电压范围（V）39.2～49.7额定充放电电流（A）1400.5C最大可持续充放电电流（A）2801C尺寸（宽×深×高）（mm）420×645×235重量（kg）96±2允许工作环境温度5℃～45℃序号名称规格参数备注BMU采集线出线方式前出线绝缘标准电池箱绝缘电阻≥1GΩ(1000VDC)潮湿天气除外耐压标准3820VDC，无击穿现象漏电流＜10mABMS以及策略执行功能。电池簇设计电池簇由171761.6V电量为213.248kWh。电池簇在集装箱内靠侧壁面对面布置，采用顶部侧进风散热图3-5电池簇外观示意图电池簇主要参数如下：表3-5电池簇参数表序号项目规格参数备注1组合方式1并238串@17个电池模块2额定容量（Ah）2803额定能量（kWh）213.2484标称电压（V）761.65运行电压范围（V）666.4～844.96额定充放电电流（A）1400.5C7最大可持续充放电电流（A）2801C8尺寸（宽×深×高）(mm)1000×685×2350深度含拉手9重量（kg）2100±1010允许工作环境温度5℃～45℃11防护等级IP2012绝缘标准电池簇绝缘电阻满足GB36558-2018要求13耐压标准3820VDC，无击穿现象漏电流＜20mA电池管理系统（BMS）BMMBCM、电池堆管理CCUBMSSOC功能。BMSSOCSOHSOEBMSBMMBCMCCUBMSBMS

图3-6BMS通讯拓扑1、模拟量测量功能：能实时测量电池簇电压，充放电电流、温度和单体电池端电压、电池极柱温度、漏电监测等参数，并通过计算实时给出单体电池的SOC值及SOH值。2、均衡：电池管理系统具备被动均衡功能，均衡电流不小于100mA，保证电池系统使用寿命及可用容量。3低温、漏电、通信异常、电池管理系统异常等状态时，能显示并上报告警信息，PCS4、电池系统保护功能：包括：过充、过放、超温、短路、反接、过载等保问题电池簇退出运行，同时上报保护信息。5、自诊断功能：电池管理系统具备自诊断功能，对电池管理系统与外界通据实时测量蓄电池模块电压、充放电电流、温度和单体电池端电压、计算得到的电池内阻等参数，通过分析诊断模型，得出单体电池当前容量或剩余容量电时当前状态下可持续放电时间的估算，并能够上报到监测系统。6、运行参数设定功能：电池管理系统运行各项参数能通过本地和远程两种方式在电池管理系统或储能监控系统进行修改，并有通过密码进行权限认证功能。7、本地运行状态显示功能：电池管理系统能够在本地对电池系统的各项运行状态进行显示，如系统状态，模拟量信息，报警和保护信息等。8、事件及历史数据记录功能：电池管理系统能够在本地对电池系统的各项100000条事件及不少于309RS485BMSPCSCAN果温度高于保护值将开启温控设备强制冷却，若温度达到危险值，电池系统将停止工作。BMS表3-7电池管理系统主要参数表序号项目名称技术参数及指标1工作电源9~32V2单体电压采集范围1.5~4.5V3单体电压采集精度≤±0.1%FS+0.1%RD4电流采集范围≤500A5电流采集精度≤±0.5%FS+0.5%RD6温度采集误差≤±1℃（@-25~65℃）7电压采集周期≤50ms8电流采集周期≤50ms电池储能系统技术方案电池储能系统技术方案PAGEPAGE14图3-7消防联动拓扑电池系统空间防护：温度、烟雾、可燃气体探测+联动控制策略1）BMS、PCS外部断电策略；使用空间淹没式消防（七氟丙烷）；消防系统工作流程如下：图3-8消防系统工作流程现对防护区自动探测、报警、灭火保护功能。灭火剂七氟丙烷（FM200），灭火效率高，对设备无污损，电绝缘性好，灭火迅速。消防系统具有（0-30（关闭通风空调等消防系统主要特点：系统能自动检测火灾，自动报警，自动启动灭火系统有自动控制、手动控制和机械应急操作三种启动方式独立的应急手动操作机构配备火灾和灭火剂释放的警铃及声光报警器自检系统，定期自动巡查，监视故障及故障报警表3-8消防系统技术指标序号项目描述规格参数1气体纯度＞99.6﹪(摩尔/摩尔)2酸度＜3ppm3水含量＜10ppm4不挥发残留物＜0．01﹪5悬浮或沉淀物不可见序号项目描述规格参数6灭火浓度>9%7喷放时间<10s8系统供电220VAC/50HZ9后备电源具备10消防输出信号24V11工作环境温度-60℃～50℃12存储环境温度-60℃～50℃3、在线监测系统解决方案H2CO实施灭火及火灾隔断等措施。安装方案装置介绍H2CO2-1所示。图2-1装置外观图预警准确性。监测主机满足通信及联控要求，可通过无线/光纤/以太网等通讯方式，将监在系统有告警时可分别联动排风系统及消防报警主机。布局方式针对储能集装箱的设计结构和预留空间，本方案的安装与布置不会影响集装箱的原有设计，如图2-2所示。图2-2安装布局图间，采样管线延伸至整个电池簇区域，沿管线在每个电池簇上方依次等距设置3.5mm直径采样孔；烟雾探测器、温度探测器、可燃气体探测装置（H2、CO）模块通过信号与主机连接，依次安装在中部上方支架处。烟雾探测器、温度探测器、可燃气体探测装置的监测数据传输至监测主机，/光纤/太网等通讯方式，将监测数据发送至后台服务器。220V1.5mm2插头与插座连接，整个电源线整理固定在线槽内。系统简介系统架构储能系统安全在线监测系统的架构分为三层，如图3-1所示。数据采集层主要有监测主机及可燃气体探测器可燃气体探测器联动排风系统和消防报警主机。/光纤/（配融合分析，以提高预警的准确率。EMSEMS进行总体的控制与展示。3-1安全在线监测系统架构图后台系统BMS历史数据查询等功能。后台软件的服务器可根据需求布设，并满足相应的网络、信息安全规定。3-2后台系统界面3.6温控系统（一般最佳工作温度35℃0℃0℃普通回风，保证对每个电池簇都有同样的温控能力。PackPack2温控系统在控制系统的作用下，可实现集装箱内部的制冷、加热和除湿。通过风系统来实现自然通风冷却、制冷剂相变冷却、加热、除湿等功能。18~30℃50%~70%最佳工况。RS485表3-9温控系统技术指标序号项目描述规格参数1空调型式工业级精密空调2空调数量2台3运行噪音≤75dB（A）4制冷剂环保冷媒R410a5能效比≥二级【EER≥3.0】6适用环境温度-60～40℃7相对湿度0～100%8电池室内运行环境18℃~30℃50%~70%RTH9IP等级IP3010供电电源三相3-phase,额定电压400V±10%,频率50Hz11工作年限大于10年交流侧系统设计方案交流侧系统整体方案本项目中PCS与隔离变压器采用分体式设计，与STS系统等组成交流侧系统，该系统具有损耗低、效率高、成本低、占地面积小、维护方便等优势。该项目共需1套0.5MW/0.5MVA的逆变（隔离）变压系统，每套系统包含1台500kW储能变流器（PCS）、1台500kVA干式隔离变压器、1套STS统、1面0.4kV高压进线柜和1防系统等自动控制和安全保障系统。电池舱中的5舱1台500kW的PCS直流侧相连，PCS交流侧经隔离变压器连接至0.4kV交流母线。交流侧电气一次原理图如下：图4-1交流侧电气一次原理图交流侧设备集装箱内部布局如下图：图4-2交流侧设备集装箱内部布局参考图储能变流器介绍500kW非隔离型储能变流器（PCS）定性，降低输出谐波、开关损耗和变流器体积。储能变流器（PCS）系统的安全性、稳定性、经济性。储能变流器PCS功能特点：100%不平衡带载运行；支持离网、多机直接并联、VSG换等多种功能；STS具有短路支撑和自恢复功能（离网运行时）；具有有功、无功实时可调度和低电压穿越功能（并网运行时）；具备削峰填谷自动运行策略功能；支持多类型负载单独或混合接入（阻性负载、感性负载、容性负载）；流波形；99%；温、无蓄电情况下的黑启动电源。储能变流器主要参数如下表：表4-1储能变流器主要参数表项目参数备注直流侧参数最大直流功率(kW)693降额500kw直流母线最高电压(V)850直流侧最大电流(A)1147直流电压工作范围(V)600~850直流电压纹波系数(%)＜2交流侧参数额定功率(kW)630最大输出功率(kW)693交流接入方式螺钉隔离方式无隔离无功范围(kVar)-500~500并网运行参数额定电网电压(V)400允许电网电压(V)320~440额定电网频率(Hz)50/60允许电网频率(Hz±%)47~53/57~63电流总谐波畸变率(%)≤3@额定功率功率因数-1~1充放电转换时间(ms)50离网运行参数额定输出电压(V)400电压偏差±1%（线性平衡负载）电压不平衡度(%)2，短时不超过4电压总谐波畸变率(%)3（线性平衡负载）额定输出频率(Hz)50动态电压瞬变范围(%)20%100100%下降至20%突变时）输出过压保护值(V)可设输出欠压保护值(V)可设通用参数最大效率(%)99允许环境温度(℃)-40~55＞40℃降容允许相对湿度(%)0~95无凝露噪声(dB)75尺寸(宽×深×高)(mm)1000*800*2150重量(kg)800防护等级IP20冷却方式智能风冷绝缘电阻(MΩ)>1其它人机界面触摸屏通信规约EMS:MODBUSTCPBMS:MODBUSRTU或CAN变压器本项目选择三相隔离500kVA干式风冷变压器，主要参数如下：表4-2变压器主要参数表序号指标参数1变压器型号SCB11-500KVA/0.4/0.38KV2工作温度范围-10℃~+50℃3额定容量500kVA4额定电压0.4±3%/0.38±3%kV5调压方式无励磁调压6额定频率50Hz~60Hz7联结组标号Dy11序号指标参数8短路阻抗2~4%9冷却方式AN/AF10绝缘等级ClassH11声功率级≤70db，距离变压器1m处，满负荷12空载电流满足国标要求13空载损耗满足国标要求14负载损耗满足国标要求15重量1600kg±10%16尺寸1100*800*2100mm（W*D*H）逆变隔离变压系统参数逆变变压系统技术参数如下表：表4-4逆变隔离变压系统主要参数表产品型号630K/0.4kV直流侧参数直流电压范围600～850V最大直流功率693kW最大直流电流1147A电池支路数量1交流0.4kV侧参数额定输出功率630kW交流最大功率693kW额定电网电压400V输出THDi≤3%并网功率因数-1~+1交流0.38kV侧参数交流电压380V交流电压可调节范围±15%交流频率50Hz/60Hz输出THDi≤3%系统参数中压变压器类型干式变压器变压器出线侧保护开关类型负荷开关STS隔离方式环氧树脂浇注干式电力变压器冷却方式智能强制风冷噪声75dB温度范围-10℃~+50℃防护等级IP54海拔2000m湿度范围0~95%通讯方式显示方式触摸屏上位机通信方式ModbusTCP/IPSTSSTS（STS），在两路交流电源构成的工业过程控制中心等。STS负载自动切换系统功能特点：自动完成并离网切换与并网同期功能，无需手动操作；柜内配置智能电表记录市电用电量、负载用电量数据；0ms，20ms；系统可视化操作，可直观展示并离网工况。表4-5STS负载自动切换系统参数产品型号PWD-800K电网侧参数额定功率800KVA接线方式三相四线允许电网电压380/400（-15%~15%可配置）Vac允许电网频率50/60（-5~5可配置）HzPCS侧参数额定功率500kVA输入路数1路负载侧参数额定功率500kVA输出路数1路系统参数并网转离网切换时间主动式0ms/被动式＜20ms离网转并网切换时间无缝同期最大转化效率99.5%尺寸（宽*高*深）800*2160*800mm重量450kg噪声＜55dB防护等级IP20允许环境温度-20~60℃（大于45℃降额）冷却方式强制风冷允许相对湿度0~95%（无凝露）允许海拔高度3000m（大于3000m降额）通讯参数通讯接口RS485,Ethernet通讯协议ModbusTCP/RTU能量管理系统（EMS）方案概述稳定运行。储能监控及能量管理系统采用面向服务的软件体系架构，遵循IEC61970/IEC61968规范，具有良好的开放性，能很好地满足系统集。成和应Unix/Linux/Windows集成的主站系统，并完全兼容国产硬件设备、操作系统及数据库。5.1-1工商业储能EMS系统拓扑图方案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；PCSBMS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支持交换机、网关、GPRS5.2-1储能系统一次系统拓扑图组网架构储能系统中，EMS通讯拓扑分为两层结构，顶层为总集中监控系统，底层设备：PCS、BMS、计量电表、环境监测设备、消防系统、空调或门禁系统等均接入监控系统。控信息，并及时反馈网络检测的系统异常与故障，确保快速定位与恢复。图5.3-1能量管理系统架构图EMS（1）运行情况实时监控史数据进行处理并存入数据库。包括：BMSSOCSOH充放电电量、历史充放电电能等常用信息。PCS/电流/电池储能系统技术方案电池储能系统技术方案PAGEPAGE30在合理范围内。控制过程中考虑一次接线等设备的功率限制。故障报警区分和管理。防逆流EMS通过采集客户与电网的并网点的功率信息，结合当前电池容量、电价率不超过负荷功率，从而实现防止储能相电网反向送电的功能。远程监视通过端口映射实现远程监视功能，PCSBMS能系统远程监控。EMS界面主要包括：运行监控、设备监测、告警服务、历史数据查看、用户管理等。运行监控扑和项目实时运行曲线等模块。总体运行情况实现对项目总的运行数据进行统计和分析，包括当天充放电量、累计充放电量、当天充放电次数、累计充放电次数、当日收益、累计收益等。设备监测