储能系统项目方案书.docx
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1、XXXX258KWh磷酸铁锂商业储能项目编制单位:XXXX有限公司2021年8月20日目录1、前言 42、公司简介 53、概述 53.1 项目背景53.2 项目概况63.3 编制依据64、站点现状 75、负荷分析 86、储能系统方案 86.1 系统整体要求86.2 电站配置106.3 系统结构106.4 充放电策略 107、储能电池及BMS技术 117.1 电池系统117.1.1 储能电池系统布局及组成117.1.2 电池簇 117.2 BMS技术147.2.1 BMS架构与功能 147.2.2 从控BMU 157.2.3 主控BCU 177.2.4 总控BAU 187.3 高压箱207.4
2、汇流柜217.5 集中控制屏 218、储能集装箱 228.1 尺寸228.2 技术指标228.3 结构228.4 外观258.5防雷接地258.6 照明258.7 热管理268.8 电源268.9 消防278.10 通讯及监控288.11 板房线缆敷设及接口要求298.12 接地及抗干扰要求 309、储能变流器(PCS) 309.1 PCS总体功能319.2 并网运行319.3 离网运行319.4 通讯情况329.5 虚拟机同步 3210、能量管理系统(EMS) 3310.1 EMS基本结构3310.2 EMS参数3410.3 EMS通讯口 3410.4 计划曲线策略 3510.5 防逆流策略
3、3511、智能配电柜 3512、设备主要清单 3613、电缆清册 3614、投资回报收益 381、前言近年以来,随着我国经济和社会发展进入十三五阶段,面对能源革命的新要 求, 国务院、发改委、能源局针对我国能源结构调整、技术创新、装备制造、 智能电网 建设、可再生能源发展等领域出台了多项政策,指导我国能源工作的 开展。相关政 策的出台也将为储能在能源互联网、电力辅助服务、微网、多能 互补等领域拓展应 用市场注入一针强心剂。作为安全清洁高效的现代能源技术,储能在能源技术革命创新行动计划 (2016-2030 年)、国家创新驱动发展战略纲要、中国制造 2025能源装备 实施方案等多项政策中被重点提
4、及。相关政策清晰描绘了储能技术的创新发展 路线图, 重点技术攻关、试验示范、推广应用的储能技术装备。作为实现能源互联和智慧用能、提升可再生能源消纳能力、促进多种能源优 化互补的重要支撑技术,储能的重要性和应用价值也在关于推进“互联网+” 智慧能源发展的指导意见中得到体现。电池储能系统在电网中的作用主要体现在以下几个方面:1)减小负荷峰谷差,提高系统效率和设备利用率。如果电力系统能够大规模 地储存电能,即在晚间负荷低谷时段将电能储存起来,白天负荷高峰时段再将其 释放出来,就能在一定程度上缓解负荷高峰期的缺电状况,提高系统效率和输配 电设备的利用率,延缓新的发电机组和输电线路的建设,节约大量投资;
5、2)平滑间歇性电源功率波动。安装储能装置,能够提供快速的有功支撑,增 强电网调频、调峰能力,大幅提高电网接纳可再生能源的能力,促进可再生能源 的集约化开发和利用;3)增加备用容量,提高电网安全稳定性和供电质量。要保证供电安全,就要 求系统具有足够的备用容量。在电力系统遇到大的扰动时,储能装置可以在瞬时 吸收或释放能量,避免系统失稳,恢复正常运行。大规模的储能电站项目建设一方面加快储能技术的不断发展,另一方面促进 储能产业链上下游生产成本的下降,为储能电站商业化运行带来新的利润增长点 和经济可行性。随着新一轮电改在促进清洁能源多发满发、输配电价改革、电力市场建设、 售电侧改革、开展需求响应等方面
6、持续推进,电力市场化程度的提升为打开储能潜在市场、拓展储能商业模式、挖掘储能应用价值创造了巨大契机。特别是全国 各地售电公司纷纷成立和输配电价改革政策相继落地,为构建灵活多样的电价机 制、拓展储能在用户侧的应用创造了更为广阔的空间。2021年,国家发改委、能源局联合发布关于鼓励可再生能源发电企业自建 或购买调峰能力增加并网规模的通知,通知指出,鼓励发电企业通过自建或购 买调峰储能能力的方式,增加可再生能源发电装机并网规模。超过电网企业保障 性并网以外的规模初期按照功率15%的挂钩比例(时长4小时以上)配建调峰能 力,按照20%以上挂钩比例进行配建的优先并网。通知明确提出,实现碳达峰关键在促进可
7、再生能源发展,促进可再生能源发 展关键在于消纳,保障可再生能源消纳关键在于电网接入、调峰和储能。对按规 定比例要求配建储能或调峰能力的可再生能源发电企业,经电网企业按程序认定 后,可安排相应装机并网。鼓励可再生能源发电企业与新增抽水蓄能和储能电站 等签订新增消纳能力的协议或合同,明确市场化调峰资源的建设、运营等责任义 务。签订储能或调峰能力合同的可再生能源发电企业,经电网企业按程序认定后, 可安排相应装机并网。2021年上半年,在“碳达峰碳中和”宏伟目标引领下,全国锂离子电池行业 实现快速增长,产品质量和工艺技术不断提高,光储一体化趋势明显,投融资市 场活跃,产业发展趋势整体向好。据行业协会、
8、研究机构等测算,上半年全国锂 离子电池产量超过110GWh,同比增长超过60%,产品出口大幅增长,据海关数据, 上半年锂离子电池出口总额743亿元,同比增长接近70%。可以看出,商业化电池储能电站,尤其是面向工商业用户的电池储能电站将 是未来 5-10 年需求侧电改的一大重点。2、公司简介XXXX有限公司是一家XXXXX3、概述3.1 项目背景XXXX股份有限公司拟在杭州XXXX有限公司建储能系统项目,实现厂区削峰填谷功能,减小负荷峰谷差,平滑间歇性电源功率波动。同时测试协能科技电池 PCAK、BMS、PCS、EMS等产品。3.2 项目概况XXXX258kWh工商业储能项目(以下简称“XX储能
9、项目”)建设地点位于杭 州XXXX有限公司(以下简称“XX公司”)厂区内部。XXXX有限公司位于浙江省杭州市萧山区,厂区占地面积约10000平米项目 周边交通便利。厂区位于浙江省杭州市萧山区富天路,道路宽阔,周边四通八达, 项目厂区内道路平整,整体硬化到位,物资车辆出入较为便利。图3-1 杭州XXXX有限公司地理位置图本项目拟在XX公司建造60kW/258wWh 削峰填谷储能项目工程,项目配置 1 台储能集装箱,储能集装箱的PCS规格为2台30kW,PCS出线经配电柜接入至厂区380V低压配电室。该储能系统具有集成度高、智能管理、安全可靠、系统可 扩展、可在脱网情况下运行等优势。3.3 编制依
10、据除本技术规范书特别规定外,卖方所提供的设备均应按下列标准和规定进行设计、制造、检验和安装。所用的标准必须是其最新版本。如果这些标准内容矛 盾时,应按最高标准的条款执行或按双方商定的标准执行。如果卖方选用标书规定以外的标准时,需提交与这种替换标准相当的或优于标书规定标准的证明。主 要引用标准如下:GB 50009建筑结构荷载规范GB 50007建筑地基基础设计规范GB 50010混凝土结构设计规范GB 50011建筑抗震设计规范GB 50017钢结构设计规范DL/T 5457 变电站建筑结构设计技术规程GB 50052-2009供配电系统设计规范GB 51048-2014电化学储能电站设计规范
11、GB 50057-2010 建筑物防雷设计规范GB 50065-2011 交流电气装置的接地设计规范DL/T 527-2002 静态继电保护装置逆变电源技术条件GB/T14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程GB 14048.1-2006低压开关设备和控制设备第1部分:总则GB/T 12325-2008GB/T 15543-2008GB/T 12326-2008GB/T 14549-1993电能质量 供电电压允许偏差电能质量 三相电压允许不平衡度电压波动和闪变电能质量 公用电网谐波电能质量GB 50217-2018 电力工程电缆设计规范GB/T 15945-1995 电能质量电力系统
12、频率允许偏差GB 50054-2011 低压配电设计规范GB/T 151531-1998 远动设备及系统第2部分:工作条件第1篇:电源和电 磁兼容性GB/T 1594-2008 电能质量 电力系统频率偏差GB/T 1762630 电磁兼容试验和测量技术电能质量测量方法GB/T 34129-2017 微电网接人电力系统技术规定T/CEC 173-2018 分布式储能并网规范GB/T 36276电力储能用锂离子电池GB/T 34120电化学储能系统储能变流器技术规范GB/T 17945消防应急照明和疏散指示系统GB/T 50034建筑照明设计标准DL/T 5390发电厂和变电站照明设计技术规定DL
13、/T 5003电力系统调度自动化设计技术规程DL/T 5202电力通信运行管理规程DL/T 544 电力通信运行管理规程4、站点现状项目所在的XX公司由厂区1#电房1#变压器供电,其容量分别为630kVA。XX公司电房现有10kV进线一路回路,来自10kVXX线。厂区配电房主接线见图4-1所示。厂区配电房主接线图图 4-15、负荷分析XXXX提供了2020年厂区的负荷数据,暂定以2020年负荷数据为设计依据,具体如图5-1、5-2、5-3所示。图5-1 负荷功率曲线(天/15min)图5-2 月电量曲线图5-3 最高日负荷由数据分析可知,负荷平均功率为46.8kW。在午后和晚上,能达到70kW
14、。测 得的峰值瞬时负荷为120kW,预估最大年峰值负荷约150kW。XX公司在电价高峰时段(9:00到12:00)耗电量大,在另一电价高峰时段 (19:00到22:00)时逐时功率也大部分落在在55kW以上,在电价谷时段(0:00 到 8:00)功耗稳定在20到40kW之间,具有明显的峰谷特性。XX公司用电负载具有较好的储能负载消纳能力,故可设置集装箱储能系统进行峰谷运行,具有较好的经济效益。6、储能系统方案6.1 系统整体要求电化学储能系统主要由储能电池、电池管理系统(BMS)、储能变流器(PCS)、 储能电站站端监控系统、视频监控装置及安防系统、温度控制系统、消防系统等 设备和系统构成。系
15、统示意图如下图6-1所示:图6-1 储能系统示意图储能电池是最基本的能量存储介质。电池管理系统对储能电池电压、温度、 告警等信号进行在线监测,监测数据提供给PCS实施闭环控制。PCS是储能系统的核心设备,用于实现储能电池与交流电网间的交直流变换 和双向能量传递。PCS主要由DC/AC双向变流器、控制单元构成。国内形成了PCS 产品体系,功率从10kW1000kW均有成熟产品。大部分厂家生产的储能系统PCS可 支持铅炭、锂离子电池、钠硫、液流电池等多种类型电池的接入和通讯。EMS可实现实时监控、功率控制等功能。通过采集电池组、储能单元的实时 数据,实现储能系统的实时监测和控制;通过控制PCS有功
16、功率实现储能系统有功控制,满足电网调峰调频需求;通过控制PCS无功功率实现储能系统无功电压 控制,满足电网安全稳定运行需要(预留)6.2 电站配置本工程设计258KWh储能系统,由2套130KWh储能系统,经2台30KW PCS变流后, 并入配电箱预留间隔与电网相连,实现储能系统正常运行。储能系统由2套并列 放置的电池堆和PCS放置在厂区板房内,总配置电量258KWh。储能系统存储介质为高安全、高循环寿命的磷酸铁锂电池,每套储能系统的 电池模组由24节电池以1并24串的形式构成,8个电池PACK串联为电池簇,2个电 池簇最终并联接入PCS。电池簇设计电压范围为384700.8V,满足PCS 直
17、流侧 200V750V电压范围要求。6.3 系统结构图6-2 系统结构图6.4 充放电策略浙江省峰谷电信息,工业用电电价表见表6-1。控制储能系统充电形式为 每日一充二放,放电深度控制在10%SOC90%SOC。充电时间为22:00-次日 8:00,放电时间为9:00-11:00、19:00-22:00,共计6h。每日总放电量约为206kWh。表6-1 浙江省峰谷电信息表名称时间段时长尖峰时段19:00-21:002h高峰时段8:00-11:003h13:00-19:006h21:00-22:001h低谷时段11:00-13:002h22:00-次日8:0010h7、储能电池及BMS技术7.1
18、 电池系统7.1.1 储能电池系统布局及组成储能电池系统布局示意图如图7-1所示:图7-1 储能电池系统布局示意图7.1.2 电池簇电池簇采用电芯电池模块电池簇的多层级模块化设计思路。(1)电芯本工程选用国轩高科3.2V/105ah磷酸铁锂电池,共用768个,总容量为 258.048kWh。该电芯有循环寿命高、存储寿命高、环境适应能力强、安全性高等 特点。电芯效果如图7-2,电芯参数如下表7-1:图7-2 电芯简图表7-1 电芯参数表单体电池电池种类单芯标称电压单芯容量/Ah放电截止电压磷酸铁锂3.2V1053.65V(2)电池模块本工程电池模块应采用插箱形式,电池模块采用1P24S的连接方式
19、。将24个电芯串接成一个电池PACK,同时配有协能科技BMU-30-004从控系统、8W风扇系统、采集线束等相关电气件和结构件,共计有16个电池模组。参数见表7-2:表7-2 电池模块参数表电池模组串并联情况单芯容量/Ah额定电压放电截止电压电量1P24S10576.8V87.6V8.064kWh电池串并联铝排与单体正/负极耳应保证机械可靠性和导电性能。模组应通过螺栓固定于电池模块结构件框架,并配置绝缘板,保证电池单体和底架的绝缘。每个模块内需布置足够数量温度采集点,一旦电池模块温度过大或温升过快 系统可快速响应作出相应的告警和保护动作。出于系统安全考虑,每节单体电池应提供了单独的电压采集和温
20、度采集。电池模块配置BMU以实现各单体电压、温度的采集和数据上传,模块之间使用 菊花链的通讯方式。电池模块对外输出采用快接插头,并采用前出线方式,方便工作人员检查维护。电池模块如图7-3。图7-3 电池模块(3)电池簇本工程将8个电池模组串联成一个电池簇,共有4个电池簇,电池簇出线分别 接入30kWPCS。电池簇技术参数如表7-3所示:表7-3电池簇技术参数表序号性能指标参数备注1标称电压(V)614.42工作电压范围最低电压(V)384最高电压(V)700.83机构尺寸(WDH/mm)98051015004防护等级IP205冷却方式智能风冷电池簇采用框架式电池柜结构,电池模块和高压箱通过螺栓
21、固定。每套电池 簇由电池模块串联而成,基本规格参数见表7-1。电池簇安装在电池架上,通过 动力电缆连接,经串联后汇聚到高压箱上。电池簇如图7-4所示。图7-4 电池簇图片7.2 BMS技术电池管理系统(BMS)核心的功能是根据使用环境对电池的充放电过程进行 监测和控制,从而确保电池安全的前提下最大限度的利用电池存储的能量。电池管理系统(BMS)包含BAU,BCU,BMU 三个层级。本工程共使用协能科技的2个BAU、4个BCU、16个BMU,将BCU放于高压箱内, 共有4个1500V高压箱。1个BAU+2个BCU+8个BMU组成一个BMS系统,共有2个BMS系 统。7.2.1 BMS架构与功能电
22、池管理系统总体架构如图7-5所示:断电器图7-5 电池管理系统总体架构电池管理殖元iifeSlffS TrESBCMlPCAN/RU85 SESftCMflBMS具有以下功能:1) 电池模拟量高精度监测功能2) SOC估算3) 电池系统报警以及保护功能4) 充、放电管理5) 均衡功能6) 运行参数设定功能(接入调试上位机后可进行设定)7) 故障运行模式8) 环流控制模式9) 本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包括 (接入调试上位机后可进行设定)7.2.2 从控BMUBMU通过高精度的电压、温度采集电路,配合数模转换电路,实现了准确的 单体电压、电池组串电压、电流、温度的采
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