宁波XX储能技术方案100Kw-215KWh

宁波XX产业园

储能系统设计方案XX科技股份有限公司目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"\h1＞项目概况 3\o"CurrentDocument"\h2、储能电池系统 6\o"CurrentDocument"\h3、电池管理系统(BMS) 8\o"CurrentDocument"\h4、热管理系统 10\o"CurrentDocument"\h5、消防系统 12\o"CurrentDocument"\h6、隔离交流柜 13\o"CurrentDocument"\h7、柜体与辅助系统 14\o"CurrentDocument"\h8、EMS设计 15\o"CurrentDocument"\h9、储能系统接入方案 18\o"CurrentDocument"\h10、业主收益分析 181、项目概况项目名称：宁波XX有限公司屋顶光储项目项目地点：浙江省宁波市海曙区本项目储能系统配置1套100kW∕215kWh储能系统，储能系统为光伏配套，用于多发电未使用完情况下的存储，用于用户需要时使用。储能电池采用3.2V280Ah高倍率磷酸铁锂高能量电芯，高效液冷电池系统。电芯串并联1P48S,单个PACK规格153.6V∕280Ah,额定容量43.008kWh05个PACK串联为一个电池簇,单簇额定容量为215kWh。单套储能系统配置1簇电池组和一台100KW的PCS,额定容量IookW∕215kWh。本项目设计储能总容量为IOOkW∕215kWh,D0D为94.5%,总可用电量为203.18KWh。电池组额定放电倍率0.5C。电池系统充放电设计为2充2放。充电时段为6:00~8:00、11:00^13:00；放电时段为9:00^11:00^15:00^17:00,额定循环次数叁6000次。本方案采用1个215kWh液冷户外柜为1个储能单元，由5个液冷电池Pack和1个高压箱1个IOOKWPCS组成。每个液冷Pack由48支电芯串联而成，电芯额定容量为280Ah.高压箱包含电池簇管理单元和保护、控制电气元器件，用于对整个电池簇运行状态的管理与保护。一体柜采用电池仓和电气仓分层设计，安装维护便利。本项目配置隔离变汇流柜2面。215kWh液冷户外柜技术参数详见

表IT,示意图详见图1-2,接线原理详见图1-3。序号项目参数1额定储能容埴215kWh2电池标称容量280Ah3流量转换效率288%4一体柜自用电件算负荷待机约I1oW.峰值约2.9kW5AC侧接线方式3相3线6额定输出电压和频率AC400V50Hz7额定放电功率IOOkW8额定充电功率ιoθkW9充放电转换时间≤IOOms10成组方式1P240S11标称电压768V12电压范围672-864V13电池PACK5pcs14高压箱Ipcs15尺寸(WXDXH)13OO∙13OO*23OOmm16运行环境温度-20C~50C19运行环境湿度近95%相对湿度，无冷凝20冷却方式液冷21设计寿命10年表1-1215kWh液冷户外柜技术参数表图1-2215kWh液冷户外柜示意图图1-3储能单元接线原理图储能系统设计主要特点1）采用一体化集成设计，能够有效满足国内工商业当前峰谷套利或者光伏配套削峰填谷的主要应用场景。一体化的方案运输和部署成本低，现场安装调试便利；2）交直流一体柜采用分区布置，高低压及信号线分开布置，强、弱电二次回路分开敷设，每个功率接线端子只接一根导线，最大程度减少各类电磁干扰;3）隔离变汇流柜内部设计电源为液冷系统、BMS＞消防系统和通讯系统等辅助设施供电分配；无隔离变汇流柜的情况需要外接市电；4）控制回路采用交直流冗余供电设计，保证控制系统、信号系统、消防系统在交流系统断电情况下能够短时正常工作；5）电池管理系统（BMS）采用三级架构，通过BMS与液冷系统、消防系统及其他辅助系统通讯，监控交直流一体柜各个子系统的工作状态，汇总处理各子系统的数据并上传，同时提供多级故障报警；6）电池采用磷酸铁锂电池，能量密度高，循环寿命长。PAeK采用标准化模块式设计，可灵活更换；辅助供电和信号回路采用航空插头方式，便于维护和检修；PACK间采用高效连接工艺，实现电池模块功率连接的高可靠、低阻抗及高一致性；7）液冷热管理系统，并采用多模式精细化的热管理控制策略，提升系统温度一致性及寿命，降低辅助功耗，提升系统效率；8）户外柜内设置全氟己酮气体灭火系统，设计兼容PACK级消防需求；9）柜体采用高强度结构设计，保证一体机在长途运输及极端情况下（如地震）的安全性。2、储能电池系统一、电芯选型本方案单体电芯采用国内知名一线品牌生产的磷酸铁锂方形铝壳电芯，详细表2T单体电芯规格参数表序号项目规格备注1额定容量（Ah）280Ah2额定电压（V）3.2V3充电工作电压范围（V）2.7〜3.6V4充放电循环效率（％）293%25±2C,0.5P5放电工作电压范围（V）Z7〜36V6外形尺寸（长X深Xi⅛,mm）71.2×175.6X20037重量（kg）5.4kg8体积比能量（kW1V1）0.3579重量比能量（kWh⅛g）0.16510一致性≥4E11认证GB/T36276-2018i图2-2单体电心不意图二、电池Pa池电池PACK采用液冷设计，由48个280Ah电芯串联组成，详细规格参数详见序号项目参数1成组方式1P48S2标称电压153.6V3标称容量280Ah4电压范围134.4V-172.8V5额定能量43kWh6最大充放电倍率0.5P7工作温度-20oC-55oC8重量305+5kg9尺寸(WXDXH)S00×1092×240mm10环境温度-20oC-45oC11环境湿度≤95%相对湿度，无冷凝12冷却方式液冷13防护等级IP67图2-4电池PACK示意图3、电池管理系统(BMS)本设计方案的电池管理系统(BMS)采用三级架构。第一级为PaCk级电池管理单元BMU,布置在每个电池Pack,负责对电池进行单体电压、温度采集,均衡等功能。第二级为簇级电池管理单元BCU,布置在电池簇的高压箱内，负责对BMU上传的数据进行汇总处理，并对电池簇进行总电压、电流采集及接触器控制。第三级为系统及电池管理单元BSU,负责对BCU上传的电池信息进行汇总处理，具有显示、参数设置、故障报警、数据记录等功能；同时负责与PCS和EMS通讯。第一、二级BMS间采用CAN总线通讯；第二、三级BMS间采用CAN通讯；BSU与PCS通过RS485通讯；对后台通过网口通信，采用标准MODBUSTCP/IP协议、61850或104通信协议。电池管理系统框图如图3-1所示。通讯架构图图例-ACΛM)tt通讯架构图图例-ACΛM)tt图3-1电池管理系统框图示意图本方案的采用的电池管理系统具备以下功能：1）检测电池在热和电方面相关的数据，实时测量电池簇电压，充放电电流、单体电池温度和端电压等参数。2）对电池的荷电状态（SoC）、电池健康度（SOH）进行估算，并进行自动校准。能够计算、就地实时显示并上报循环次数、DOD,S0C.SOH03）根据电池的荷电状态对电池的充放电进行控制，如电池过压或过流，系统立即停止电池工作。4）对电池进行故障诊断，可根据具体故障内容进行相应的故障处理，具备但不限于以下的保护功能：过充保护、过放保护、短路保护、反接保护、过载保护、过温保护。如果电池的电压、电流、温度等超过安全保护阈值时，电池管理系统能够实现就地故障隔离，上报故障信息并实时告警。4、热管理系统本项目电池热管理系统采用液冷系统，由液冷主机、输回液管路、电池液冷板组成，同时采用多模式化精细化的热管理控制逻辑，保证系统温度及温差，提升系统一致性及寿命。柜体由5个1P48形式pack组成，其中单体电芯(O.5P,280Ah)功耗为9.3W(假设单体电芯之间无热功耗差异)，插箱总热耗为446.4W,系统热耗约2.3KW,考虑系统漏热及效率，选择冷量不小于4KW'(40C)液冷机组。根据PaCk仿真计算，单个PaCk流量要求不小于51PM,总流量要求大于等于401PMo液冷系统主要设计参数如表4-1所示。

输入名称输入值水冷柜尺寸限制≤W275×D1190×H1100(mm)冷却液50%乙二醉的水溶液额定制冷量24KW(40C)额定加热量215KW使用环境温度-20r~+50Γ(室外)相对湿度不大于95%(20C)使用地点最高海拔≤2000nι单电池包压降≤5Kpa(g51PM动力电源220V∕50-60Hz通讯接口RS485表4-1液冷系统主要设计参数表液冷主机端与电池布置空间采用完全独立的结构布置方式，提升系统安全性。液冷管路采用塑形软管，兼具保温、防凝露、排气功能。电池液冷板内部流道通过全工况热流仿真分析,采用非均布流道设计,确保流场分布均匀，无流体死区。系统通过各层级温度温差等判据，进行细分温区化控制，智能切换运行模式，在确保系统温度温差的基础上，降低辅助功耗，提升系统效率。经验证，在设计工况下，本方案电池最高温度/35℃,温差W2.5C。

图4-2液冷系统热量分布示意图图4-3液冷系统框架示意图5、消防系统一体柜采用以全氟己酮为灭火剂的全淹没灭火系统。包括对防护区域内火灾的自动检测报警和气体灭火装置等系统和设备的消防联动。消防报警控制器与保护区主控系统之间采用硬接线方式。消防系统设备按照不同规格主要包括气体灭火装置、感烟火灾探测器（以下简称烟感）、感温火灾探测器（以下简称温感）、火灾声光警报器（以下简称警报器）等；1）火灾探测系统火灾探测系统由具备干接点输出功能的烟感、温感组成，无需配置消防主机；烟温感独立输出信号到BMS/EMS,并启动声光报警器。2）灭火系统当保护区的温度达到爆破温度（根据消防系统供应商设计方案），灭火装置会爆破，释放灭火剂，对柜内进行全淹没灭；同时反馈一个干接点信号至上位机，提醒相关人员气体灭火剂已释放。6、隔离交流柜单台隔离变汇流柜最多支持4台一体柜，隔离变汇流柜结构紧凑、布局合理、有效利用空间，200kW-40OkW通过隔离变压器汇流柜进行汇流，并通过隔离变压器输出端集中对外输出，统一对外接口，方便外部接线。汇流输出端配置主断路器和浪涌保护器等器件对设备和线路提供保护，本项目不需要隔离变汇流柜。隔离变汇流柜示意图如图6-1所示。

7、柜体与辅助系统215kWh液冷一体柜的柜体尺寸为1300X1300X230OnIm（长X宽X高），内包含5个Pack、1个高压箱、1个PCS、消防系统、液冷系统等。为便于电池系统的施工、调试、维护和检修，使用单面维护布置。215kWh液冷一体柜布置如图7-1所示：冷水机纠高压箱Pack柜体PCS冷水机纠高压箱Pack柜体PCS图7.1215kWh液冷一体柜布置一式图柜体整体防护等级IP54,门板与外界连通的部位采用密封条防护，防止在户外遭遇风沙或降雨天气时灰尘或雨水进入一体柜内部。柜体内部预留集中接地点，与整个一体柜的非功能性导电导体可靠联通。柜体固定方式采用螺栓固定，将一体柜底部四个固定点与预埋钢板螺栓固定。固定点如图7-2所示：图7-2固定点示意图柜体内配置有水浸、温湿度传感器，对柜内的运行环境进行实时监控，对漏液进行及时的预警，同时能与其它子系统进行报警联动，满足运行管理对安全、巡视的要求。8、EMS设计储能系统中，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：储能变流器、电池管理系统（BMS）、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。

监控主机完成现场测控系统之间的网络连接、转换、数据采集、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、WEB服务器功能，实现大容量实时数据的高速汇集传输，确保主站系统能够快速、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异常与故障，确保快速定位与恢复。EMS功能设计：（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：BMS系统的各组电池的总电压、电流、平均温度、SOC、SOH＞充放电电流限值、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。监控画面详见图8-2所示。I1FCS WCS000PCS给I1W pcse*ffM PCSajUA>∙0.00 0.00 0.00SoC BMSSOC BMS9∣Mf11%1 ■■■■■ KCJMT■■■■I ⅜e∙⅜eM WWkWJ 无访(WM ≡β⅛VA) 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图8-2监控画面示意图（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，并导出报表；（3）实时调度、远程调度。根据现场监控层和总控中心对系统需求数据的不同，微网电站现场设备层可自由配置数据分别上传到现场监控层和中控中心，也可由现场监控层处理、筛选后上传到总控中心。协议支持MODBUSo（4）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。（5）故障报警系统提供故障及状态事件的记录和导出功能。（6）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。