互联网智慧能源项目可行性研究报告.pdf

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1、1 互联网+智慧能源项目 项 目 建 议 书 2 目录 一.项目概述 1.1项目概况 1.2投资方简况 1.3设计方简况 二.光伏产业现状 2.1国际现状 2.2国内现状 三.项目选址 3.1光伏发电选址概况 3.2选址太阳能资源情况 3.3发电量预测 四.建设规模和总体方案 五.环境保护、劳动安全与工业卫生 5.1环境保护 5.2劳动安全与工业卫生 5.3 结论 六.工程进度计划与安排 6.1进度安排原则 6.2项目实施进度 七.投资估算和经济分析 3 7.1投资估算 7.2经济评价 八.社会和环境效益评价 8.1社会及经济效益 8.2环境效益 4 一、项目概述:1.1项目概况#160万 m

2、2世界级全生态城市中心，扼守深圳北站商务区、华为科技新城与福田 CBD黄金三角核心区位，囊括了联盟商务区、都心豪宅区、旗舰商业区、酒店公寓区、生态休闲区，涵盖了写字楼、住宅、商业、酒店公寓、文体、学校等，突破传统产业园区单一开发模式，形成全方位、多业态、可持续发展的全生态城市中心，全面满足企业发展需求已达到全面发展。互联网+智慧能源项目拟建设 100kWp光伏配套 350kWh储能及供储一体化能源调配系统，形成光伏储能局部微电网，供应日常商业物业电力。1.2投资与运营方#集团成立于 1989年，总部位于深圳，历经二十余载发展，#集团已形成了“房地产综合开发，商业地产运营和金融投资”并驾齐驱的三

3、元驱动模式。#2005年开始涉足商业地产领域，是国内较早进入商业地产领域的开发商之一，目前商业运营规模超 100万平方米。从首创国内情景式休闲购物中心#Park，形成包括 Park、City、GO、Street在内的“系”产品线，拥有全球 140多个家居品牌的国际高端家居购物中心“#第三空间”，吸引了平安集团总部入驻的 5A级写字楼“#发展中心”，在深圳福田打造“#丽思卡尔顿5 酒店”，#建立了良性循环的商业生态圈，并与万豪、山姆、麦德龙、世邦魏理仕等百余世界知名品牌成为长期友好的合作伙伴。1.3规划与实施方*电力技术研究院有限公司，是深交所上市公司*旗下全资子公司，注册资金 3亿元，主要从事

4、风能、太阳能、水力、智能电网、电池与储能技术研发与技术咨询服务；风能、太阳能、水力、储能电站投资、建设、运营与维护；光伏组件、逆变器、储能系统的研发、设计、组装、技术咨询及服务；电力供应与销售；电站建设相关的零部件销售；电力工程设计和施工；能源项目投资；国内贸易；货物及技术进出口业务。二、光伏产业现状 2.1国际现状 太阳能伏发电系统由于其能源来自太阳，取之不尽，用之不竭，获得了人们的青睐。同时由于太阳能光伏发电系统没有转动部件，没有噪音污染，基本无故障，比其他常规发电方式都要好，对环境没有污染，非常环保。太阳能电池的使用寿命很长，一般可达到 20 年，其标准为太阳能电池发电能力衰减到额定值的

5、 80%以下即认为寿命终止。太阳能光伏发电系统的主要投资集中在太阳能电池上，所以一般定义系统的使用寿6 命以太阳能电池寿命为准。太阳能光伏发电一次投入，长期收益。绿色技术媒介研究(GTM rese-arch)发布的数据显示，2016 年太阳能光伏容量达到 64GW。国际能源署太阳能光伏发电项目（IEA PVPS）分析报告显示，2015 年全球光伏新增装机容量为 50GW，累计装机容量为 227GW。2015 年我国新增太阳能光伏装机容量排名第一，为 15.13GW，排名第二位和第三位的分别是日本（11GW）和美国（7.3GW）,欧洲市场规模为 7GW。亚太地区占据 2015 年全球光伏市场装机

6、容量59%，从 2013年起连续三年排名第一。该市场从 2005 年的1.4GW 增长到 2010 年的 16.6GW，2015 年为 50GW。太阳能光伏发电对整个电力需求年贡献率超过 1%的国家已经达到 22个，其中意大利为 8%，希腊为 7.4%，德国为 7.1%。全球光伏贡献率占据全球电力需求的 1.3%。在全球累计装机容量前十位的国家中，中国、德国、日本、美国和意大利 5 个国家的累计装机容量均超过 10GW，5 个国家的累计装机容量之和占全球累计装机容量的 71.4%，达到 162GW。2015 年，全球多晶硅产量持续上升，总产量将达到 3.4105t，同比增长 12.6%；太阳能

7、光伏组件产量约为 60GW，同比增长 15.4%。2.2 国内现状 2017 年 7 月 28 日国家能源局发布关于可再生能源发展“十三五”规划实施的指导意见，将原定的到 2020 年7 底光伏发电装机 105GW，调整为 2017-2020 年光伏要新增建设规模 4 年共计 86.5GW。意见印发同时，20172020年风电新增建设规模方案 20172020年光伏电站新增建设规模方案 生物质发电“十三五”规划布局方案3 份文件同步下发，对我国各省（区、市）20172020年各年度可再生能源建设规模进行明确规定，光伏方案明确，20172020年，除北京、天津、上海、福建、重庆、西藏、海南7省（

8、区、市）自行管理本地建设规模，甘肃、宁夏、新疆（含兵团）3 个弃光“重灾区”暂不安排建设规模，河北、山西、内蒙古等 21 个省（区、市）计划累计新增光伏电站5450万千瓦、领跑技术基地 3200万千瓦，到 2020年规划并网 12800万千瓦（不含领跑技术基地）。截至 2016年，光伏发电累计装机 7742万千瓦。如果 7个红色预警地区的光伏行业能够顺利缓解弃光难题继续发展，再加上本不受规模目标限制的分布式光伏发电、村级扶贫电站及跨省跨区输电通道配套建设的光伏电站，最终实现“十三五”原规划目标翻番。2015年我国新增光伏装机容量为 15.13GW，占全球新增光伏装机容量的四分之一以上，占我国光

9、伏电池组件年产量的约三分之一，完成了 2015年新增光伏装机 15 GW 的目标。截至 2015年年底，我国光伏发电累计装机容量为 43.18 GW，首次超越德国，成为全球光伏累计装机容量最大的国家。其中光伏电站装机容量为 37.12GW，分布式光伏装机容量为8 6.06 GW，年发电量为 39.2TWh。与 2014年全国新增并网光伏发电容量 10.6GW相比，2015年新增装机容量有较大幅度增长。三、项目选址 3.1光伏发电选址概况#银湖谷位于深圳市龙岗区坂田街道，南依银湖山郊野公园，北邻五和大道，占地面积为 622900，建筑面积为1600000。图 3-1#银湖谷区域位置图 项目光伏板

10、敷设于创客基地建筑物屋顶，储能设置于幼儿园与附小之间区域空地或创客基地建筑物屋顶。3.2选址太阳能资源情况 深圳市大部分地区属于太阳能资源丰富与很丰富地区。平原地区太阳辐射年总量在 4759-5116MJ/m2之间，山地南坡南坡太阳辐射年总量在 4027-4759MJ/m2之间，山地北坡太阳辐射年总量在 3135-4223MJ/m2之间。从季节划分来看，夏秋两季我市太阳辐射最为丰富，夏中季平地在 1200-1500MJ/m29 之间，山地在 900-1200MJ/m2，候且南北坡的差异不大；秋季平地在 1200-1300MJ/m2之间，山地南北坡差异明显增大，北坡为背阴坡，总辐射在气 800-

11、1000MJ/m2，南坡为向阳坡，总辐射在 1200-1500MJ/m2之间。从月度划分来看，7月的太阳辐射总量最为丰富，市 2 月的太阳辐射总量最少。图 3-3 深圳市太阳年辐射总量的分布（MJ/m2）项目所在地位于银湖山北侧山脚，平均太阳年辐射总量为 3135 MJ/m2。平均光照时长为 1837.6h。图 3-4 深圳市 2016年各月日照时数分布（单位：h）3.3发电量预测 10 根据太阳能辐射量及光照时长，太阳能单位面积年辐射量=31351061837.6/3600=473.897W/m2。光光生伏特效应的转化率为单晶硅：24.7%，多晶硅：20.3%，薄膜：19.5%。光伏板的发电

12、量为单晶硅;117W/m2，多晶硅：96.2W/m2，薄膜：92.4W/m2。拟建 50kWp光伏发电，选用目前市场上主流 275w光伏板的型号，需要安装 182块，每块尺寸为 1650mm991m35mm（其中光伏玻璃的尺寸为 1590931mm），光伏板总面积为269.4m2。总占地面积为 297.6/0.68=437 m2。建站地址位于山地北坡山脚下，年太阳能辐射总量取 3135MJ/m2，由此可得年总发电量为 43582度。表 3.1 常见单晶光伏板电学性能表 功率等级 270 275 280 285 290 标准测试条件(STC)1 下的最低数值（功率正公差+5W/-0W）最大功率2

13、 PMPP W 270 275 280 285 290 最 短路电流*ISC A 9.08 9.2 9.3 9.35 9.48 低 开路电压*VOC V 37.8 38 38.1 38.3 38.5 数 最大功率点电流*IMPP A 8.63 8.74 8.84 8.94 9.04 值 最大功率点电压*VMPP V 31.3 31.5 31.7 31.9 32.1 转换效率2%11 16.5 16.8 17.1 17.4 17.7 标称工作条件(NOC)3 下的最低数值 最大功率2 PMPP W 199 202 206 210 213 最 短路电流*ISC A 7.34 7.44 7.52 7

14、.56 7.67 低 开路电压*VOC V 35.5 35.6 35.7 35.9 36.1 数 最大功率点电流*IMPP A 6.9 6.99 7.06 7.14 7.22 值 最大功率点电压*VMPP V 28.8 29 29.2 29.3 29.5 1 1000 W/m2，25，光谱 AM1.5G；2 测试公差 STC 3%，NOC 5%；3 800 W/m2，NOCT，光谱 AM 1.5G；*典型值，实际值可能存在偏差。四.建设规模和总体方案 建设 50kWp光伏配套 200kWh储能及供储一体化能源调配系统，形成光伏储能局部微电网，供应日常商业物业电力。图 4-1 互联网+智慧能源模

15、式图 12 4.1 100kWp太阳能光伏发电方案 4.1.1光伏发电系统构成#world银湖谷 100KWp的发电单元，根据就近发电，就近并网，就近转换，就近使用的原则，采用分布式光伏发电系统，采用建构筑物屋顶铺设光伏板，节约用地，充分利用屋顶空间。基本设备包括光伏电池组件、光伏方阵支架、直流汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜等设备，另外还有供电系统监控装置和环境监测装置。运行模式是在有太阳辐射的条件下，光伏发电系统的太阳能电池组件阵列将太阳能转换输出的电能，经过直流汇流箱集中送入直流配电柜，由并网逆变器逆变成交流电供给建筑自身负载，多余或不足的电力通过联接电网来调节。13 图 4-

16、2 屋顶光伏安装效果图 4.1.2电池组件特性类别与选型 太阳能电池单体是用于光电转换的最小单元。它的尺寸约 4cm2到 100cm2。太阳能电池单体工作电压为 0.450.50伏，工作电流为 20mA/cm2，一般不能单独作为电源使用。将14 太阳能电池单体进行串联并联和封装后，就成为太阳能电池组件。太阳能电池再经过串联，并联装在支架上，就构成了大阳能电池方阵。它的功率从几瓦到几百瓦，可以单独作为电源，它也可以输出几百瓦，几千瓦或更大的功率，是光伏电站的电能产生器。太阳能电池的伏安特性随着温度的上升开路电压减小，在最大功率点的典型温度系数为-0.4%/。在衡量太阳能电池组件的性能时需用到峰值

17、功率，其单位是峰瓦（Wp)。在标准条件下（光谱幅照度 1000W/mq，光谱 AM1.5，电池温度 25），太阳能电池组件所输出的最大功率被称为峰值功率。目前整个光伏发电的行业使用的均为硅太阳能电池。以硅材料作为基体的太阳能电池。如单晶硅太阳电池，多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池等。制作多晶硅太阳能电池的材料，用纯度不太高的太阳级硅即可。而太阳级硅由冶金级硅用简单的工艺就可以加工制成。多晶硅材料又有带状硅、铸造硅、薄膜多晶硅等。用它们制造的太阳能电池有薄膜和片状两种。1)单晶硅太阳能电池 单晶硅太阳电池是当前开发最快的一种太阳电池，它的结构和生产工艺已定型，产品已广泛用于空间和地面。这种太阳

18、电池以高纯的单晶硅棒为原料，纯度要求 99.999%。为了降低生产成本，现在地面应用的太阳电池等采用太阳能级15 的单晶硅棒，材料性能指标有所放宽。单晶硅太阳能电池的制造成本较高，但光电转化效率也最高，国际公认最高效率在 AM1.5条件下为 24，地面用大量生产的在 AM1条件下多在 11.7%18之间。目前单晶硅的转化效率是其他晶硅材料中最高的。2)多晶硅太阳能电池 目前多晶硅太阳电池使用的多晶硅材料多半是含有大量单晶颗粒的集合体，或用废次单晶硅材料和冶金级硅材料熔化浇铸而成，然后注入石墨铸模中，待慢慢凝固冷却后，即得多晶硅锭。这种硅锭可铸成立方体，以便切片加工成方形太阳电池片，可提高材料利

19、用率和方便组装。多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，其光电转换效率约 12%左右，稍低于单晶硅太阳电池，但其材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，但转化率较单晶硅电池比低很多。3)非晶硅太阳能电池 非晶硅太阳电池是 1976年出现的新型薄膜式太阳电池，它与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同，硅材料消耗很少，电耗更低，非常吸引人。非晶硅太阳电池的结构各有不同，其中有一种较好的结构叫 PIN电池，它是在衬底上先沉积一层掺磷的 N 型非晶硅，再沉积一层未掺杂的I 层，然后再沉积一层掺硼的 P 型非晶硅，最后用电子束蒸16 发一层减反射膜，并蒸镀银电极。此种制作工艺，可以采用一连

20、串沉积室，在生产中构成连续程序，以实现大批量生产。同时，非晶硅太阳电池很薄，可以制成叠层式，或采用集成电路的方法制造，在一个平面上，用适当的掩模工艺，一次制作多个串联电池，以获得较高的电压。现在日本生产的非晶硅串联太阳电池可达 2.4伏。非晶硅太阳电池存在的问题是光电转换率偏低，且不够稳定，所以尚未大量用作大型太阳能电源，多半用于如袖珍式电子计算器、电子钟表及复印机等方面。单晶硅太阳能电池制作工艺复杂，生产过程能耗高，光伏打效应转换效率高，市场价格贵；多晶硅太阳能电池虽然转换效率低于单晶硅，但制作相对简便，生产过程能耗低，由于成本低廉，市场占有率最大；非晶硅薄膜太阳能电池转换效率最低，弱刚性能

21、稳定，有一定的柔性，可以铺设与玻璃幕墙及其他需要弯折的建筑物外墙处。考虑到#world创业园的依山而建，建筑物上面多被绿色植物覆盖，仅有空调机房顶棚一小部分区域可以加装光伏板，推荐选取多晶硅光伏电池组件。4.1.3电池组件支架的选取 光伏电池组件支架分为固定式和跟踪式（循迹系统）。阳光循迹系统又分为水平儋州循迹系统、竖直单轴循迹系统、倾斜单轴循迹系统和双轴循迹系统。经太阳能发电专业机构17 测试，跟踪式（循迹系统）比固定式可多转化输出 30%的太阳能，会增加 0.6元/W 运营成本。鉴于#World产业园屋顶装机规模不超过千瓦级，且用户也不便于进行设备维护，采用目前现有的已装设好的固定支架。4

22、.1.4 汇流箱与配电柜的选取 （1）光伏阵列防雷汇流箱 系统使用的汇流箱工作模式采用 6 进 1 出，即把相同规格的 6 路电池串列输入经汇流后输出 1 路直流。（2）直流防雷配电柜 光伏并网发电系统配置的直流防雷配电柜，安装在室内，主要是将汇流箱输出的直流电缆接入后进行汇流，再与并网逆变器连接，方便操作和维护。4.1.5并网逆变器的选择 并网逆变器采用运用电流控制型 PWM有源逆变技术和优质进口高效隔离变压器，可靠性高，保护功能齐全，且具有电网侧高功率因数正弦波电流、无谐波污染供电等特点。并网逆变器的主要性能特点如下：1）采用了光伏组件的最大功率点跟踪技术（MPPT）；2）采用 50HZ工

23、频隔离变压器，实现光伏阵列和电网之间的相互隔离；18 3）具有直流输入手动分断开关，交流电网手动分断开关，紧急停机操作开关；4）具有先进的孤岛效应检测方案及完善的监控功能；5）具有过载、短路、电网异常等故障保护及告警功能；6）宽直流输入电压范围，整机效率高达 96.5%；7）逆变器正常工作允许电网三相线电压范围为：AC330VAC450V，频率范围为：4751.5Hz；8）可显示设备的各项运行数据、实时故障数据、历史故障数据、总发电量数据和历史发电量数据，以及设备的工作状态。4.1.6 系统防雷接地装置 为了保证本工程光伏并网发电系统安全可靠，防止因雷击、浪涌等外在因素导致系统器件的损坏等情况

24、发生，系统的防雷接地装置必不可少。系统的防雷接地装置主要有以下几个方面供参考：（1）敷设接地线，在进行太阳电池方阵基础处，选择附近土层较厚、潮湿的地点，挖 1 2 米深地线坑，采用 40 扁钢，添加降阻剂并引出地线，引出线采用 10mm2铜芯电缆，接地电阻应小于 4 欧姆。（2）为防止感应雷击、浪涌等情况造成过电压而损坏并网设备，其防雷措施主要采用防雷器来保护，采用下列方法防雷措施：19 1)直流侧防雷措施：太阳电池串列经汇流箱后通过电缆接入直流防雷配电柜，汇流箱和配电柜内都配置防雷器，经过防雷装置有效地避免雷击导致设备的损坏；2)交流侧防雷措施：低压开关柜都配置防雷装置，有效地避免雷击和电网

25、浪涌导致设备的损坏，设备的外壳实行可靠接地。4.2 200kWh储能系统方案 储能系统由电池、能量转换系统（PCS）、电池管理系统（BMS）及监控系统(含电网应用策略)等关键设备组成。4.2.1储能电池的特性与配置 在各种储能电池中中，锂离子电池在能量密度方面具有绝对优势在能量密度方面具有绝对优势，锂离子电池作为正极材料的锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。表 4-1 常见储能锂电池特性表 20 储能电池选择磷酸铁锂电池，LiFePO4电池的标称电压是3.2V、终止充电电压是 3.6V、终止放电压是 2.0V。容量高、输出电压高、良好的充放电循环性能、输出电

26、压稳定、能大电流充放电、电化学稳定性能、使用中安全（不会因过充电、过放电及短路等操作不当而引起燃烧或爆炸）、工作温度范围宽、无毒或少毒、对环境无污染。本项目推荐使用磷酸铁锂电池。其特性曲线图如下。图 4-3 过充特性曲线 21 图 4-4 过放特性曲线 图 4-5 短路特性曲线 22 图 4-6 针刺电压特性曲线 图 4-7 热冲击电压特性曲线 根据光伏配置情况，储能电池总容量考虑满足一天光伏发电量的全部存储。拟选用 200kWh储能电站。共安装 3788块。选配的 LiFePO4电池性能参数见下表。23 表 4.2 磷酸铁锂电池电化学性能参数 序号 项目 规格 备注 1 标称容量 15.5A

27、h 2 标称电压 3.2V 1/3C放电 3 标称能量 52.8Wh 4 交流内阻 6m 5 电池重量 4538g 6 电池尺寸 27*70*120mm 7 标准充电方式 恒 流1/3C充 电3.65V，再恒压充电，截止电流 0.05C CC/CV 8 标准放电方式 恒流 1C 放电至 2.0V 9 最大连续放电电流 4C（66A）10 最大脉冲放电电流（30s）6C（99A）11 最大连续充电电流 2C（33A）12 最大脉冲充电电流（10s）4C（66A）13 自放电率 3%/月 24 14 重量比能量 115Wh/kg 15 体积比能量 230Wh/l 16 重量比功率 650W/kg

28、17 循环寿命 4000 10-90%DOD 为保证系统在连续阴雨天或其它太阳辐射不足情况下正常使用，系统接入市电作为辅助能源。保证用电负荷全天候不断电。设计蓄电池容量满足负荷在当天充电当天使用蓄电池的电，不设置连续阴雨天的要求。4.2.2能量转换系统（PCS）系统特征与选型 能量管理系统（PCS）实现对电池充放电的控制，满足储能系统并网要求。实现多目标的变流器控制策略，一方面精确控制充放电过程中的电压、电流，确保电池组高效充放电；另一方面根据调度指令，进行双向平滑切换运行，实现有功、无功独立控制。另外，在电网故障条件下，研究多储能 PCS单元的协调控制，实现对局部电网的安全运行。智能组件将P

29、CS需要上传的开关量、模拟量、非电量、运行信息等转换为 IEC61850协议通过以太网上传给监控系统，同时将监控系统下发的模式切换命令及定值设定转发给 PCS。储能双向变流器（PCS）是指具有双向通道（交直交）的电力电子变换运行单元。一般具有以下功能：25 1）.充电、放电一体化设计，实现交流系统和直流系统的能量双向流动；2）.主功率回路采用高可靠性智能功率模块；控制器采用总线不出芯片的 32 位高性能 CPU；3）.高效的矢量控制算法，实现有功、无功的解耦控制；4）.功率因数任意可调，在容量范围内可以全发无功，实现无功补偿；5）.在 MEMS（微网能量管理系统）的调度下，主动参与电网调峰，有

30、效缓解大电网的压力；6）.支持并网运行、孤网运行；并可以实现并网与孤网状态的自动切换；7）.峰谷电价时，支持在谷电价时储能，高电价时放电的运行模式，实现对负荷的“削峰填谷”，满足对电动汽车等临时性暂态负荷的需求；8）.先进主动式孤岛检测，结合主动式与被动式原理，满足 UL1741标准；9）.完善的继电保护功能，有效防止逆变器的异常损坏；10）.提供 CAN和以太网接口，可接入 BMS（电池管理系统）与 MEMS，支持 IEC61850规约；11）.多个 100KVA模块可以任意组合，组成更大容量的储能电站（如 1MW储能电站）；26 12）.支持多种储能电池，不同的型号仅控制器的软件不同；13

31、）.高可靠性机柜设计，满足不同运行区域需要。图 4-8 能量管理系统（PCS）智能组件组网图 电能转换系统（PCS）电池屏柜是由逆变器柜、PCS柜、交流柜、电池柜、通讯柜组屏使用的结构屏柜。广泛应用于电厂电站、配网自动化系统及其直流电源应用领域。4.2.3电池管理系统方案 电池系统单元管理系统（Battery Array Management System）由 BAMS主机及工业触摸屏组成，负责管理一个 PCS对应的电池系统单元的全部电池，BAMS可以管理对应数量的BCMS。BAMS包括了两个功能模块：BAMS主机、触摸屏。电池系统单元管理系统（BAMS）主要功能如下：（1）接受 BCMS上报

32、电池电压，电池温度，电池组串电27 流等常规维护信息，并记录充放电次数，开始/结束充/放电时间/温度/电流/电压等信息，产生相应模拟量数据库。（2）接受 BCMS上报报警和保护事件信息，并产生事件日志数据库。（3）接受就地监控系统的查询，上报电池系统单元模拟量数据以及告警和保护事件信息。（4）统计估算下辖电池系统单元剩余电量（SOC），评估电池系统单元的健康状况（SOH）。（5）在就地监控系统和 PCS的配合下完成电池系统单元的最大可用容量标定和 SOC的标定。（6）与就地监控系统通信，完成下列功能：1)电池系统单元出现过压/欠压/过流/高温/低温/短路以及其他 异常时向就地监控系统发送告警和

33、保护信息；2)电池管理系统自检以及异常时向后台监控系统报警；3)上传常量数据库；4)上传事件日志数据库；5)上传 SOC/SOH信息。（7）与 PCS通信，完成下列功能：1)电池系统单元出现过压/欠压/过流/高温/低温/短28 路以及其他异常时向 PCS发送告警信息，使 PCS进入待机状态；2)电池管理系统自检以及异常时向PCS发送告警信息；3)上传每个电池组串的 SOC信息，协助 PCS进行每个电池组串的充放电功率控制。（8）为本地操作提供人机界面和授权管理，完成电池管理系统参数设定。（9）为远程操作提供通信接口和授权管理，完成电池管理系统参数设定。（10）通讯异常报警，在与 PCS或后台监

34、控系统通信出现异常时在本机通过人机界面报警。（11）接受就地监控系统的授时信号接收，对时。表 4.3 BAMS主机技术规格 BAMS模块型号 PW1005-BAMS 通信接口 RS485x2，CANx1，Ethernet10/100Mx2 存储扩展 SD 卡扩展槽，最大 16GB扩展容量 事 件 日 志 数据库 10000件事件记录，包括异常种类，发生时间，保护动作 常量数据库 存储最近 10 天的全部电压/电流/温度/时间等常量信息，同时每月定期上报备份信息到后台监控系统。29 BAMS供电 12VDC，与电池组直流隔离 BAMS功耗 30W 外型尺寸 长*宽*高：230mm x 132mm

35、 x 125mm 表 4.4 BAMS主机接口及连线 接口 接口描述 功能描述 线束定义 RS485 9.6115.2 Kbps通信速率 BAMS可 以 通 过RS485总线与PCS通信 屏蔽差分双绞线，1KV绝缘 CAN Open5接口500Kbps 支持CAN2.0A/2.0B，BAMS通 过 CAN 总 线 和BCMS通信 屏蔽差分双绞线，1KV绝缘，Open5接口 Ethernet RJ-45，10/100 Base-TX BAMS通过 Ethernet与储能站后台监控进行通信 超五类屏蔽双绞线 USB USB2.0 连接触摸屏，传输触摸屏控制信号 VGA 15Pin VGA 连接触摸

36、屏，传输触摸屏图像信号 BAMS电源线 2芯连线，12VDC电源 为 BAMS提供电源 最小 1mm2铜芯线，1KV绝30 缘 触摸屏功能及规格介绍 PW1005 系统采用的 15 英寸工业触摸屏，用于人机界面交互，通过触摸屏进行参数设定以及信息查询等工作。表 4.5 触摸屏技术规格 触摸屏型号 PW1005-TP 屏幕尺寸 15“分辨率 1024x768 亮度 450lm（typ.）工作温度 055 接入电源 DC12V_4A，10%通信接口 VGAx1，USBx1 表 4.6 触摸屏接口及连线 接口 接口描述 功能描述 线束定义 触 摸屏 电源线 2芯连线，12VDC电源 为触摸屏提供电源

37、 最小 1mm2铜芯线，1KV 绝缘 USB USB2.0 连接 BAMS，传输触摸屏控制信号 VGA 15Pin VGA 连接 BAMS，传输触摸屏图像信号 31 蓄电池管理系统负责对电池堆的运行工况（电流、电压、温度、电量）进行实时监测，完成电池的均衡保护，根据电池运行状况调整充放电策略。主要由电池管理模块（BMU）、电池组控制单元（GCU）和系统管理单元（SMU）以及充/放电保护设备单元组成。如下图：SMUPCSGCU1电池组1.1电池组1.2电池组1.4电池组1.3电池组1.nBMU1.1BMU1.2BMU1.4BMU1.3BMU1.nRS485RS485电流检测电流检测熔断隔离断路器

38、熔断隔离断路器RS485RS485主接触器主接触器RS485RS485以太网连接到监测系统与控制系统统以太网连接到监测系统与控制系统统熔断器熔断器 图 4-9 电池管理系统 BMS示意图（1）电池管理系统的要求 在储能电站中，储能电池往往由几十串甚至几百串以上的电池组构成。由于电池在生产过程和使用过程中，会造成电池内阻、电压、容量等参数的不一致。这种差异表现为电32 池组充满或放完时串联电芯之间的电压不相同，或能量的不相同。这种情况会导致部分过充，而在放电过程中电压过低的电芯有可能被过放，从而使电池组的离散性明显增加，使用时更容易发生过充和过放现象，整体容量急剧下降，整个电池组表现出来的容量为

39、电池组中性能最差的电池芯的容量，最终导致电池组提前失效。因此，对于磷酸铁锂电池电池组而言，均衡保护电路是必须的。当然，锂电池的电池管理系统不仅仅是电池的均衡保护，还有更多的要求以保证锂电池储能系统稳定可靠的运行。（2）电池管理系统 BMS的具体功能 基本保护功能 1）单体电池电压均衡功能 此功能是为了修正串联电池组中由于电池单体自身工艺差异引起的电压、或能量的离散性，避免个别单体电池因过充或过放而导致电池性能变差甚至损坏情况的发生，使得所有个体电池电压差异都在一定的合理范围内。要求各节电池之间误差小于30mv。2）电池组保护功能 单体电池过压、欠压、过温报警，电池组过充、过放、过流报警保护，切

40、断等。3）数据采集功能 33 采集的数据主要有：单体电池电压、单体电池温度（实际为每个电池模组的温度）、组端电压、充放电电流，计算得到蓄电池内阻。通讯接口：采用数字化通讯协议 IEC61850。在储能电站系统中，需要和调度监控系统进行通讯，上送数据和执行指令。4）诊断功能 BMS应具有电池性能的分析诊断功能，能根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（SOC）的诊断，单体电池健康状态（SOH）的诊断、电池组状态评估，以及在放电时当前状态下可持续放电时间的估算。根据电动汽车相关标准的要求锂离子蓄电池总

41、成通用要求（目前储能电站无相关标准），对剩余容量（SOC）的诊断精度为 5%，对健康状态（SOH）的诊断精度为 8%。5）热管理 锂电池模块在充电过程中，将产生大量的热能，使整个电池模块的温度上升，因而，BMS应具有热管理的功能。6）故障诊断和容错 若遇异常，BMS应给出故障诊断告警信号，通过监控网络发送给上层控制系统。34 对储能电池组每串电池进行实时监控，通过电压、电流等参数的监测分析，计算内阻及电压的变化率，以及参考相对温升等综合办法，即时检查电池组中是否有某些已坏不能再用的或可能很快会坏的电池，判断故障电池及定位，给出告警信号，并对这些电池采取适当处理措施。当故障积累到一定程度，而可能

42、出现或开始出现恶性事故时，给出重要告警信号输出、并切断充放电回路母线或者支路电池堆，从而避免恶性事故发生。采用储能电池的容错技术，如电池旁路或能量转移等技术，当某一单体电池发生故障时，以避免对整组电池运行产生影响。管理系统对系统自身软硬件具有自检功能，即使器件损坏，也不会影响电池安全。确保不会因管理系统故障导致储能系统发生故障，甚至导致电池损坏或发生恶性事故。（3）电池管理方案建议 1）均衡保护技术 目前常用的均衡方法有能量消耗法（电阻均衡）和能量转移法（储能均衡）。能量消耗法一般是通过控制器控制电阻网络的通断对电池单元进行分流均衡，这种方法可以同时对多节电池进行均衡，控制简单。但是均衡过程中

43、如果电阻选的过大，则均衡电流太小，效果甚微；如果电阻选的过小，则电阻功率很大，系统能量损耗大，均衡效率低，系统35 对热管理要求较高，需要进行温度检测控制，均衡效果也并非很理想。但由于该方法实现简单，成本低，所以在相当场合得到广泛采用。图 4-10 能量消耗电池保护技术原理 能量转移法是利用电池对电感或电容等储能元件的充放电，对不均衡电池进行单独操作间，达到电池间的能量转移。这种均衡充电方法一般控制网络复杂，安全性管理要求高，其最大的优点是充、放电（工作）使用中，都可平衡各单元电池的功能，且不消耗锂离子电池组的电能。由于其实现复杂，成本也很高，所以目前使用较少，只有在高要求场合被采用。在本次方

44、案中，建议采用能量转移法，以实现电池性能和可靠性的最优化。2）切断保护技术 36 对于电池的过压、欠压、过流等故障情况，采取了切断回路的方式进行保护。对瞬间的短路的过流状态，过流保护的延时时间一般至少要几百微秒至毫秒，而短路保护的延时时间是微秒级的，几乎是短路的瞬间就切断了回路，可以避免短路对电池带来的巨大损伤。在母线回路中一般采用快速熔断器，在各个电池模块中，采用高速功率电子器件实现快速切断。3）蓄电池在线容量评估 SOC 在测量动态内阻和真值电压等基础上，利用充电特性与放电特性的对应关系，采用多种模式分段处理办法，建立数学分析诊断模型，来测量剩余电量 SOC。分析锂电池的放电特性,基于积分

45、法采用动态更新电池电量的方法,考虑电池自放电现象,对电池的在线电流、电压、放电时间进行测量；预测和计算电池在不同放电情况下的剩余电量，并根据电池的使用时间和环境温度对电量预测进行校正，给出剩余电量 SOC的预测值。为了解决电池电量变化对测量的影响，可采用动态更新电池电量的方法，即使用上一次所放出的电量作为本次放电的基准电量，这样随着电池的使用，电池电量减小体现为基准电量的减小；同时基准电量还需要根据外界环境温度变化进行相应修正。4）蓄电池健康状态评估 SOH 37 对锂电池整个寿命运行曲线充放电特性的对应关系分析，进行曲线拟合和比对，得出蓄电池健康状态评估值 SOH，同时根据运行环境对评估值进

46、行修正。5）蓄电池组的热管理 在电池选型和结构设计中应充分考虑热管理的设计。圆柱形电芯在排布中的透气孔设计及铝壳封装能帮助电芯更好的散热，可有效防鼓，保证稳定。BMS含有温度检测，对电池的温度进行监控，如果温度高于保护值将开启风机强制冷却，若温度达到危险值，该电池堆能自动退出运行。4.3互联网+智慧能源供储一体化电力调配系统 4.3.1发电与充放电效率 光伏发电系统的总效率由光伏阵列的效率、控制逆变器效率、蓄电池储能充放电效率等三部分组成。（1）光伏阵列效率 1：光伏阵列在 1000W/太阳辐射强度下,实际的直流输出功率与标称功率之比。光伏阵列在能量转换过程中的损失包括：组件的匹配损失、表面尘

47、埃遮挡损失、不可利用的太阳辐射损失、温度影响、最大功率点跟踪精度、及直流线路损失等，设计效率取 95%。（2）控制、逆变器转换效率 2：离网逆变器输出的交流电功率与直流输入功率之比，效率取 90%。38 （3）蓄电池充放电效率 3：控制器给蓄电池充电到蓄电池放电的过程中，有一定的效率损失，其中有效的效率取90%。（4）系统总效率为：总12395%90%90%77.7%。4.3.2供储一体化电力调配系统 互联网+智慧能源具备较高的新能源电力介入比例，可通过能源存储和优化配置，实现本地能源生产，与用能负荷基本平衡，可根据需要与公共电网灵活互动，且相对独立运行的智慧型能源综合利用局域网。基于互联网的

48、供储一体化电力调配系统，是在原有供储系统的基础上，配置远程实施监控显示，并开放远程操作指令。现场实现无人作业，通过内部专用网络与外部互联网口令途径实现无缝对接。同事对实时发电量与电池存放电情况进行检测，快速切换供电与充电。实现局部微网远程控制，清洁电力就地消耗。39 图 4-11 互联网+智慧能源组网模式图 供储一体化电力调配系统包括主芯片电路、单片机电源电路、蓄电池充电电路、输出电压调整电路、显电路和放电电路。在阳光或有电源输入的情况下，通过太阳能电池板或普通充电器可以为多种蓄电池充电，通过数码管实时显示充电电压和充电电流。当电池将充满电时，电路的充电模式变换为“涓流充电”模式。图 4-12

49、 电池组充放电平衡调配模式图 40 负荷系统由必须保障的重要负荷和其他可切除的非重要负荷，系统中的各微源都要接受微网中央控制系统的调度，并网型微电网既可以并网运行，也可以脱离大电网孤岛模式运行。系统采用三层拓扑结构：(1)微电网执行层：分布式发电单元、智能网关断路器、负荷等；(2)微电网协调层：微网中央控制器；(3)微电网管理层：能量管理系统、SCADA监控系统。监控系统在微电网系统中处于核心地位，是对微电网执行测量、监视、控制、保护以及高级策略实现的监控系统。在实现微电网的实时能量调度与管理、跟踪、监测等方面有举足轻重的作用。监控系统特点（1）监控系统具备并网和孤岛两种运行模式控制算法，并且

50、可以控制两种运行模式间实现平滑切换；（2）系统采用三层控制架构（能量管理及监控层，中央控制层和底层设备层），既能向上级电力调度中心上传微电网信息，又能接收调度下发的控制命令；（3）系统可对负荷用电进行长期和短期的预测，通过预测分析实现对微电网系统的高级能量管理，使微电网能够安全经济运行；（4）系统支持 IEEE1588微秒级精确时钟同步；41 （5）支持 B/S和 C/S结构，支持多任务、多用户，前/后台实时处理。监控系统由微网中央控制器（MGCC）、能量管理系统及SCADA监控系统组成。表 4.7 微网监控系统功能框 2.1微网中央控制器（MGCC）微电网中央控制器主要对系统中分布式电源、储