500kW000kWh储能系统方案.docx

500kW/1000kWh 储能系统技术方案2023-10-09V0 1 of 16名目1 系统介绍21.1 方案背景21.2 储能系统配置32 系统设计52.1 设计原则52.2 系统配置52.2.1 储能电池集装箱配置布局53 系统部件特性63.1 LFP 电芯63.1.1 LFP 电池特性曲线63.1.2 技术指标63.2 储能电池系统73.2.1 系统组成73.2.2 储能电池系统连接示意图83.2.3 储能电池系统技术参数83.3 电池治理系统BMS93.3.1 主要特点103.3.2 BMS 通讯拓扑构造103.4 储能变流器103.4.1 主要特点113.4.2 电路示意图113.4.3 技术指标113.5 监控系统EMS133.5.1 主要特点143.5.2 技术指标143.6 关心系统143.6.1 消防系统143.6.2 温控系统151系统介绍1.1 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，增加电网的供电牢靠性。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确定规模的储能，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嘉奖机制，另一方面也可以转变自己的用电习惯，消减自身顶峰负荷，节约用电本钱。l 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，在电价顶峰的时候放电，赚取峰谷差价，节约用电本钱。l 需量治理工商业用户安装储能系统，可削减变压器增容的投资本钱；储能系统在用电顶峰时放电，可消减用户用电峰值，削减容量费，节约用电本钱。l 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。l 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，通过配置确定规模的储能系统，可以供给高质量、不连续的电源，保证生产的稳定。1.2 储能系统配置500kW/1000kWh，承受集装箱式储能系统，每个集装箱储能系统容量大小为500kW/1000kWh。表 2-1 500kW/1000kWh 系统主要设备清单设备电池系统规格1000kWh数量1 套备注包括电池组串和电池治理系统双向变流器500kW1 台集装箱40 英尺1 个12192*2438*2896mm监控系统关心系统就地监控消防、温控、配电、照明、接地1 套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，集约用地的原则进展设计，缩减客户建设周期，促进环境友好进展。系统承受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、 本钱低廉、安全无污染的磷酸铁锂式储能电池单元以确定的串并联方式进展连接，配比先进的电池治理系 统组成，灵敏、牢靠，易扩展升级。此外，电池集装箱还有如下特点：l 全方位、多层次的电池保护策略、故障隔离措施，高安全性；l 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，可有效保障极端状况下的防火要求；l 集装箱内配置智能温湿度调整系统，内部设备工作环境受外部环境影响小，系统应用地域广泛；l 集装箱内安装头和红外距离感应器，用于实时监控和安全防护；l 开放式以太网接口设计，可供给便捷的通讯接口；2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，目前可为客户供给运行时间为 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、 本方案承受 500kW 变流器，变流器直流额电压范围 500Vdc800Vdc，沟通侧最大效率 98.2%，可 110%过载运行；5、储能变流器沟通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、监控等用电方式可依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3系统部件特性3.1 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、本钱低、安全无污染等特点，已广泛应用于储能系统。3.1.1 LFP 电池特性曲线图 3-1 容量特性曲线3.1.2 技术指标序号表 3-1工程LEP 电芯技术指标规格备注1电芯类型LFP2额定电压V3.203额定容量Ah1204额定充电电流A635最大充电电流A1506额定放电电流A637最大放电电流A1508电压范围V2.53.659循环次数次40001C/4.15V 25 SOCat End of Life 80%10自放电%/年3 SOC 25%11自放电%/2 年5 SOC 25%12尺寸W*D*H mm173.9*48.0*17013重量Kg2.82014形变量mm0.10.215存储温度范围-406016工作温度范围-306017湿度%95%18认证UN38.3/UL1642/IEC621333.2 储能电池系统3.2.1 系统组成l 2 并 8 串组成一个电池模组l 28 个电池箱构成一个电池组串电池架储能单元l 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工程描述单元拓额定电压额定容量存储电量 重量估算备注扑VAhkWhKg1电芯3.21200.3842.820LFP 电芯电池箱2(含 BMU)25.62406.14416 个电芯502P 8S 7 of 16电池组串3(含 BCMS716.8240172.128 个电池箱1500串联组成 1 个电池组串电池系统4(含 BAMS)716.816801204.7105007 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承受集装箱式储能系统，该工程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：序号工程表 3-3储能系统技术指标参数备注1额定放电功率500kW长时间运行2额定储能容量1000kWh3沟通相数三相四线4并网额定电压380V有效值 8 of 165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49.550.5此频率范围内含电网频率特别状况能正常工作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额定电压380V有效值11电压精度±3%额定电压离网12带载输出总电压失真度3%线性负载THD模式13额定输出频率Hz50±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电池最正确工作环境温度+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2023m19噪声75dB集装箱 1m 处测量20IP54电池仓防护等级21IP44电气仓22系统效率91%50%以上负荷23通讯方式以太网24通讯协议Modbus TCP/IP25集装箱尺寸长*宽*高12192*2438*2896mm3.3 电池治理系统BMS电池治理系统由电池组治理单元BMU、电池组串治理系统MBMS、电池堆治理系统BAMS 和高压把握箱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。 10 of 163.3.1 主要特点l 三层架构治理系统l 对电池运行状态实施全面检测，包括电压、电流、温度等。l 单体电池电压检测精度高：±2mV,保证系统数据分析可信度l 多点温度监控，避开电池热失控，保障系统安全l 多种均衡方式，有效延迟电池寿命l 模块化设计，可扩展性强l 完备牢靠的电池保护功能l 支持 GPRS 数据采集及无线传输l 排障导引、大事及操作日志记录l 增加电池运行数据分析力气，提高报表功能l 专业的负荷联动把握优化，严密协作PCS、储能调度系统，提高系统效率3.3.2 BMS 通讯拓扑构造图 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，通过把握可实现电压、电流的交直流双向变换功能。由主功率局部、信号检测局部、把握局部、驱动局部、监控显示局部和关心电源等局部构成。3.4.1 主要特点l 技术领先，全面满足电网或负荷的接入与把握要求l 高效节能，更集成，更好的客户体验l 具有并网和离网并联功能，良好的扩容性l 具有低电压、零电压穿越功能，冷静应对简洁电网状况l 具有自主调频调压和受控调频调压功能l 离网带三相不平衡力气强l 最高转换效率可达 98.2%l 正面维护，牢靠墙安装，节约设备占地空间l 高效 PWM 调制算法，降低开关损耗l 双电源冗余供电方案提升系统牢靠性l 完善的保护及故障告警系统，更加安全牢靠3.4.2 电路示意图图 3-5电路拓扑示意图3.4.3 技术指标表 3-4PCS 技术指标序号类别工程描述规格参数1最大直流功率550kW2直流侧工作电压范围500Vdc800Vdc3最大直流电压820Vdc4最低直流电压480Vdc5最大直流电流1100A6额定功率500kW7最大沟通功率550kVA8最大沟通电流1008A9最大总谐波失真3%额定功率10额定输出电压315Vac11沟通电压范围250Vac362Vac12额定电网频率50Hz/60Hz13允许电网频率范围4752Hz/5762Hz14沟通侧功率因数>0.99额定功率15直流重量<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280Vac330Vac18独立逆变输出电压失真度<3%线性负载19带不平衡载力气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CF3:122直流过压保护具备23直流短路保护具备24保护沟通过压保护具备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体积W*H*D1606mm*2034mm*860mm30重量1300kg31运行环境温度-305532运行湿度0%95%无凝露33停机自耗电<180W34常规参数冷却方式强迫风冷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EMSEMS 系统是针对BMS 监控系统是以软件为平台通过计算机为根底的生产过程把握自动化系统平台， 依据监控对象以及系统需要进展数据组态、图形组态、分布式把握组态、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展监视利把握，实现数据采集、显示、报警、设备控 制以及参数调整等各项功能。本套监控系统集成了客户Battery Energy Management System (BEMS)所要求的 Power Conditioning System, Power Management System and associated Monitoring & Control System功能。3.5.1 主要特点l 实时接收并监控电池电压、电流、温度、均衡等信息l 分层、分级、分类报警治理，实时监控l 实时诊断PCS 系统、BMS 系统、关心系统以及内部监控系统状态，自动分析报告l 承受实时多任务操作系统，数据处理力气强大l 用户权限分级治理，限制操作l Web 在线显示、给客户全方位的监控体验l 支持交换机、网关、GPRS 等通讯设备，构成强大的通讯平台3.5.2 技术指标工程描述表 3-5EMS 系统技术指标规格参数备 注电压/电流 0.2依靠于PCS/BMS功率 0.5依靠于PCS/BMS遥信正确有效率 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3s遥测数据扫描周期15s用户可调计算机通信实时数据同步 2s事故反演记录时间560min用户可调热/备计算机的切换时间 10s事故报警正确率13.6 关心系统包括配电系统、温控系统及消防系统等等。3.6.1 消防系统消防系统主要特点：l 系统能自动检测火灾，自动报警，自动启动灭火系统l 有自动把握、手动把握和机械应急操作三种启动方式l 独立的应急手动操作机构l 配备火灾和灭火剂释放的警铃及声光报警器l 自检系统，定期自动巡查，监视故障及故障报警表 3-6消防系统技术指标工程描述规格参数气体纯度99.6(摩尔/摩尔)酸度3ppm水含量10ppm不挥发残留物001悬浮或沉淀物不行见灭火浓度>9%喷放时间<10s系统供电120VAC/60HZ后备电源具备消防输出信号24V工作环境温度050存储环境温度-1550认证要求UL、FM3.6.2 温控系统集装箱温度把握系统是由压缩式机械制冷系统、加热系统、风系统以及把握系统四大根本局部组成，该把握系统依据室内外温度、湿度自动把握和协调两个制冷系统和加热系统的工作，通过风系统来实现自然通 风冷却、压缩式机械冷却、加热、除湿等功能。温控系统主要特点：l 由压缩式机械制冷系统、加热系统、风系统以及把握系统组成l 掉电记忆和自动重启；远程故障识别与报警；远程通讯把握；模糊智能把握；l 寿命15 年；连续运行无故障时间25000H；恶劣环境工作力气强表 3-7温控系统技术指标工程描述规格参数空调型式周密空调制冷量5kw制热量5kw运行噪音62dBA制冷剂环保冷媒R407C/R410A能效比二级【EER3.0】适用环境温度-3045相对湿度0100%IP 等级IP65供电电源三相 3-phase,额定电压 480V±10%,频率 60Hz工作年限20 年