24MW∕48MWh储能电站系统集技术成及工程建设分析

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项目概述二 系统集成关键技术三 项目建设方案四 典型案例—

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项目概述—

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—项目背景及建设的必要性项目概况项目特点1.1

项目背景及建设的必要性由于江苏镇江谏壁电厂3台33万千瓦机组关停，且丹徒燃机2台44万机组因故无法按计划建成投运，经调度预测，采取运行方式调整措施后，2018年夏季用电高峰访晋分区仍存在22万千瓦左右的电力缺口。分区用电缺口较大，随着用电负荷的增长，镇江东部电网供电紧迫形势短期内仍持续存在。为缓解镇江地区2018年电网迎峰度夏供电压力，保证地区生产生活用电，提高电网的供电可靠性，本储能电站项目建设迫在眉睫。—

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—1.2

项目概况镇江新区五峰山储能电站（24MW/48MWh）和扬中三跃储能电站（10MW/20MWh）总包建设任务。三跃站已于7月13日投运，五峰山站已于7月15日投运。五峰山储能电站是目前国内最大的电网侧储能电站。—

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—1.3

项目特点110/220kV上级调度系统……1#储能单元n#储能单元储能监测单元储能控制单元CANLAN2LAN1BMSCAN/LANCANLAN2LAN1BMS实时以太网

百兆以太网CAN/LAN配电端发电端—

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—功能最全面的的储能电站目前国内最大的电网侧储能电站全面接入毫秒级响应的源网荷储能系统整站具备虚拟同步机功能ContentsPage目录页2

系统集成关键技术—

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—技术路线关键技术2.1

技术路线本项目储能系统基于磷酸铁锂电池储能技术进行设计，磷酸铁锂电池具备安全可靠、放电深度和充放电倍率高等优势。电池单元采用模块化设计，每套40英尺非标预制舱电池容量2MWh，预制舱内具有温控、消防、照明、视频监控等保护系统，确保电池系统具有最优的转换效率及性能，同时具有安全可靠的保护措施。—

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—2.1

关键技术关键技术一：监控及能量管理技术-动态自适应损耗计算为了补偿由于变压器损耗引起的AGC调节误差，储能监控系统实时监测电池状态，采用动态自适应损耗计算方法，合理划分充电-低功率放电-高功率放电三种补偿区间，确定变压器功率损耗补偿系数，自适应调整电站AGC控制参数指令，确保输出功率跟随误差小于1.5%。∆𝑃0𝑃目标值2𝐶1𝐵𝐿ossbase−P∆P∆𝑃2∆𝑃1—

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—2.1

关键技术关键技术一：监控及能量管理技术-设备状态识别的功率分配算法为了准确响应调度系统的有功调节指令，减少控制误差，采用基于设备状态识别的功率分配算法，依据储能电池当前状态快速分类，发放调度调节令牌，并综合考虑电池机组SOC、SOH、实际发电能力等因素，多目标复合优化功率分配指令，从而有效保证各储能机组的功率调度能力，均衡储能电池的储能能量，减少有功功率控制误差。—

9

—2.1

关键技术关键技术一：监控及能量管理技术-阻抗自修正计算为了减少AVC控制误差，采用阻抗自修正算法，根据调整前后两次电压变化值，自动进行系统阻抗的实时计算，进而得到无功损耗，无功指令叠加无功损耗后，生成最终无功指令，确保电压控制误差小于1%。—

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—2.1

关键技术关键技术一：监控及能量管理技术-多无功源协调控制基于分层分区、就地平衡的无功控制策略；根据不同的电压/无功控制要求配置不同的多无功源协调控制方法。—

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—2.1

关键技术关键技术二：PCS并联谐振抑制技术1#PCS控制单元协调控制器协调控制器1#集装箱2#集装箱电网380V/35kV—

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—2#PCS控制单元1#PCS控制单元2#PCS控制单元电缆光纤PCS输出滤波器采用有源阻尼技术载波同步抑制高频环流2.1

关键技术关键技术三：BMS均衡管理技术双向主动均衡—

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—可实现任意单体之间的能量转移，并通过直流母线实现箱间均衡双向能量转移，效率可达80%双向均衡电流5A可靠性、抗干扰能力强基于电池单体电压、单体SOC、单体SOH以及历史数据等的综合均衡策略大幅改善电池成组的一致性、可用容量、循环寿命2.1

关键技术关键技术三：BMS均衡管理技术—

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——

162.1

关键技术关键技术四：源网荷精准控制技术本项目充分利用大型储能设备运行状态快速转化的能力，实现其自身角色从“负荷

”向“电源”的毫秒级转变，对电网频率的紧急调节起到了倍增效果。在储能电站安装一个储能网荷互动终端，同时建立调度数据网光纤通道，实现终端上行与毫秒级精准切负荷主站、营销控制快速响应主站通讯，下行与储能系统EMS通讯、实现对PCS的控制。—2.1

关键技术关键技术四：源网荷精准控制技术指切负荷控制过程：主站通过互动终端下发切负荷指令到各PCS；PCS接到指令后，由充电转满负荷放电；终端同时向EMS发送紧急切负荷指令；EMS延迟1s后接管PCS，设定经济出力。2）允许恢复负荷过程：主站下发“允许恢复负荷指令，终端接收到令后发送给EMS；EMS接到负荷恢复指令，控制PCS停止放电，不再向电网倒送电；EMS控制PCS恢复紧急功率支撑前充放电状态或转热备运行。实测现场源网荷紧急功率支撑响应时间毫秒级（92ms）。—

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—2.1

关键技术关键技术五：集装箱环境控制技术开始电池箱和风道风扇开启空调开启制冷电池箱和风道风扇停止运行空调制冷停止T1≤22℃Tair≤22℃T1≥25℃或T2≥25℃NNYYYYT1电芯温度T2集装箱内环境温度Tair空调检测温度开始电池箱和风道风扇开启空调开启制热电池箱和风道风扇停止运行空调制热停止T1≥12℃Tair≥13℃T1≤7℃或T2≤6℃NYYYY制冷策略制热策略1、布局方式；2、温度场分析；3、热仿真计算；4、风道设计；—

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—1、热设计的控制策略；2、温差5度以内；2.1

关键技术关键技术六：电池安全防护技术安全设计：预防为主，防治结合—

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—机械滥用导致的内短路外短路过充电过放电接触不良导致的局部发热ContentsPage目录页3

工程建设方案—

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—系统设计储能电站设计智辅系统设计2.1

系统设计110/220kV上级调度系统……1#储能单元n#储能单元储能监测单元储能控制单元CANLAN2LAN1BMSCAN/LANCANLAN2LAN1BMS实时以太网百兆以太网CAN/LAN配电端发电端储能电站储能系统采用预制舱户外布置方式，共设置24套储能电池预制舱和24套PCS及升压变成套装置，每个电池预制舱容量为1MW×2h，采用40英尺非标预制舱；PCS及升压变成套装置安装2台500kW

PCS和1台1250kVA双绕组升压变压器。储能单元所发电力升压至

10kV后，分别汇流至三段母线，通过三回新建10kV线路接入110千伏五峰变10千伏母线侧。—

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——

22

—2.1

系统设计变流器舱电池舱总控舱高压柜舱一体化电源舱—

23

—2.2

储能电站设计本工程每套2MWh储能预制舱由8个电池簇构成，每一个电池簇由38个电池插箱和1个高压箱组成。每个电池插箱由两个8并3串的标准模组构成，每个电池簇为8并228串，储能预制仓每4个电池簇并联接入一台500kWPCS，每两台PCS并联接入一台1250kVA就地升压变，构成一个储能子系统。本期储能电站共24个储能子系统。熔断器接触器断路器RS485/CANPCS电池系统管理单元RS485电池组1.1电池组1.2电池

组1.20...电池组管理单元1电池簇1...电池簇管理单元1熔断器接触器断路器电池组4.1电池组4.2电池

组4.20...电池簇4...CANCAN电流检测电流检测信号控制信号控制电池簇管理单元4电池组管理单元2电池组管理单元20电池组管理单元1电池组管理单元2电池组管理单元20...储能本体设计—

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—2.2

储能电站设计储能电站运行监控与能量管理系统(ESS8000)大规模电池储能电站能量管理与监控系统是一个软硬件平台，将电池系统、变流器等设备集成在一起，达到响应能量需求的目的并实现储能电站的监控功能。大规模电池储能系统协调控制与能量管理技术是指通过实时控制各储能变流器的充放电功率并优化管理储能电池系统充放电能量，实现大规模集成化储能系统中各电池组的实时调度管理和多层协调的主动安全控制。𝑆𝑂𝐶𝑖𝑖=1P𝑖

=

σ𝐿𝑖𝑃总𝑆𝑂𝐶𝑆𝑂𝐷𝑖𝑖=1P𝑖

=

σ𝐿𝑖𝑃总𝑆𝑂𝐷放电状态下功率协调策略充电状态下功率协调策略—

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—2.2

储能电站设计储能变流器本工程选用的储能PCS是许继500kW无隔离变三电平三相储能变流器。储能变流器单套容量按照500kW进行设计。500kWPCS通过升压变压器接入10kV交流电网，PCS直流侧连接多组储能电池组。—

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—2.2

储能电站设计电池管理系统（BMS）电池管理系统具有分层分级体系架构，完成电池参数测量、电池状态分析、电池过欠压、过流保护、直流母线绝缘监测、通信等功能，实现储能电池的精细化管理、提供精准电池状态估测，提供标准化高速度数据交互、提供储能能量调配依据。PCS+-LECU*12LECU*12BSMU1CAN3-0

CAN3-1K1K3CT1HMU1CAN1CAN0BCMU

RS485CAN2K2CAN以太网就地检测系统

CAN1-0

CAN1-1BMU1BMU1

CAN1-0

CAN1-1LECU*12LECU*12BSMU1CAN3-0

CAN3-1K1K3CT1HMU1K2CAN1-0CAN1-1BMU1CAN1-0CAN1-1BMU1LECU*12LECU*12BSMU1CAN3-0

CAN3-1K1K3CT1HMU1K2CAN1-0CAN1-1BMU1CAN1-0CAN1-1BMU1电池组1电池组2电池组7……2.2

储能电站设计电池集装箱储能系统采用预装式结构，40尺集装箱，电池集装箱拥有自己独立的供电系统、温度控制系统（配置工业空调）、隔热系统、阻燃系统、火灾报警及消防系统、安全逃生系统等自动控制和安全保障系统。温度控制系统方面为保证舱内温度分布均匀，根据热仿真情况，设置了风道，并在风道中设置风扇导流，最大限度利用空调制冷量，保证电池架温度分布均匀（25℃左右）。—

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—2.3

智辅系统设计集装箱级消防措施集装箱内安装七氟丙烷自动灭火系统，全淹没式灭火。可选择手动/自动模式，支持远程启动；具有无色、无味、不导电、对设备无污染、毒性比卤代灭火剂小，对大气臭氧层无破坏作用、灭火快速，效能高等优点；集装箱内设置应急照明、视频监控、烟雾报警灯。—

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—2.3

智辅系统设计智能辅助系统图像监视及安全警卫子系统红外对射电子围栏门禁声光报警红外高清摄像头火灾自动报警子系统七氟丙烷自动灭火装置感温探测器感烟探测器温度传感器环境监测子系统湿度传感器智能辅助系统—

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典型案例—

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—4典型案例国家风光储输示范工程（100MW风电、40MW光伏、20MW/84MWh储能）平滑风光波动、跟踪计划、调频、削峰填谷、电压支撑、紧急应用—

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—张北风光储示范项目（一期）本项目规划建设9MW的梯次电池储能系统，包含3个3MW的子系统构成，每个3MW的子系统由若干500kW储能单元构成，通过升压变压器接入35kV母线。电池堆：264Ah规格电池40簇，7.3MWh；300Ah规格电池30簇，6.2MWh。张北风光储示范项目（二期梯次电池储能）4典型案例—

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—拆解回收分选测试动力电池梯次利用三条技术路线：1）对退役电池单体分选、聚类、重组及系统集成；2）直接将电池模块作为基本单元，将性能相似的电池模块进行聚类，实现系统集成；3）电池全部拆解后不分选，通过外电路的方式进行系统重组和集成。—

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—重组应用集成张北风光储示范项目（二期梯次电池储能）4典型案例世界首个具备虚拟同步机功能的新能源电站国家电网公司十大科技创新示范工程之一2套5MW*0.33h大容量电站式虚拟同步机，对59台2MW风机机组和12MW光伏发电进行虚拟同步机技术改造张北风光储示范项目（5MW*0.33h虚拟同步机）—

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