储能电站总体技术规划方案

储能电站整体技术规划方案储能电站整体技术规划方案储能电站整体技术规划方案储能电站整体技术方案2011-12-20目录1.概括................................................................................................3...2.设计标准...............................................................................................4...3.储能电站（配合光伏并网发电）方案...............................................6..系统架构.....................................................................................6...光伏发电子系统.........................................................................8...储能子系统.................................................................................8...储能电池组........................................................................8...电池管理系统(BMS).......................................................1..0并网控制子系统.......................................................................1..4.储能电站结合控制调动子系统................................................1..64.储能电站（系统）整体发展远景1.概括大容量电池储能系统在电力系统中的应用已有20多年的历史，初期主要用于孤立电网的调频、热备用、调压和备份等。电池储能系统在新能源并网中的应用，外国也已张开了必然的研究。上世纪90年月末德国在Herne1MW的光伏电站和Bocholt2MW的风电场分别配置了容量为的电池储能系统，供给削峰、不中止供电和改良电能质量功能。从2003年开始，日本在Hokkaido风电场安装了6MW/6MWh的全钒液流电池（VRB）储能系统，用于平抑输出功率颠簸。2009年英国EDF电网将600kW/200kWh锂离子电池储能系统配置在东部一个11KV配电网STATCOM中，用于潮流和电压控制，有功和无功控制。整体来说，储能电站（系统）在电网中的应用目的主要考虑“负荷调理、配合新能源接入、填补线损、功率赔偿、提升电能质量、孤网运转、削峰填谷”等几大功能应用。比方：削峰填谷，改良电网运转曲线，平常一点解说，储能电站就像一个储电银行，可以把用电低谷期充裕的电积蓄起来，在用电顶峰的时候再取出来用，这样就减少了电能的浪费；其余储能电站还可以减少线损，增添线路和设施使用寿命；优化系统电源布局，改良电能质量。而储能电站的绿色优势则主要表此刻：科学安全，建设周期短；绿色环保，促使环境友善；集约用地，减少资源耗费等方面。2.设计标准GB21966-2008锂原电池和蓄电池在运输中的安全要求GJB4477-2002锂离子蓄电池组通用规范QC/T743-2006电动汽车用锂离子蓄电池GB/T12325-2008电能质量供电电压偏差GB/T12326-2008电能质量电压颠簸和闪变GB/T14549-1993电能质量公用电网谐波GB/T15543-2008电能质量三相电压不均衡GB/T2297-1989太阳光伏能源系统术语DL/T527-2002静态继电保护装置逆变电源技术条件GB/T13384-2008机电产品包装通用技术条件GB/T14537-1993量度继电器和保护装置的冲击与碰撞试验量度继电器和保护装置第27部分：产品安全要求DL/T478-2001静态继电保护及安全自动装置通用技术条件GB/T191-2008包装储运图示标记-2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B：高温电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Cab：恒定湿热试验电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ed：自由跌落电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fc：振动（正弦）GB4208-2008外壳防备等级（IP代码）GB/T17626-2006电磁兼容试验和丈量技术低压开关设施和控制设施第1部分：总则GB7947-2006人机界面标记表记的基本和安全规则导体的颜色或数字表记GB8702-88电磁辐射防备规定DL/T5429-2009电力系统设计技术规程DL/T5136-2001火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程DL/T620-1997沟通电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T621-1997沟通电气装置的接地GB50217-2007电力工程电缆设计规范蓄电池名词术语IEC61427-2005光伏系统（PVES）用二次电池和蓄电池组一般要乞降试验方法Q/GDW564-2010储能系统接入配电网技术规定QC/T743-2006《电动汽车用锂离子蓄电池》GB/T18479-2001地面用光伏（PV）发电系统概括和导则GB/T19939-2005光伏系统并网技术要求GB/T20046-2006光伏（PV）系统电网接口特色GB2894安全标记（neqISO3864：1984）GB16179安全标记使用导则和级静止式沟通有功电度表DL/T448能计量装置技术管理规定DL/T614多功能电能表DL/T645多功能电能表通信协议DL/T5202电能量计量系统设计技术规程SJ/T11127光伏（PV）发电系统过电压保护——导则IEC61000-4-30电磁兼容第4-30部分试验和丈量技术——电能质量IEC60364-7-712建筑物电气装置第7-712部分：特别装置或场所的要求太阳光伏（PV）发电系统3.储能电站（配合光伏并网发电）方案系统架构在本方案中，储能电站（系统）主要配合光伏并网发电应用，因此，整个系统是包含光伏组件阵列、光伏控制器、电池组、电池管理系统（BMS）、逆变器以及相应的储能电站结合控制调动系统等在内的发电系统。系统架构图以下：储能电站（配合光伏并网发电应用）架构图1、光伏组件阵列利用太阳能电池板的光伏效应将光能变换为电能，此后对锂电池组充电，经过逆变器将直流电变换为沟通电对负载进行供电；2、智能控制器依据日照强度及负载的变化，不停对蓄电池组的工作状态进行切换和调理：一方面把调整后的电能直接送往直流或沟通负载。另一方面把多余的电能送往蓄电池组积蓄。发电量不可以知足负载需要时，控制器把蓄电池的电能送往负载，保证了整个系统工作的连续性和坚固性；4、并网逆变系统由几台逆变器构成，把蓄电池中的直流电变为标准的380V市电接入用户侧低压电网或经升压变压器送入高压电网。5、锂电池组在系统中同时起到能量调理和均衡负载两大作用。它将光伏发电系统输出的电能转变为化学能积蓄起来，以备供电不足时使用。光伏发电子系统略。储能子系统储能电池组(1)电池选型原则作为配合光伏发电接入，实现削峰填谷、负荷赔偿，提升电能质量应用的储能电站，储能电池是特别重要的一个零件，必然知足以下要求：简单实现多方式组合，知足较高的工作电压和较大工作电流；电池容量和性能的可检测和可诊疗，使控制系统可在预知电池容量和性能的状况下实现对电站负荷的调动控制；高安全性、靠谱性：在正常使用状况下，电池正常使用寿命不低于15年；在极限状况下，即便发生故障也在受控范围，不该该发生爆炸、焚烧等危及电站安全运转的故障；拥有优秀的迅速响应和大倍率充放电能力，一般要求5-10倍的充放电能力；较高的充放电变换效率；易于安装和保护；拥有较好的环境适应性，较宽的工作温度范围；符合环境保护的要求，在电池生产、使用、回收过程中不产生对环境的破坏和污染；(2)主要电池种类比较表1、几种电池性能比较钠硫电池全钒液流电池磷酸铁锂电池阀控铅酸电池现有应用100kW~34MW5kW~6MWkW~MWkW~MW规模等级比较合适大规模削峰填谷、大规模削峰填可选择功率型或大规模削峰填谷、的应用途平抑可重生能源谷、平抑可重生能量型，合用范围平抑可重生能源发合发电颠簸能源发电颠簸宽泛电颠簸安全性不可以过充电；钠、安全需要单体监控，安安全性可接受，但硫的渗漏，存在潜全性能已有较大废旧铅酸蓄电池严在安全隐患打破重污染土壤和水源100-700Wh/kg-120-150Wh/kg30-50Wh/kg能量密度倍率特色5-10C5-15C变换效率>95%>70%>95%>80%寿命>2500次>15000次>2000次>300次成本23000元/kWh15000元/kWh3000元/kWh700元/kWh资源和环资源丰富；存在一资源丰富资源丰富；环境友资源丰富；存在一保定的环境风险好定的环境风险MW级系150-200平米800-1500平米100-150平米150-200平米MW/MW/MW/MW(h)统占地关注点安全、一致性、成靠谱性、成熟性、一致性一致性、寿命本成本(3)建议方案从初始投资成原来看，锂离子电池有较强的竞争力，钠硫电池和全钒液流电池未形成家产化，供给渠道受限，较昂贵。从营运和保护成原来看，钠硫需要持续供热，全钒液流电池需要泵进行流体控制，增添了营运成本，而锂电池几乎不需要保护。依据国内外储能电站应用现状和电池特色，建议储能电站电池选型主要为磷酸铁锂电池。电池管理系统(BMS)（1）电池管理系统的要求在储能电站中，储能电池常常由几十串甚至几百串以上的电池组构成。因为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。这类差别表现为电池组充满或放完时串联电芯之间的电压不同样，或能量的不相同。这类状况会致使部分过充，而在放电过程中电压过低的电芯有可能被过放，进而使电池组的失散性显然增添，使用时更简单发生过充和过放现象，整体容量急剧降落，整个电池组表现出来的容量为电池组中性能最差的电池芯的容量，最终致使电池组提早无效。因此，关于磷酸铁锂电池电池组而言，均衡保护电路是必然的。自然，锂电池的电池管理系统不可是是电池的均衡保护，还有更多的要求以保证锂电池储能系统坚固靠谱的运转。（2）电池管理系统BMS的详细功能基本保护功能单体电池电压均衡功能此功能是为了修正串联电池组中因为电池单体自己工艺差别惹起的电压、或能量的失散性，防备个别单体电池因过充或过放而致使电池性能变差甚至破坏情况的发生，使得全部个体电池电压差别都在必然的合理范围内。要求各节电池之间偏差小于±30mv。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，切断等。数据收集功能收集的数据主要有：单体电池电压、单体电池温度（实质为每个电池模组的温度）、组端电压、充放电电流，计算获得蓄电池内阻。通信接口：采纳数字化通信协议IEC61850。在储能电站系统中，需要和调度监控系统进行通信，上送数据和履行指令。诊疗功能BMS应拥有电池性能的分析诊疗功能，能依据及时丈量蓄电池模块电压、充放电电流、温度和单体电池端电压、计算获得的电池内阻等参数，经过分析诊断模型，得出单体电池目前容量或节余容量（SOC）的诊疗，单体电池健康状态（SOH）的诊疗、电池组状态评估，以及在放电时目前状态下可连续放电时间的预计。依据电动汽车有关标准的要求《锂离子蓄电池总成通用要求》（目前储能电站无有关标准），对节余容量（SOC）的诊疗精度为5%，对健康状态（SOH）的诊疗精度为8%。热管理锂电池模块在充电过程中，将产生大批的热能，使整个电池模块的温度上涨，因此，BMS应拥有热管理的功能。故障诊疗和容错若遇异样，BMS应给出故障诊疗告警信号，经过监控网络发送给上层控制系统。对储能电池组每串电池进行及时监控，经过电压、电流等参数的监测分析，计算内阻及电压的变化率，以及参照相对温升等综合方法，即时检查电池组中是否有某些已坏不可以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，并对这些电池采纳合适办理举措。当故障累积到必然程度，而可能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许支路电池堆，进而防备恶性事故发生。采纳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，以防备对整组电池运转产生影响。管理系统对系统自己软硬件拥有自检功能，即便器件破坏，也不会影响电池安全。保证不会因管理系统故障致使储能系统发生故障，甚至致使电池破坏或发生恶性事故。建议方案均衡保护技术建议能量转移法（储能均衡）。其余保护技术关于电池的过压、欠压、过流等故障状况，采纳了切断回路的方式进行保护。对瞬时的短路的过流状态，过流保护的延不时间一般最少要几百微秒至毫秒，而短路保护的延不时间是微秒级的，几乎是短路的瞬时就切断了回路，可以防备短路对电池带来的巨大损害。在母线回路中一般采纳迅速熔断器，在各个电池模块中，采纳高速功率电子器件实现迅速切断。蓄电池在线容量评估SOC在丈量动向内阻和真值电压等基础上，利用充电特色与放电特色的对应关系，采纳多种模式分段办理方法，成立数学分析诊疗模型，来丈量节余电量SOC。分析锂电池的放电特色,鉴于积分法采纳动向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、放电时间进行丈量；展望和计算电池在不同样放电状况下的节余电量，并依据电池的使用时间和环境温度对电量展望进行校订，给出节余电量SOC的展望值。为认识决电池电量变化对丈量的影响，可采纳动向更新电池电量的方法，即使用前一次所放出的电量作为本次放电的基准电量，这样跟着电池的使用，电池电量减小表现为基准电量的减小；同时基准电量还需要依据外界环境温度变化进行相应修正。蓄电池健康状态评估SOH对锂电池整个寿命运转曲线充放电特色的对应关系分析，进行曲线拟合和比对，得出蓄电池健康状态评估值SOH，同时依据运转环境对评估值进行修正。蓄电池组的热管理在电池选型和构造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，保证坚固。BMS含有温度检测，对电池的温度进行监控，假如温度高于保护值将开启风机强迫冷却，若温度达到危险值，该电池堆能自动退出运转。并网控制子系统簿本系统包含储能电站内将直流电变换成沟通电的设施。用于将电能变换成合适于电网使用的一种或多种形式的电能的电气设施。最大功率追踪控制器、逆变器和控制器均可属于簿本系统的一部分。(1)大功率PCS拓扑设计原则符合大容量电池组电压等级和功率等级；构造简单、靠谱坚固，功率耗费低；可以灵巧进行整流逆变双向切换运转；采纳常例功率开关器件，设计模块化、标准化；并网谐波含量低，滤波简单；发显现状低压等级（2kV以下）电池组的PCS系统初期一般是采纳鉴于多重化技术的多脉波变换器，功率管采纳晶闸管或GTO。跟着新式电池技术的出现、功率器件和拓扑技术的发展，较高电压等级（5kV~6kV）的电池组的PCS系一致般采纳多电平技术，功率管采纳IGCT或IGBT串联。其余一种方案是采纳DC/DC+DC/AC两级变换构造，经过DC/DC先将电池组输出升压，再经过DC/AC逆变。合适大功率电池应用的DC/DC变换器拓扑主要采纳非间隔型双向Buck/Boost电路，多模块交错并联实现扩容；DC/AC部分主要包含多重化、多电平