【2024年储能行业】湖南电网60MVA-120MWh AC10kV 储能系统cube解决方案 20201018 V1.0 - 简化版.pdf
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1、 湖南综合能源湖南综合能源 6060MVAMVA/120120MWhMWh AC10kVAC10kV电池电池储能系统储能系统 C Cubeube解决方案解决方案 版本号版本号 日期日期 描述描述 作者作者 项目地项目地 更新更新 1.0 10/18/2020 初版 中国 I 目 录 一、一、CUBECUBE 箱解决方案箱解决方案.2 1.1.设计背景设计背景.2 2.2.符合标准符合标准.2 3.3.定义定义.2 4.4.储能系统集成方案储能系统集成方案.5 4.1 储能系统设计.5 4.2 单个储能单元系统参数(2.5MVA-5MWH).6 4.3 储能系统容量配置.8 4.4 储能系统拓扑
2、.10 4.5 CUBE箱布局与安装.14 4.6 CUBE箱储能系统通讯拓扑.18 5.5.电池系统电池系统.20 5.1 配置.20 5.2 电池系统.20 5.2.1 单体电池.21 5.2.2 电池 Pack.22 5.2.3 电池串.23 5.2.4 电池管理系统(BMS).24 6.6.PCS+PCS+变压器一体机系统变压器一体机系统.25 6.1 2.5MVA 单元配置.25 6.2 产品特点.25 7.7.项目范围项目范围.26 7.1 能量储能系统.26 7.2 卖方工作范围.29 7.3 买方项目现场工作范围.29 二、二、BYDBYD 储能应用储能应用.30 三、三、BY
3、DBYD 储能系统特点储能系统特点.31 四、四、BYDBYD 储能业绩储能业绩.32 一、Cube 箱解决方案 该技术文件为比亚迪电池储能系统解决方案。解决方案包括能量储能系统的设计,制造、交付和售后等。比亚迪仅提供本方案中列出的设备,客户或客户的承包商应负责所有其他工程和设备,如场地基础设施和准备,安装等。1.1.设计设计背景背景 在此方案下,比亚迪将提供产品为 2.5MVA/5MWh AC10kV 侧储能解决方案。每个2.5MVA/5MWh 为一个 ESS 单元,储能系统可匹配光伏、风电等新能源系统,进行能量转移、调频服务、削峰填谷、调峰应用等。2.2.符合符合标准标准 系统设计参考以下
4、标准。凡是注明日期的引用标准,其随后所有的修改(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本规范,同时未注明日期的最新版标准也不适用于本规范。电池标准:UN 38.3 UL 1642 GB/T 36276-2018 PCS 标准:EN 61000-6-4 EN 62040-1 EN 62477-1 GB/T 34120 其他标准:ISO9001:2015 ISO14001:2015 3.3.定义定义 寿命初始寿命初始&寿命结束寿命结束 寿命初始:BOL 寿命结束:EOL C Cubeube 箱箱储能储能系统(系统(储能系统储能系统)Cube 箱式电池储能系统包括电池系统,配电通讯系统,液冷空调系统,
5、消防系统,接地系统,等。PCSPCS(逆变器(逆变器)功率转换系统(PCS):交直流双向电力转换系统,通常称为逆变器,将电池系统(直流功率)与电网(交流功率)耦合。PCS 可以由一个或多个单元组成,具体取决于系统大小。单体单体 单体是 LiFePO4 磷酸铁锂技术的单个铝密封电池单元。单体可以串联或并联连接以组成包装在壳体中的电池模组。电池电池 PACKPACK 电池包 Pack 由多个电池单体组成。电池电池串串 电池串由电池 PACK、电池监控电路、电池均衡电路、电气连接部件、通讯接口和热管理设备串联组成。电池电池柜柜 由一定数量的电池模组串联组成的电池系统。总总 CELL CELL 能量能
6、量 总 Cell 能量=单体额定电压单体数量单体容量。额定能量(相当额定能量(相当于于可用能量)可用能量)额定能量是买方的目标值,也是系统 SAT 的目标值。通常情况下,储能系统完成 FAT 后装运并需要运输到项目现场。然后系统将进行安装,调试等,最后进行 SAT。卖方要求储能系统从 FAT 到 SAT 的时间不超过 1 个日历月。额定运行工况额定运行工况 cube 箱储能应用于环境温度 1025,湿度 5%95%,海拔高度2000m,平均运行SOC 是 50%,储能系统存储的 SOC 是 30%60%:1、使用工况:每天 1 次 90%DOD 充放电循环,同时每天不超过 1 次 60%DOD
7、 的调频充放电循环,充放电功率最大为 2.5MVA,连续充电和放电之间间隔时间要求为 1 小时,每年进行不超过 667 次充放电循环,即等效 1.83 次/天;2、测试工况:一年一次,根据 STC 进行测试。STCSTC 每个 2.5MVA-5MWh 储能单元在环境湿度 5%95%,海拔高度2000m 条件下,标准测试条件(STC),定义为(i)cube 箱内部温度应为 1025;(ii)电池的初始温度应为 2327;(iii)在容量和循环效率测试之前的预充和预放;(iv)在 AC10kV 侧测量,不含二次功耗;(v)电池放电,直到任何电池单体达到放电截止电压,然后停止放电;(vi)电池以额定
8、功率 2.5MVA 充电充满,直至任何电池单体达到充电截止电压,然后停止充电记录测量设备的累积数据(Q1),待机 60 分钟;(vii)电池以额定功率 2.5MVA 放电放空,直到任何电池单体达到放电截止电压,然后停止放电并记录测量设备的累积数据(Q2);(viii)计算记录的测量数据;(ix)循环效率(),计算公式为:=Q2/Q1100。SOCSOC SOC 是电池的当前容量与当前最大可用容量的比率,使用百分比来表示。循环效率()循环效率()循环能量效率应在 AC10kV 侧测量,不含二次功耗。测试过程与 STC 中的定义一致。就地就地控制器(控制器(SMCSMC)就地控制接口,用来接收买方
9、的控制信息,控制储能系统工作,安装于电控柜 DMC 内(如有)。4.4.储能系统集成方案储能系统集成方案 4.14.1 储能系统设计储能系统设计 4.1.1 储能系统能量配置表 初始 AC10kV 侧额定能量如下表计算。电池能量衰减曲线的衰减是基于 AC10kV 侧额定能量SAT。表4.1-1 2.5MW-5MWh储能单元能量配置 项目项目 方案方案 备注备注 单体型号 C15FHNE-320Ah 冷却方式 液冷 模组类型 1P114S 单体电池下限容量 Ah 320 单节电池额定电压(V)3.2 单节电池输出能量(Wh)1024 电池节数 342 电池串数 8 每个 cube 箱总电池容量(
10、MWh)2.801 Cube 箱数量 2 总电池配置容量(MWh)5.603 可用直流能量(MWh)5.14 AC10kV 侧可用能量(MWh)5 PCS+中压一体机最大效率 98.08%,计算按照 97.5%4.1.2 系统设计 本方案根据以下运行工况设计:要求运行平均 SOC 为 50%,电池不使用时建议在 30%60%SOC 储存,电池温度保持 1025不变,海拔小于 2000 米:工况:1、每天进行约 1.83 次以下规定%DOD 充放电循环,充放电功率为 2.5MVA,充电和放电间隔 1 小时,每年进行 660 次如下%DOD 范围充放电循环。表4.1-2 电池系统应用范围 SOCS
11、OC 范围需求范围需求 调峰:5%-95%一次调频:20%-80%二次调频:5%-95%使用使用 DODDOD 调峰:90%一次调频:60%二次调频:90%2、测试工况:一年一次,根据 STC 进行测试。电池系统标准衰减曲线如下:图 4.1-1 应用工况能量衰减率曲线 备注:设备质保年限需与曲线质保年限一致,如买方只购买 1 年质保,第 210 年质保作为可选的,在设备质保期满后,如买方不考虑延长质保期,能量衰减将不做质保。4.24.2 单个储能单元系统单个储能单元系统参数参数(2.5MVA2.5MVA-5MWh5MWh)单个储能单元的主要系统参数如下:表4.2-1 单个储能单元储能系统主要技
12、术参数 序号 项目描述 参数 备注 性能参数 1 充电功率 2.5MVA AC10kV,允许日常最大运行条件 2 放电功率 2.5MVA AC10kV,允许日常最大运行条件 3 充电功率 2.5MVA 测试工况,一年一次,根据技术方案里的 STC 放电功率 2.5MVA 测试工况,一年一次,根据技术方案里的 STC 4 AC10kV 侧额定能量 5MWh SAT,从 FAT 至 SAT 时间间隔1 个日历月内 5 变压器的电压 LV/MV 0.42kV/10kV(Dy11)6 外部输出接线方式 三相三线 7 额定输出频率 50Hz 8 频率范围 47.5Hz52Hz 9 THD 5%额定功率
13、10 功率因数 1(超前)1(滞后)11 舱内不同簇电芯温差 小于 5 12 SOC、SOE 估算精度误差 4%13 SOH 估算精度误差 8%14 电能量计算误差 3%15 温度检测精度 1 16 对时功能 NTP 网络对时 17 数据存储时间 5 年 工作环境 18 允许环境温度-15+55 超过 45降额 19 电池最佳工作环境温度+10+25 20 允许相对湿度 5%95%无冷凝 21 允许海拔高度 2000m 22 舱体防腐除锈等级 Sa3 23 舱体应用环境类别 C4 其他参数 24 噪声 76dBA 1 米处测量,声压级 25 循环效率 BOL 86%测试工况,一年一次,根据技术
14、方案里的 STC 26 整站综合转换效率(年平均)BOL 85%27 防护等级 IP55 电池 Cube 箱 IP65 PCS IP54 变压器 28 冷却方式 液冷 电池 Cube 箱 强迫风冷 PCS 29 对外通讯方式 以太网 IEC61850 30 电池 cube 箱尺寸(宽深高)980017002645mm PCS+变压器一体机尺寸(宽深高)605828962438mm 31 电池 cube 箱重量 约 29000 kg PCS+变压器一体机重量 约 15000 kg 32 默认颜色 RAL6012 电池 cube 箱 RAL9003 PCS 可选 33 对外 接口 交流动力接口 1
15、 路 直流动力接口 24 路 正极和负极 辅助供电接口 2 路 每台电池 cube 箱辅助供电为AC400V,50Hz 三相四线,峰值功率35kVA 储能单元对外通讯接口 5 路 每台电池cube箱2路,每台PCS 1 路 接地接口 8 路 4.34.3 储能系统容量配置储能系统容量配置 本方案中,储能电站建设总规模为 60MW/120MWh,采用四个站点(7.5MW、10MW、20MW、22.5MW)接入方案,接入电压等级为 10kV,为了满足租赁期租赁期 1010 年,首年年,首年 100%100%满足交流满足交流侧功率与容量,第侧功率与容量,第 5 5 年期末交流侧功率与容量不低于年期末
16、交流侧功率与容量不低于 90%90%,6 6 年期初年期初 100%100%满足交流侧功率满足交流侧功率与容量,第与容量,第 1010 年期末交流侧功率与容量不低于年期末交流侧功率与容量不低于 90%90%,初始配置储能单元数量分别为 3 套、4 套、8 套、9 套,每个场站均分别在第 2 年末、第 5 年末和第 8 年末进行电池容量增补,增补形式采用成套 Cube 电池箱,由于 Cube 直流没有新旧电池并联的限制,可直连,电池串按照以下图表所示增补到原有 PCS 直流侧。图 4.3-1 7.5MW 站点配置保持能量以及增容方案 图 4.3-2 10MW 站点配置保持能量以及增容方案 图 4
17、.3-3 20MW 站点配置保持能量以及增容方案 图 4.3-4 22.5MW 站点配置保持能量以及增容方案 综合,如下为 4 个场站在初始配置基础上的增补方案:方案方案计划计划 7.5MW 站点站点AC10kV 交流能交流能量量(MWh)10MW 站点站点AC10kV 交流能量交流能量(MWh)20MW 站点站点AC10kV 交流能量交流能量(MWh)22.5MW 站点站点AC10kV 交流能交流能量量(MWh)初始安装容量和增补计划(10 年)初始 BOL 15(6 套 Cube)20(8 套 Cube)40(16 套 Cube)45(18 套 Cube)增补容量#1(第 2 年末)1.2
18、5(4 串)1.88(6 串)3.445(11 串)4.07(13 串)增补容量#2(第 5 年末)1.25(4 串)1.25(4 串)2.82(9 串)3.132(10 串)增补容量#3(第 8 年末)0.625(2 串)0.94(3 串)1.88(6 串)1.88(6 串)总总(10 年内年内)18.125 24.07 48.145 54.082 4.44.4 储能储能系统拓扑系统拓扑 本方案中,储能电站建设总规模为 60MW/120MWh,采用四个站点(7.5MW、10MW、20MW、22.5MW)接入方案,接入电压等级为 10kV,初始配置储能单元数量分别为 3 套、4 套、8套、9
19、套,每个 2.5MVA-5MWh 储能单元由 2 台电池 Cube 箱和 1 台 PCS+箱变一体机组成。整个储能系统拓扑图如下图所示:/=#1#2#3DC1500VPCS2500变压器#10.42/10kV,2750kVADyn11Cube箱#1AC400V/50Hz,3相 4 线,每台Cube箱功率 35kVA 中压设备#1中压开关#5#6#4#1#2#3Cube箱#210kV 母线#4#5#6变压器#20.42/0.40kV,100kVADyn11,中性点不接地储能系统辅助供电,客户提供AC400V 供电接口#7#8#7#8DC1500V预留增补电池接口#1预留增补电池接口#2 图 4.
20、4-1 2.5MVA-5MWh 储能单元系统拓扑图(示意)/=#1#2#3DC1500VPCS2500变压器#10.42/10kV,2750kVADyn11 Cube#1中压设备#1中压开关#5#6#4#1#2#3Cube#210kV 母线#4#5#6#7#8#7#8DC1500V增补预留2串/=DC1500VPCS2500变压器#2中压设备#2中压开关10kV 母线增补预留2串Cube#3增补预留2串Cube#4/=DC1500VPCS2500变压器#3中压开关10kV 母线Cube#5增补预留1串Cube#6中压设备#3第2年末安装Cube#7第2年末补4串、第5年末补4串增补预留2串增补
21、预留1串第8年末安装Cube#8第8年末补2串 注:黑色框范围为初始 BOL 配置满足初始需求,红色框为第 2、5、8 年末逐步增补电池。图 4.4-2 7.5MVA-15MWh 场站系统图 /=#1#2#3DC1500VPCS2500变压器#10.42/10kV,2750kVADyn11 Cube#1中压设备#1中压开关#5#6#4#1#2#3Cube#210kV 母线#4#5#6#7#8#7#8DC1500V增补预留2串/=DC1500VPCS2500变压器#2中压设备#2中压开关10kV 母线增补预留2串Cube#3增补预留2串Cube#4/=DC1500VPCS2500变压器#3中压开
22、关10kV 母线Cube#5增补预留1串Cube#6中压设备#3第2年末安装Cube#9第2年末补6串 第5年末补2串增补预留2串增补预留2串第5年末安装Cube#10第5年末补2串 第8年末补3串/=DC1500VPCS2500变压器#4 中压开关10kV 母线Cube#7增补预留1串Cube#8中压设备#4增补预留1串注:黑色框范围为初始BOL配置满足初始需求,红色框为第2、5、8年末逐步增补电池。图 4.4-3 10MVA-20MWh 场站系统图 /=#1#2#3DC1500VPCS2500变压器#10.42/10kV,2750kVADyn11Cube#1中压设备#1中压开关#5#6#4
23、#1#2#3Cube#210kV 母线#4#5#6#7#8#7#8DC1500V增补预留2串/=DC1500VPCS2500变压器#2中压设备#2中压开关10kV 母线增补预留2串Cube#3增补预留2串Cube#4/=DC1500VPCS2500变压器#3中压开关10kV 母线Cube#5增补预留2串Cube#6中压设备#3第2年末安装Cube#17第2年末补8串增补预留2串增补预留2串第2年末安装Cube#18第2年末补3串 第5年末补5串/=DC1500VPCS2500变压器#4中压开关10kV 母线Cube#7增补预留2串Cube#8中压设备#4增补预留2串/=DC1500VPCS25
24、00变压器#5 中压设备#5中压开关10kV 母线增补预留2串Cube#9增补预留2串Cube#10/=DC1500VPCS2500变压器#6 中压开关10kV 母线Cube#11增补预留1串Cube#12中压设备#6增补预留1串/=DC1500VPCS2500变压器#7中压开关10kV 母线Cube#13增补预留1串Cube#14中压设备#7增补预留1串/=DC1500VPCS2500变压器#8 中压开关10kV 母线Cube#15增补预留1串Cube#16中压设备#8增补预留1串第5年末安装Cube#19第5年末补4串 第8年末补4串第8年末安装Cube#20第8年末补2串注:黑色框范围为
25、初始 BOL 配置满足初始需求,红色框为第 2、5、8 年末逐步增补电池。图 4.4-4 20MVA-40MWh 场站系统图 /=#1#2#3DC1500VPCS2500变压器#10.42/10kV,2750kVADyn11Cube#1中压设备#1中压开关#5#6#4#1#2#3Cube#210kV 母线#4#5#6#7#8#7#8DC1500V增补预留2串/=DC1500VPCS2500变压器#2 中压设备#2中压开关10kV 母线增补预留2串Cube#3增补预留2串Cube#4/=DC1500VPCS2500变压器#3 中压开关10kV 母线Cube#5增补预留2串Cube#6中压设备#3
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