500kW-1000kWh储能系统方案

1、500kW/1000kWh 储能系统 技术方案 2016-10-09 V0 Page 20 of 16 目录 1系统介绍 1.1 方案背景 1.2储能系统配置 2系统设计 2.1设计原则 2.2系统配置 2.2.1储能电池集装箱配置布局 3系统部件特性 3.1 LFP 电芯 3.1.1 LFP电池特性曲线. 3.1.2技术指标 储能电池系统 3.2.1系统组成 3.2.2储能电池系统连接示意图 3.2.3储能电池系统技术参数 电池管理系统（BMS 3.3.1主要特点 3.3.2 BMS通讯拓扑结构. 储能变流器 3.4.1主要特点 3.4.2电路示意图 3.4.3技术指标 监控系统（EMS 3

2、.5.1主要特点 3.5.2技术指标 辅助系统 3.6.1消防系统 3.6.2温控系统 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 1.1方案背景 5 5 5 .5 6 .6 10 10 10 11 11 11 13 14 14 14 14 15 1系统介绍 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，增强电网的供电可靠性。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 用户通过配置一定规模的储能，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奖 励机制，另一方面也可以改变自己的用电习惯，消减自身高峰负荷，节约用

3、电成本。 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， 在电价高峰的时候放 电，赚取峰谷差价，节约用电成本。 需量管理 工商业用户安装储能系统，可减少变压器增容的投资成本；储能系统在用电高峰时放电，可消减用户 用电峰值，减少容量费，节约用电成本。 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。 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

4、领域的用户，通过配置一定规模的储能系统，可以提供高质量、不间断的电源，保证生产的稳定。 1.2储能系统配置 500kW/1000kWh，采用集装箱式储能系统，每个集装箱储能系统容量大小为 500kW/1000kWh。 设备 规格 数量 备注 电池系统 lOOOkWh 1套 包括电池组串和电池管理系统 双向变流器 500kW 1台 集装箱 40英尺 1个 (12192*2438*2896mm) 监控系统 就地监控 1套 辅助系统 消防、温控、配电、照明、接地 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 表2-1 500kW/1000kWh系统主要设备清单 本方案以秉持

5、科学安全，绿色环保，集约用地的原则进行设计，缩减客户建设周期，促进环境友好发 展。系统采用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、 成本低廉、安全无污染的磷酸铁锂式储能电池单元以一定的串并联方式进行连接, 配比先进的电池管理系 统组成，灵活、可靠，易扩展升级。 此外，电池集装箱还有如下特点： 全方位、多层次的电池保护策略、故障隔离措施，高安全性； 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， 可有效保障极端情况下的 防火要求； 集装箱内配置智能温湿度调节系统，内部设备工作环境受外部环境影响小，系统应用地域广泛； 集装箱内安装网络

6、摄像头和红外距离感应器，用于实时监控和安全防护； 开放式以太网接口设计，可提供便捷的通讯接口； 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，目前可为客户提供运行时间为10年的 储能系统; 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; 本设计默认客户提出的输出功率要求是并网点的功率; 本方案采用500kW变流器，变流器直流额电压范围500Vdc 800Vdc,交流侧最大效率98.2%，可110% 过载运行; 储能变流器交流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

7、方式可根据需求选择自取电或单独取电模式 2.2系统配置 BMS监控柜，以保证储能电池系 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、 统的正常运行。 防 控柜 电池）fi 电池架 PCS 空训 | 1 n 蝇K 电ftJ! n 交jW关t 电池集装箱配置布局图 图2-1 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、成本 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 Cyle Life 25 J IC/lC a 1 i- JI -

8、1- 11, 1(X102000300040005000 tvck inde 图3-1容量特性曲线 3.1.2技术指标 表3-1 LEP电芯技术指标 序号 项目 规格 备注 1 电芯类型 LFP 2 额定电压（V） 3.20 3 额定容量（Ah） 120 4 额定充电电流（A） 63 5 最大充电电流（A） 150 6 额定放电电流（A） 63 7 取大放电电流（A） 150 8 电压范围（V） 2.5 3.65 9 循环次数（次） 4000 1C/4.15V 25 C SOC at End of Life 80% 10 自放电（%/年） 3 SOC25% 11 自放电（%/2年） 5 SOC

9、25% 12 尺寸（W*D*H mm ） 173.9*48.0*170 13 重量（Kg） 2.820 14 形变量（mm） 0.1 0.2 15 存储温度范围（C） -40 60 16 工作温度范围（C） -30 60 17 湿度（%） 95% 18 认证 UN38.3/UL1642/IEC62133 3.2储能电池系统 3.2.1系统组成 2并8串组成一个电池模组 28个电池箱构成一个电池组串 （电池架储能单元） 序号 项目描述 单元拓 扑 额定电压 （V） 额定容量 （Ah） 存储电量 （kWh ） 重量估算 （Kg ） 备注 1 电芯 3.2 120 0.384 2.820 LFP电芯

10、 2 电池箱 （含 BMU） V 25.6 240 6.144 50 16个电芯 2P 8S 7个电池组串构成一个电池堆, 构成直流侧电量为 表3-2电池系统成组技术指标 1204.7kWh电池系统。 3 电池组串 （含 BCMS） 716.8 240 172.1 1500 28个电池箱 串联组成1 个电池组串 4 电池系统 （含 BAMS） 716.8 1680 1204.7 10500 7个电池组并 联到PCS 322储能电池系统连接示意图 BA5 IOS i 熔馴W离 斷路劉 主按触甜 PCS BGG A 熔商蘇険 斷豁躍 W t 1 电齬紙T，1 1.2 屯尬訊.2 1 嗣 1.3 电

11、i鹹！ 1.3 J.4 电辄鲨牌 图3-2 Bl.r n. n 电淮俎n.R 储能电池系统连接示意图 500kW/1000kWh 系 3.2.3储能电池系统技术参数 本方案采用集装箱式储能系统，该项目配置的集装箱式磷酸铁锂储能系统规模为 统参数如下表所示: 表3-3储能系统技术指标 序号 项目 参数 备注 1 额定放电功率 500kW 长时间运行 2 额定储能容量 1000kWh 3 交流相数 三相四线 4 并网额定电压 380V 有效值 5 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 50Hz 7 频率范围 49.550.5 此频率范围内（含电网频率 异常情况）能

12、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 离网 带载 模式 额定电压 380V 有效值 11 电压精度 3% 额定电压 12 输出总电压失真度 （THD） 3% 线性负载 13 额定输出频率（Hz） 50 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 C +45 C 室外 16 电池最佳工作环境温度 +10C+30C 电池室内 17 允许相对湿度 5%95% 无冷凝 18 允许海拔高度 2000m 19 噪声 91% 50%以上负荷 23 通讯方式 以太网 24 通讯协议

13、 Modbus TCP/IP 25 集装箱尺寸（长*宽*高） 12192*2438*2896mm 3.3电池管理系统（BMS 电池管理系统由电池组管理单元BMU电池组串管理系统 MBMS电池堆管理系统 BAMS和高压控制箱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。 331主要特点 三层架构管理系统 对电池运行状态实施全面检测，包括电压、电流、温度等。 单体电池电压检测精度高： 2mV,保证系统数据分析可信度 多点温度监控，避免电池热失控，保障系统安全 多种均衡方式，有效延迟电池寿命 模

14、块化设计，可扩展性强 完备可靠的电池保护功能 支持GPRS据采集及无线传输 排障导引、事件及操作日志记录 增强电池运行数据分析能力，提高报表功能 专业的负荷联动控制优化，紧密配合PCS储能调度系统，提高系统效率 3.3.2 BMS通讯拓扑结构 功能。由主功率部分、信号检测部分、控制部分、驱动部分、监控显示部分和辅助电源等部分构成。 * PCS oca HVC 3.4储能变流器 i* BMd p 1邨M tp BMU T 电fib!逛 E BMU 4P H 41 卅 图3-4 BMS通讯拓扑图 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, 通过控制可实现电压、电流的交直流双向变换 341

15、主要特点 技术领先，全面满足电网或负荷的接入与控制要求 高效节能，更集成，更好的客户体验 具有并网和离网并联功能，良好的扩容性 具有低电压、零电压穿越功能，从容应对复杂电网情况 具有自主调频调压和受控调频调压功能 离网带三相不平衡能力强 最高转换效率可达 98.2% 正面维护，可靠墙安装，节省设备占地空间 高效PW碉制算法，降低开关损耗 双电源冗余供电方案提升系统可靠性 完善的保护及故障告警系统，更加安全可靠 3.4.2电路示意图 电路拓扑示意图 图3-5 交凌 3.4.3技术指标 表3-4PCS技术指标 序号 类别 项目描述 规格参数 1 直流侧 最大直流功率 550kW 2 工作电压范围

16、500Vdc 800Vdc 3 最大直流电压 820Vdc 4 最低直流电压 480Vdc 5 最大直流电流 1100A 6 交流侧 额定功率 500kW 7 最大交流功率 550kVA 8 最大交流电流 1008A 9 最大总谐波失真 0.99 （额定功率） 15 直流分量 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 280Vac 330Vac 18 独立逆变输出电压失真度 3% （线性负载） 19 带不平衡载能力 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（CF） 3:1 2

17、2 保护 直流过压保护 具备 /、中 23 直流短路保护 具备 24 交流过压保护 具备 25 极性反接保护 具备 /、中 26 绝缘监测 具备 27 模块温度保护 具备 /、中 28 效率 最大效率 98.2% 29 体积（W*H*D） 1606mm*2034mm*860mm 30 重量 1300kg 31 运行环境温度 -30 C 55 C 32 运行湿度 0%95% （无凝露） 33 停机自耗电 180W 34 常规参数 冷却方式 强迫风冷 35 防护等级 IP 21 36 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、RS485 39

18、BMS通讯方式 RS485、CAN 40 通讯协议 Modbus、IEC104 3.5监控系统（EMS EMS系统是针对BMS监控系统是以软件为平台通过计算机为基础的生产过程控制自动化系统平台, 按照监控对象以及系统需要进行数据组态、图形组态、分布式控制组态、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行监视利控制，实现数据采集、显示、报警、设备控 制以及参数调节等各项功能。 本套监控系统集成了客户Battery Energy Management System (BEMS)所要求的 Power Conditioning System, Power Man ageme nt System and associated Mon itori ng & Con trol System 功能。 3.5.1主要特点 实时接收并监控电池电压、电流、温度、均衡等信息 分层、分级、分类报警管理，实时监控 实时诊断PCS系统、BMS系统、辅助系统以及内部监控系统状态，自动分析报告 采用实时多任务操作系统，数据处理能力强大 用户权限分级管理，限制操作 Web在线显示、给客户全方位的监控体验 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 表3-5 EMS系统技术