焦煤集团5MW10MWh储能技术方案

知识产权所有，未经正式许可，严禁复制、使用、或向第三方公开。©DOCPROPERTY公司名称南京南瑞继保电气有限公司，1995。-南京南瑞继保电气有限公司，1995。-PAGE1-焦煤集团储能技术方案

目录TOC\o"1-3"1 总体概述 52 储能配置 53 运行策略及经济性分析 63.1 运行策略 63.2 经济性分析 63.2.1 投资预算 63.2.2 运行收益 63.2.3 风险提示 74 电气一次系统方案 74.1 电网接入方案 75 系统构成及控制目标 85.1 主接线图 85.2 控制目标 95.3 负荷构成及特性 96 应急电源方案 106.1 准备工作 106.2 黑启动方案 106.3 电源恢复 117 变流升压一体机技术方案 117.1 变流升压一体机整体方案 117.2 变流器 127.2.1 变流器规格书 147.2.2 变流器故障保护功能 177.3 升压变压器 197.3.1 变压器型式 197.3.2 变压器温度监控 207.3.3 变压器高压室 207.3.4 通讯动力柜 208 电池舱技术方案 218.1 总体方案 218.2 电池及电池架 238.2.1 电池单体 238.2.2 电池模组 238.2.3 电池簇 238.2.4 电池架 248.3 电池舱热管理系统 258.3.1 空调选型 258.3.2 散热仿真 258.4 电池管理系统 268.4.1 BMS三级构成 268.4.2 BMS具体功能 278.4.3 南瑞继保BMS的技术优势 288.4.4 高压控制箱 298.5 汇流控制柜 308.6 消防系统 328.6.1 方案概述 328.6.2 电池舱防火设计 328.6.3 灭火设施及消防器材 328.6.4 火灾报警系统及联动 338.6.5 消防供电、防雷接地 338.6.6 防爆通风、空气调节 338.6.7 防烟、排烟 338.7 舱体 349 电气二次系统方案 359.1 电气二次设计原则 359.2 二次系统通讯结构 359.3 EMS方案 369.3.1 监控方案 369.3.2 监控软件方案 389.3.3 快速协调控制系统 499.4 继电保护及安全自动装置 559.4.1 设计原则 559.4.2 继电保护及安全自动装置配置 559.5 系统供电方案 579.6 辅控系统方案 579.6.1 视频方案 579.6.2 环境监测方案 589.6.3 消防灭火及报警联动方案 5810 储能系统供货配置清单 6010.1 储能电池舱配置清单 6010.2 变流升压一体机配置清单 6010.3 EMS配置清单 61

总体概述本项目储能电站接入项目所在的10kV开关站，总容量5MW/10MWh,以一回储能集电线路接入10kV母线，集电线路有2个2.5MW/5.018MWh（实际配置容量）储能单元。每个储能单元由一个变流升压一体机和一个电池舱构成。配置EMS能量管理系统一套，实现储能电站内所有信息采集显示以及控制，并与升压站监控系统进行通讯，上送关键储能信息，实现就地控制策略编制和执行。储能电站配置视频、消防报警等辅助监控设备。视频摄像头按舱布置，对电池舱和变流升压一体机实现实时监视，信息统一汇总后接入升压站主控室。每个储能电池舱内配置一套完整的消防报警和自动灭火系统，变流升压一体机设置火灾探测器，电池舱和变流升压一体机的火灾报警信息上传至升压站的主控室。储能配置根据收集到的2023年焦煤集团赵固二矿110kV变电站10kV负荷资料，考虑到储能主要目的是作为井下重要负荷的应急电源，容量配置原则按照2小时，平时运行50%储能容量做峰谷套利。（1）作为应急电源：赵固二矿最低保安负荷功率为3.88MW，考虑到不同安保安负荷顺序启动，保安负荷带变频器的启动功率暂按1.5倍额定功率考虑，最低保安负荷中单台电机最大功率为1.25MW，则储能系统容量需求为：1.25MW×1.5+2.63MW=4.505MW。（2）平时峰谷套利：统计赵固二矿运行负荷功率可知，在一天中8:00~14:00负荷功率较低，约为5-6MW左右。考虑到储能充电时，不能导致系统容量电费增加，即负荷功率与储能充电功率之和，不能超过该系统受电容量；储能放电时，负荷可以有效利用储能中电量。综上所述，建议配置5MW/10MWh储能系统。其中5MWh储能作为应急电源，保障最低保安负荷；另外5MWh储能峰谷套利，回收部分成本。运行策略及经济性分析运行策略根据河南省2023年1月110kV工业用户代理电价计算（实际电价可能略有差异），尖峰时段电价为1.342313元/度电，高峰时段电价为1.170126元/度电，平时段电价为0.696279元/度电，低谷时段为0.342562元/度电。根据分时电价时段，储能系统可以实现每天两充两放。第一次充电：23:00~7:00谷时电价时段充电，充电尽量采用小功率充电，避免造成容量电费增加；第一次放电：10:00~14:00尖高峰电价时段放电（7-8月时，12:00~14:00尖峰电价时段放电）；第二次充电：14:00~17:00平时电价时段充电，充电尽量采用小功率充电，避免造成容量电费增加；第二次放电：17:00~21:00尖高峰时电价时段放电。（7-8月时，20:00~21:00尖峰电价时段放电，1、12月时，18:00~19:00尖峰电价时段放电）。经济性分析投资预算初步按储能系统EPC总包1.8元/瓦时计算，项目总投资约为1800万元。运行收益收益主要来源于储能系统峰谷套利，储能在平谷时电价时段充电，在尖高峰电价时段放电，从而产生二者之间的电费差。特殊情况下，如限电时，储能还会起到更大的应急支撑作用，保证办公和部分生产，本章节暂不考虑该部分收益。计算条件：考虑5MWh的储能作为应急电源，剩余5MWh容量用于峰谷套利，参考测算数据，储能整体运行效约为85%，每年运行330天，每天按以上运行策略两充两放，生命周期10年（电池效率EOL不低于70%），折旧率5%。表1运行收益表年限电池循环次数单年收益（元）逐年总收益（元）1660¥1,941,197.75¥1,941,197.7521320¥1,808,031.59¥3,749,229.3431980¥1,699,730.49¥5,448,959.8342640¥1,621,372.92¥7,070,332.7553300¥1,559,922.89¥8,630,255.6463960¥1,514,217.14¥10,144,472.7874620¥1,482,267.16¥11,626,739.9585280¥1,456,920.39¥13,083,660.3495940¥1,432,007.06¥14,515,667.40106600¥2,307,519.74¥16,823,187.13从上表可知：（1）仅考虑峰谷套利实现收益，大约10年可以收回1682万元的成本。风险提示（1）储能电池逐年衰减效率无法准确评估；（2）运行天数需要得以保障。（3）以上计算中未考虑运维成本；电气一次系统方案电网接入方案5MW/10MWh储能系统由2个2.5MW/5MWh储能单元构成，每个储能单元由2组2.508MWh电池堆分别经2台1250kW（1725kW降容使用）变流器逆变成交流690V，2台变流器交流侧并联接入升压变的低压绕组，如下图储能单元接线示意图所示，每台升压变的变比10kV/0.69kV，容量2500kVA，采用干变形式。接入一个10kV间隔并网。如下图储能系统主接线示意图。图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s11单个储能系统主接线示意图系统构成及控制目标主接线图焦煤集团赵固二矿变电站现有2台110kV主变，10kV低压侧采用单母分段接线方式，I段母线重要负荷为通风机I回，副井绞车I回，II段母线重要负荷为通风机II回，副井绞车II回。5MW/10MWh储能集电线路规划接入10kVI段备用间隔。控制目标本项目采用高安全性磷酸铁锂电池储能方案，保证通风及提升系统安全平稳运行，减少停电事故对生产安全的影响，满足备用电源和削峰填谷功能使用。正常情况储能系统工作在削峰填谷模式，通过峰谷差价获取收益，同时需保留应急电源容量。离网情况作为应急电源给关键负载供电，关键负载的间断供电需控制在5min内。本方案仅考虑I段II段进线电源均失电场景，I段或II段单电源失电后的恢复策略不在此方案范围内。负荷构成及特性储能黑启动前应明确黑启动的范围，范围的确定应以实际需求及黑启动能力为根据。黑启动范围以外的回路应提前分断电气连接，以避免负荷过重和安全问题。确定黑启动范围后，应对范围内的所有负荷进行统计，尤其应关注变压器、电机以及单个容量较大或启动冲击较大的负荷。本本项目关键负荷构成如下：赵固二矿最低保安负荷功率为3.88MW，考虑到不同安保安负荷顺序启动，保安负荷带变频器的启动功率暂按1.5倍额定功率考虑，最低保安负荷中单台电机最大功率为1.25MW，则储能系统容量需求为：1.25MW×1.5+2.63MW=4.505MW。原方案储能配置容量5MW，满足要求。应急电源方案准备工作新增1台故障解列装置PCS-9658，采集储能所在10kVI段母线电压。原升压站备自投装置检测到I母首先失压时，切I母进线电源及储能支路，合母联开关。II母进线电源同时带I、II母负载，此时若II母进线电源也失电，I母失压，故障解列装置动作，切除母联开关及I段母线所有支路开关（包含进线电源和储能支路），故障解列动作整定延时配合备自投时间。关键负载仅需切除400V侧开关，保障黑启动时仅带配变软启动。开关全部按照动作逻辑分开后，运维人员在后台检查开关状态，确保储能黑启动前无负荷接入，且网侧开关及母联开关处于分闸状态。同时，后台画面编制校验逻辑，可辅助运维人员确认准备条件。原升压站备自投装置检测到II母首先失压时，切II母进线电源，合母联开关。I母进线电源同时带I、II母负载，此时若I母进线电源也失电，I母失压，故障解列装置动作，切除母联开关及I段母线所有支路开关（包含进线电源及储能支路）。关键负载仅需切除400V侧开关，保障黑启动时仅带配变软启动。开关位置确认工作同1)所述。黑启动方案由于储能系统中电池及PCS过载能力较弱，一般只允许1.1~1.5倍的短时过载。黑启动时变压器类负荷的励磁涌流天然存在，需要PCS的电流输出能力与励磁涌流匹配才能成功，同时要考虑电机类负荷的启动冲击电流影响，并保证充足的电量存储。1）负荷必要性。原则上只给黑启动过程中必须带电的负荷供电，以减小储能的功率和能量需求。2）负荷功率。单个负荷的额定功率不宜超过储能容量的50%，负荷总功率不宜超过储能总容量的80%。3）运行特性。对于较大容量的变压器，应提前闭合输入侧开关，随储能系统一同软启动；对于较大容量的电机类负荷，需配置变频器或软启动设备。电压建立后不宜直接投入储能容量10%以上的变压器或电机。4）电量保证。应根据黑启动需要的电量，提前将电池剩余电量SOC调整到合适范围。紧急情况未能提前调整SOC时，根据SOC可运行至最低10%估算系统黑启动后能持续的供电时间。确保上述条件满足情况下，合储能支路开关，切换储能PCS运行在离网模式下，电压建立后逐步投入负荷。电源恢复网侧电源恢复时，协调控制装置采集并网点两侧电压值作为同期合闸的判据。并网开关同期合闸，储能PCS调整至PQ模式，实现无缝并网。变流升压一体机技术方案变流升压一体机整体方案变流升压一体机主要由储能变流器、升压变压器等设备组成，升压变压器为欧式箱变，是集干式变压器、断路器柜、通讯动力柜于一体的组合变压器。变流器实现交直流变换的功率控制，升压变压器实现交流升压和变流器隔离，箱变高压侧的断路器实现本储能单元检修和保护的开断，通讯动力柜内集成了变压器测控保护、本储能单元变流器和BMS的通讯，以及本储能单元辅助信息的采集，通讯动力柜包含自供电辅助变压器及辅助配电回路，实现本储能单元的辅助供电。A储能单元2.5MW变流升压一体机尺寸为（长*宽*高）：7600*3000*2880mm。变流升压一体机包含2台PCS变流器户外柜，1个2.5MVA10kV/0.69kV升压变压器（欧式箱变，集成10kV断路器柜、通讯动力柜），及其他集装箱辅助设备。具体内部配置如图。图STYLEREF1\s7SEQ图\*ARABIC\s112.5MW变流升压一体机布局图变流器PCS-9567储能变流器采用基于IGBT的电压源型换流器拓扑，通过交流侧滤波器实现对开关频率谐波的滤波，通过交、直流侧EMC滤波器实现对高频谐波干扰的滤波，直流侧设置负荷开关和熔丝实现直流侧故障的保护和隔离，交流侧设置接触器和断路器实现交流侧电网的联接以及故障的隔离。具有以下特点：安全一二次仓分仓隔离设计，可靠性高IP65高防护等级，可靠应对恶劣环境独立循环散热设计，提高散热效率及可靠性高效风冷散热，系统损耗小PCS三电平拓扑，最高效率99%电网友好PQ、构网等多种控制模式，适用各种应用场景支持IEC61850协议及快速通讯接口，毫秒级响应支持故障录波，方便故障分析及定位集成度高功率模组模块化设计，便于运行维护单元积木功能，支持多柜交流侧并联功率及能量密度提升>50%PCS-9567储能变流器可通过脉宽调制（PWM）灵活控制输出的电压相位和幅值，利用输出电压与电网电压的相位和幅值差，在输出侧滤波电感上形成有功和无功电流，从而达到控制注入电网的有功、无功功率四象限运行的目的。下图为PCS-9567双向储能变流器的一次结构及二次原理图：图STYLEREF1\s7SEQ图\*ARABIC\s12PCS-9567储能变流器一次结构及二次原理图图STYLEREF1\s7SEQ图\*ARABIC\s13PCS-9567储能变流器外观变流器规格书表STYLEREF1\s7SEQ表\*ARABIC\s11南瑞继保储能变流器参数技术参数PCS-9567直流直流电压工作范围1050V~1500V最大输入电压1500V最大输入电流1833A交流额定交流电压690V额定频率50Hz额定交流电流1046A额定交流功率1250kW（1750kWPCS降额使用）最大输出电流1150A保护直流过欠压保护支持直流过流保护支持直流反接保护支持交流过欠压保护支持交流过欠频保护支持交流过流保护支持浪涌保护支持接地保护支持系统防护等级IP65工作温度范围-35~50℃相对湿度0~95%冷却方式自适应强制风冷最高海拔6000（>3000需降额使用）机械尺寸1200W*2350H*1400Dmm重量1600kg通讯RS485支持以太网支持高速光纤组网支持双向储能变流器作为储能装置和电网的柔性接口，采用高可靠性智能化功率模块开发，通过充、放电一体化的设计，实现交流系统和直流系统的能量双向流动。南瑞继保PCS-9567双向储能变流器主要能够实现以下功能：准确灵活的充放电控制模式提供CAN或以太网接口，实现与电池管理系统（BMS）的实时通讯，能够准确的监测当前电池的运行信息，不仅可以控制变流器的充、放电状态，还可以方便的切换成恒流、恒压或恒功率等多种充放电模式，从而实现以最优化的策略对电池进行充放电控制。支持各种类型的储能元件，不同型号仅控制软件不同。并网运行模式和孤网运行模式的自由切换PCS-9567既可以在并网运行模式下实现与电网的能量双向交换，也可以在孤网运行模式下作为主电源支撑孤网的运行，两种运行模式可以自由切换。软并网控制和电能质量控制控制系统根据在线监测到的电网电压信息，实时准确的控制变流器的输出电压，能够消除静态和动态误差，实现无冲击并网。此外控制系统内部集成了谐波在线监测功能，无需设置独立的数据采集单元，通过通讯总线共享数据，增加独立的谐波分析软件模块，就能完成所有的分析数据计算功能，实现对并网电能的优化控制，确保并网电能质量。响应EMS指令进行削峰填谷可以在EMS（能量管理系统）的调度下，用电低谷时存储电能，用电高峰时释放电能，减弱电网峰谷差，改善电网负荷特性，实现电力系统负荷水平控制和负荷转移。电网频率和电网无功功率调节功能并网运行时，与电网调度系统及AGC相配合，可实现电网一次和二次调频；与AVC相配合，可实现电网静态无功控制。完备的自检和保护功能自检的范围覆盖控制系统、IO单元、变流器功率模块及总线等相关设备。自诊断的周期确保在1ms内检测到系统内部的故障，并做出相应的闭锁触发脉冲或跳闸响应。完善的各种继电保护功能，有效保障变流器的正常运行。暂态故障录波功能系统能连续记录故障前和故障后一段时间内的信号。记录的数据文件存放于运行人员工作站的共享目录，可以用于故障分析，文件格式为国际标准的COMTRADE格式。PCS-9567具有如下显著特点：采用南京南瑞继保电气有限公司高性能高可靠性的UAPC平台，友好的人机界面；元器件采用进口高质量产品，保证装置可靠安全运行，转换效率高；具备全面的充放电限制功能，保证充放电过程中电池不过压、不过温，确保充放电过程电池安全；完善可靠的保护功能，保证产品可靠安全运行，或安全迅速地保护停机；响应快速，充放电转换时间短，参与电网调峰，缓解电网压力；高电能质量，产品并网电能质量优于相关标准的技术指标要求；适应高海拔应用<6000米（超过3000米需降额使用）；接口丰富，具有CAN、RS485、以太网等多种通信接口，便于对上、对下各种通信方式实现。变流器故障保护功能运行过程中，PCS-9567控制装置会实时检测自身工作状态以及储能电池和交流电网的状态，一旦检测到故障及异常，变流器会停止工作，并发出报警信号。交流过/欠压保护变流器并网运行过程中，电网接口处的电网电压允许偏差为额定值的±10%，当电网电压超出规定范围时，变流器停止工作，并在控制装置液晶显示屏上显示相应的报警信息。交流过/欠频保护变流器并网运行过程中，当电网频率超出规定范围时，变流器停止工作，并在控制装置液晶显示屏上显示相应的报警信息。交流过流保护变流器并网运行过程中，电网发生短路时，变流器可限制交流输出电流为额定值的120%之内，同时在设定时间内将储能装置同电网断开；当变流器严重过流时，变流器触发速断保护，立刻并发出相应的报警信息。负序电流保护变流器并网运行过程中，电网负序电流超出允许范围时，逆变器停止向电网供电，并发出相应的报警信息。负序电压保护逆变器并网运行过程中，当电网的负序电压超出允许范围时，逆变器停止工作，并发出相应的报警信息。孤岛检测保护PCS-9567储能变流器装置配置了主动式与被动式双重孤岛检测方法，当电网发生孤岛故障时，变流器可迅速检测出电网孤岛故障，并将储能装置同电网断开，并发出相应的报警信息。直流过压保护PCS-9567储能变流器根据电池的特性以及变流器内部的元件耐压水平，综合确定直流过压保护的限定值，当变流器检测到输入电压高于此限定值时，变流器会将储能装置同电网断开，并发出相应的报警信息。直流欠压保护PCS-9567储能变流器检测到直流电压低于设定的欠压定值时，逆变器会保护停机，并发出相应的报警信息。直流侧极性反接保护PCS-9567储能变流器实时检测逆变器直流进线电压，当逆变器检测到进线正负反接时，将自动断开交、直流侧连接。极性连接正常后，逆变器能恢复正常工作。直流过流保护PCS-9567储能变流器能够实时监测直流侧电流，当电流值超过限定值时，变流器会将储能装置同电网断开，并发出相应的报警信息。其定值整定需要与电池充放电限制电流相配合。绝缘监测PCS-9567储能变流器实时监视直流侧对地绝缘状况，当出现绝缘异常时，逆变器发出相应的报警信息。驱动保护PCS-9567储能变流器运行过程中对IGBT模块的状态进行实时监测，当IGBT发生驱动故障时，逆变器立即停机，并发出相应的报警信息。PT异常保护PCS-9567储能变流器运行过程中实时监测交流侧并网接触器前后端交流电压偏差，当电压异常时，逆变器停机，并发出相应的报警信息。辅助电源保护PCS-9567储能变流器运行过程中不断监测辅助电源的状态，当电源故障时，变流器会保护停机，并发出相应的报警信息。逆变器过温保护PCS-9567储能变流器运行过程中对逆变器温度进行实时监测，当温度过高时，逆变器将启动风机散热，并限功率运行。当温度仍然高于高温限值时，逆变器将停止运行，以保护设备的温度运行。通讯故障保护PCS-9567储能变流器运行过程中实时监测与BMS及上位机的通讯状态，当通讯出现中断时，变流器会保护停机，并发出相应的报警信息。外部联锁保护PCS-9567储能变流器可以接入外部联锁保护信号，当需要外部联锁保护时，变流器相应保护停机，并发出报警信息。升压变压器变压器型式本项目采用户外箱式变压器（欧式箱变），是集升压变压器、断路器柜、通讯动力柜于一体的的组合变压器，主要包括干式变压器本体、高压室、通讯动力柜。使用于环网供电，双电源供电或终端供电系统中，适用于各种陆上、池塘及海上光伏、风力发电场。具有供电方式转换方便，运行安全可靠，体积小，安装快捷，使用安全，操作方便，造型美观、维护方便等优点。本项目变压器环氧树脂、整体真空浇注（箔绕线圈采用环氧树脂固封）型式，此浇注工艺可有效改善生产环境和降低劳动强度，具有良好的机械强度和可靠的电绝缘性等。铜材含量不低于99.9%。变压器铁芯为高标号、低损耗、优质冷轧硅钢片。铁心加工采用乔克线剪切、全斜接缝、无孔绑扎、板式夹件结构，拉板采用低磁钢板制作，硅钢片叠装后表面光滑无毛刺。本项目变压器的特点是实用节能、操作简单、维修方便、运行成本低，广泛应用于电力系统、储能、轨道交通、航天机场及工矿等行业。变压器各项参数满足招标技术要求。变压器温度监控变压器具备温度监控功能，温度传感器实时检测变压器内部温度，并具有超温报警、超高温跳闸等功能。温度模拟量信号、超温报警、超高温跳闸等信息可以通过远程通信口上送到变电所综合自动化系统及远方电力调度系统。变压器温度监控可以保证变压器能在正常温度下工作，起到监视运行时的温度；并具有相应的报警及控制功能，以保证变压器运行在安全状态。变压器高压室本项目变压器高压侧采用10kV开关柜，包含高压真空断路器，隔离开关，接地开关，避雷器等设备。通讯动力柜通讯动力柜内含一套就地保护测控装置、一套UPS、GOOSE光口交换机和监控网交换机、辅助变压器、辅助配电回路等设备。就地保护测控装置可以实现对开关、升压变的测控功能，还能实现升压变的非电量保护，另外还可以接入舱内空调控制器等本储能单元的其他就地信息。UPS为本储能单元二次设备、电池高压箱等需要不间断供电的设备提供电源。GOOSE光口交换机接入本储能单元变流器，对上接入变流器协调控制器。监控网交换机接入本储能单元所有二次设备，包括变流器控制器、BMS和就地保护测控装置，对上接入站控层交换机。辅助变压器给本储能单元设备自供电。

电池舱技术方案总体方案每套储能电池舱装机容量为5MWh，接入2台1250kW变流器。每套储能电池系统由2堆电池构成，每堆外接一台变流器，每堆电池的串并联成组方式详见下储能电池系统主要技术参数,下图仅作示意。每套储能电池舱配备消防系统、暖通系统、配电系统、电池管理系统。图STYLEREF1\s8SEQ图\*ARABIC\s11电池舱电池串并联成组示意图电池舱布置如下图所示，舱体外形尺寸（长*宽*高）：13716×2700×3100mm。图STYLEREF1\s8SEQ图\*ARABIC\s12储能电池舱布置图表STYLEREF1\s8SEQ表\*ARABIC\s11储能电池系统主要技术参数序号项目规格1电池类型磷酸铁锂2电芯规格280Ah3模组规格电芯1p16S4电池簇规格模组25S5电池堆规格簇7P6直流侧标称电压1280V7标称能量4300kWh8直流侧工作电压范围1000～1460V9充电截止电压单体3.65V10放电截止电压单体2.5V11工作环境温度范围-10℃～40℃12存储要求电池处于35%SOC或电压为3.285V～3.305V状态下保存13存储温度1个月内-40℃～45℃6个月内-20℃～35°C14环境湿度要求≤65%RH15产品通信方式以太网通信，支持GOOSE通信，支持IEC60870-5-103、IEC61850/TCPModbus等多种规约16BMS三级式电池管理系统，含高压箱电池及电池架电池单体采用先进的自动化生产技术制造的磷酸铁锂电池单体具有能量高、循环寿命长、自放电率低、安全无污染等特点，已广泛应用于储能系统等领域。电池单体采用方形铝壳设计，其外形尺寸如下图所示。避免电芯表面被机械损坏而导致电芯内部受损的可能性，提高了产品的安全性能。电芯上均安装有一个防爆阀，能确保在任何极端情况下，像内部短路，电池过充过放等等导电芯里面迅速聚集大量气体可以通过防暴阀排出，可以确保电芯不会爆炸。电池模组储能模块由电池单体串并联组成。电池模块配置采集模块BMU，用于模组的电压、温度等参数采集，并具有均衡等功能。电池模组整体采用钣金壳体对电池单体进行防护，可以达到IP20的防护等级，电池模组采用风冷散热，正面安装风扇，空调从电池模组背面送风，风扇抽冷风散热。电池模组采用激光焊接Busbar，具有低阻抗、高强度的优点；模组采用全覆盖工程塑料顶盖，防触摸，防短路；模组接插件采用结构防呆和颜色防呆设计，且满足防护设计要求；采用专用线束隔离板，防止线束损坏引起短路；采用无螺钉设计，避免松动接触不良引起发热，同时避免螺钉脱落后移动引起短路；电芯泄压阀上方预留空间，防止异常时压力过大爆炸；电芯采用绝缘膜包覆壳体，电极和Busbar采用塑料卡槽设计，防止漏电；电芯间采用高强度胶粘合夹紧设计，具有抗振动、抗冲击的能力。电池簇每个电池簇由电池模块串联而成。采用铜排进行模块的串联，整体效果美观简洁。电池簇管理系统BCMU负责检查和管理每个电池模块汇总的电压和温度，并有高压箱配合工作共同保护电池模块。电池架电池架为框架式结构，整体焊接而成，具有足够的机械强度。电池模组安装后整体不变形不摇晃，并能满足严苛的运输震动。电池架采用静电喷涂进行表面处理以达到防腐、美观的效果。结构安全可靠，具有足够的机械强度，并且整体可靠接地。电池架外形如下图所示。图STYLEREF1\s8SEQ图\*ARABIC\s13电池架外形示意图电池架内元器件安装及走线整齐可靠、布置合理，电器间绝缘符合相关标准。电池架内直流回路分布合理、清晰，进出线采用凤凰端子及其它知名品牌接线端子，接线端子之间具有有隔离保护；高压箱内端子排的设计合理，检修、调试方便；直流正负导线采用不同色标；高低压及信号线分开不同线槽，进出线采用上进下出的引线及连接线方式；强电、弱电的二次回路的导线分开敷设，每个接线端子只接一根导线。电流端子和电压端子明确区分；架内元件位置编号、元件编号与图纸一致，并且所有可操作部件均有标识标明功能。内部接线根据接线图套圈和编号，所有面板上安装的设备采用平面识别标志和功能标志标出。电池舱热管理系统储能电池舱采用空调散热，风管安装在舱顶及侧壁上，空调出风口对接风管将冷风送至电池簇间，电池模组自身风机抽冷风，对电池单体进行冷却。每套储能电池配置独立工业空调，对称布置，通过风管导流确保舱内气流组织合理，电池模组温升均匀一致。空调选型空调能够自动控制舱内温湿度，保证电池单体处于理想的温湿度条件；使用大风量、高静压离心风机，加装风管后保证大风量送风，舱内气流组织均匀；采用R407C制冷剂，环保并且适应高温环境下运转。储能电池舱内主要热源是电池单体，本项目配4台制冷量的空调。散热仿真通过对空调送风风道及风道内导流板的优化设计，改善集装箱内空气的流场分布，确保每个电池模组都能引入空调的冷风。集装箱内空气流线图如下图所示。总体可以看出集装箱内空调的冷空气分配均匀。图STYLEREF1\s8SEQ图\*ARABIC\s14集装箱内空气流线图电池管理系统南瑞继保电池管理系统（BMS：BatteyManagementSystem）PCS-9695,适用于使用磷酸铁锂电池作为储能介质的场合。通过对电池储能系统进行分层、分级、统一的管理，根据各层级特性对电池（单体、模组、簇、堆）的电压、电流、温度及SOC（StateofCharge）、SOH(StateofHealth)等运行状态进行实时检测分析，实现检测、控制、保护等有效的管理，确保电池系统安全稳定运行。南瑞继保电池管理系统的主要技术参数如下表所示。表STYLEREF1\s8SEQ表\*ARABIC\s12南瑞继保BMS主要技术参数表供电电源DC24V温度监测检测精度±1℃检测范围-40~85℃电压监测检测精度±3mV检测范围0~5V均衡类型被动均衡均衡电流≮80mA通信接口RJ45电流采样范围以实际设计值为准电流采样精度0.2%FS总电压测量范围0V~1500V总电压检测精度0.2%FSSOC测量精度为5%（1月进行一次满充满放）绝缘状态监控有温度检测至少5路外界环境温度检测显示屏10寸，触摸彩屏BMS三级构成●电池管理单元BMU管理电池模组，监测电芯和模组的电压和温度，实施均衡管理。●电池簇管理单元BCMU管理电池簇中的全部BMU，估算电池单体及电池簇SOC、SOH。实时监测电池簇总电压、总电流、正负母对地绝缘电阻。根据电池及电池簇状态控制，实现电池簇的上下电管理、预充管理、环流抑制管理，保护并控制本簇电池的投入退出●电池堆管理单元BSMU管理电池堆及整个电池堆的BCMU，显示电池单体、电池模组、电池簇所有电压、温度、SOC、绝缘电阻等信息，周期存储关键数据、动作报告、变位报告、自检报告。管理电池系统的配置及保护定值，与PCS、EMS通讯传送电池系统信息，协调管理电池系统。三级BMS构架拓扑示意图如下。图STYLEREF1\s8SEQ图\*ARABIC\s15BMS三级构架拓扑示意图BMS具体功能●高精度状态监测实时测量信息包括：单体电压及温度、模组电压及温度、电池簇电压及电流、正负母对地绝缘。●高精度SOX估算实时估算单体、电池簇及电池堆SOC、SOH、SOP，确保电池电量及健康状态实时更新，便于电池系统控制管理。●电池均衡管理电池管理系统使用智能均衡策略，确保电池系统内单体电量一致性，最大化电池系统可用容量。●实时状态自检电压及温度采样线自检，避免因采样断线导致的电池无监控运行；各层级网络通讯监视，实时显示通讯状态，发生通讯异常及时告警；在线诊断高压箱器件状态，确保系统可靠运行。●安全运行管理根据电池实时状态，对电池单体、模组、电池簇进行电气量监视与保护。采用三级保护策略（如表3-1所示），记录告警信息与对象，方便异常诊断及定位。电池管理系统系统能够在变流器的配合下进行电池组的全充全放，完成电池系统容量标定以及SOC标定的功能。BMS与外部间的通讯方式如下表所示。表STYLEREF1\s8SEQ表\*ARABIC\s13BMS与外部的通讯方式列表序号通讯设备通讯方式技术协议备注1BMS-PCSTCP/IP+干接点IEC61850客户无要求则使用供方技术协议2BMS-EMSTCP/IPIEC61850客户无要求则使用供方技术协议注释：如果客户未提出通讯方式及通讯协议协议，由供方提供。后期修改需要商务协调。南瑞继保BMS的技术优势1）多重安全保护●三级告警策略，四重保护机制；●单体、模组、电池簇、电池堆，四个层级保护；●过充、过放、过流、高温、低温、压差、温差保护；●消防联动、急停响应，系统级保护协调；2）与变流器采用高速点对点通讯，实现20ms级别快速控制保护●实时状态监测；●电池电压、温度、电流高精度实时同步测量；●电池参数在线识别，SOC自动校准；●电池健康在线诊断，状态异常预警；●高压绝缘测量、回路状态监视；3）全面控制管理●预充控制，确保电池安全上电；●综合均衡策略，控制电池状态一致性；●支持带值报告、故障录波，便于异常处理、故障分析；●电池状态参数周期存储，支持30天数据记录；4）灵活高效配置●分层分布式架构，适应各种规模锂电池储能场景；●从控地址自适应，即插即用；●从控与主控采用高速环网通讯；●主控与总控采用TCP双网通讯；●主控、总控均支持与EMS双网通讯。高压控制箱高压控制箱是连接电池簇和汇流母线的接口单元，按簇配置。通过维护开关MSD、接触器（总正、总负、预充）、熔断器，进行电池簇高压动力回路管理。拥有故障告警、故障保护、安全保护和检修时逐级断开系统的功能，确保电池安全。高压控制箱主要电气设备参数如下表所示。表STYLEREF1\s8SEQ表\*ARABIC\s14高压控制箱配置参数表序号电气设备规格型号单位1塑壳断路器250AA2接触器300AA3分流器300AA4熔断器300AA5BCMUPCS-9695A-S-LI图STYLEREF1\s8SEQ图\*ARABIC\s16高压控制箱外形示意图汇流控制柜汇流控制柜集成汇流开关及BSMU，一面汇流控制柜内包含一堆电池对应的汇流母排、直流负荷开关以及BSMU。输入汇流母排接内部每堆电池所有簇高压箱输出的正负电缆，输入直流开关，直流开关输出汇流母排对外接变流器正负电缆。BSMU汇集簇高压箱的第二级BMS信息，对本堆电池堆的进行管理。柜体框架为钣金拼焊而成，保证柜体强度，满足承重及运输震动要求。加上侧板及柜门，可以满足IP20防护等级。屏柜满足自然通风要求，散热性能良好。柜内安装结构件为冷轧钢板制作，采用模数孔，方便调整安装尺寸。为了方便安装固定进线电缆，采用下进下出进线方式，底部配活动式盖板，灵活可拆卸。柜门、柜体框架、侧封板采用静电喷涂，表面橘纹塑。柜体结构示意如下图所示。图STYLEREF1\s8SEQ图\*ARABIC\s17控制汇流柜结构示意图控制汇流柜二次回路采用截面不小于1.5mm2的聚乙烯绝缘多股铜线，耐压等级不小于500V，所有导线均应牢固地夹紧，接头搪锡或接线冷压头处理，保证接触良好，并配有准确线号。所有导线必须塑料缠绕管缠绕（或置于配线槽内），并用尼龙扎带固定于相应位置，确保横平竖直、走线美观。对外引线控制电缆的端子均通过端子排，每排留有10%备用端子，最少不少于6个。柜门外所有指示灯、按钮都应带有标识牌，指示清晰明确。表STYLEREF1\s8SEQ表\*ARABIC\s15汇流柜内部主要电器元件（满足海拔两千米工况）序号设备详细1直流负荷开关品牌：北京人民电器、良信等同等品质产品额定工作电流：1250A额定工作电压：1500VDC安装形式：固定式2汇流铜排额定工作电流：1250A额定工作电压：1500V安装形式：固定式3交流微型断路器品牌：正泰、良信、常开等同等品质产品交流接入：220V4开关电源额定功率：100W额定输入电压：220VAC额定输出电压：24VDC±1%转换效率：≥90%消防系统方案概述火灾报警系统及联动：配置可燃气体、感烟、感温探测器，和BMS、舱内风机空调联动。按初期预警、电气火灾等不同情况进行联动设计。储能电池舱内灭火设施：七氟丙烷柜式灭火装置，开式雨淋灭火系统。电池舱防火设计电池舱燃烧性能、耐火极限及构配件满足防火和防爆要求。电池预制舱隔墙上有管线穿过时，采用防火封堵材料封堵。预制舱门锁选用从内向外即推即开型，便于逃生。灭火设施及消防器材1）气体灭火系统针对电气火灾设计。电池舱内部集成七氟丙烷气体灭火系统，扑灭火灾。整个气体灭火系统设有自动控制、手动控制两种启动方式。2）开式雨淋灭火系统电池舱内设置开式雨淋系统，由开式喷头和供水管网组成，在紧急情况下，可以接入消防车、室外消火栓，快速将消防水输送到舱内。3）灭火器材配置场地消防配置上，建议在电池舱外设置灭火器箱，箱内放置磷酸铵盐干粉灭火器MF/ABC5(3A)。火灾报警系统及联动1）火灾报警探测配置针对储能电池舱的电气和电池火灾，配置不同原理的、灵敏的火灾探测系统，包括可燃气体探测器、感烟探测器、感温探测，与气体系统形成联动，及早发现火源、及时扑来火灾。可燃气体探测器采用防爆型。2）消防启动控制逻辑火灾报警系统按火灾类型分为初期预警、可燃气体预警、电气火灾：针对不同类型，依次开启通风、切断空调电源；开启对应的区域控制阀和主泵，启动七氟丙烷灭火，自动控制电动百叶窗关闭、关闭空调和通风风机电源；切断普通灯光照明，打开应急照明；切断变流器断路器、簇级继电器。消防供电、防雷接地储能电站消防供电设计符合一级消防供电的要求，采用双路电源切换或UPS电源，采用专用消防线路。火灾自动报警系统、固定式自动灭火系统等电线电缆均应选用铜芯耐火电缆。防爆通风、空气调节电池舱舱内设置储能专用空调，合理组织气流，保证预制舱内温度分布均匀，满足电池运行温度要求。电池舱内设置防爆型通风风机，与可燃气体探测器联动，最大限度降低可燃气体释放转变为爆炸的风险。防烟、排烟通风空调设备与可燃气体及火灾探测系统联锁，根据需要关闭空调、启动风机。当监测到发生火灾时，火灾报警信号将联锁关闭所有通风空调设备以防止火灾蔓延；灾后打开风机进行灾后排烟。舱体储能电池舱箱体外壁采用2mm厚耐候板，瓦楞成型，内壁为钢板，中间填充50mm保温岩棉，岩棉容重50kg/m3，阻燃等级A级。图STYLEREF1\s8SEQ图\*ARABIC\s18储能电池舱外壁示意图储能集装箱具备良好的防腐、防火、防水、防尘（防风沙）、防震、防紫外线、防盗等功能。其中，集装箱箱体外壳采用有效厚度不低于2.0mm的高耐候钢板，经表面处理后喷漆制作，喷漆满足富锌底漆+中间漆+高耐候性聚酯面漆的最低喷漆层工艺要求。

电气二次系统方案电气二次设计原则1）电站按“无人值班”（少人值守）的方式进行设计；2）储能电站按“两网”进行设计，即站控层网络和控制层网络独立；3）储能通讯接口满足与上层EMS接口无缝对接。二次系统通讯结构本项目储能系统通讯采用三层两网结构，整体通讯结构详见通讯结构示意图。图STYLEREF1\s9SEQ图\*ARABIC\s11通讯结构示意图EMS方案监控方案储能监控系统采用开放式分层分布结构，分为站控层、间隔层及网络设备。间隔层包括保护测控装置、电池管理系统（BMS）、功率变换系统（PCS）等设备，完成本间隔设备的就地监视、信息远传等功能。与站控层之间通过61850规约通讯，采用网线或光缆进行连接；站控层包括监控服务器、变流器协调控制器、规约转换等设备，实现储能全站的监视控制、能量管理，并实现与新能源厂站监控系统及调度集控等信息交互。变流器控制器、电池管理系统、就地保护测控单元等与监控后台直接以IEC61580电力系统标准规约通讯。就地保护测控单元采集就地变压器、开关等信息，同时接入空调控制器等不支持IEC61580的就地智能单元，可以以485串口方式采用Modbus等规约接入，再经规约转换成IEC61850规约上送后台。具体设备及功能如下：1）监控主机兼数据服务器：完成对整个储能系统的数据采集、处理、显示和监视、存储功能，并在满足权限和逻辑时，对相应的设备进行控制，还为运行人员提供各种控制管理功能，并提供多种外部系统接入接口，可进行系统维护工作时须有可靠的登录保护，同时还兼具数据服务器的硬件配置，满足大容量历史数据存储的需求，至少可存储一年的储能电站数据，监控主机可同时兼做操作员及工程师站，运行人员可通过操作员兼工程师工作站对储能电站各一次及二次设备进行运行监测和操作控制，对监控及能量管理系统的维护仅允许在操作员兼工程师工作站上进行，并具有可靠的登录保护。2）变流器协调控制器：接受AGC命令，实现快速调节功率的功能，完成多余光伏电量的实时消纳，快速响应调度的调频调峰、快速平抑光伏功率波动、电压无功控制和紧急功率支援等功能。变流器协调管理设备配置高速GOOSE网络接口，经高速光口交换机接入支持光纤GOOSE接口的变流器控制器，采用GOOSE专用61850规约，实现毫秒级的快速功率控制和管理（50ms秒内实现功率反转），满足储能不同应用场景的快速功率调节。3）工作站：工作站采用PC机，放在主控室内，方便维护管理。4）交换机：实现数据快速交换。5）就地保护测控单元：升压变、开关的测控、非电量保护等功能，另设置了电量采集和保护功能，同时实现规约转换功能。6）变流器保护监控：由变流器控制器完成变流器的保护和监控功能。7）电池保护监控：由BMS系统完成电池的保护和监控功能。监控软件方案储能EMS针对储能项目监控数据量大、运行方式多样等特点设计开发，基于一体化平台实现对储能系统的一体化采集、一体化存储、一体化监视和一体化控制，具有可靠、简洁、易用、经济等特色。储能EMS系统基于南瑞继保自主知识产权SOPHIC软件平台开发，系统分为三层，平台层一方面封装了硬件层的多样性，另一方面实现了通讯、存储、图形的平台化，为应用层的实现提供稳定、可靠的技术支撑。图STYLEREF1\s9SEQ图\*ARABIC\s12南瑞继保储能EMS架构示意图储能EMS应用层通过与变流器的交互实现了有功功率控制、无功功率控制、黑启动控制、调峰调频等储能特色功能，可以满足绝大多数储能项目的功能需求。储能EMS的发电计划管理功能为削峰填谷、实现储能经济利用提供了完善的、可视化的技术手段。图STYLEREF1\s9SEQ图\*ARABIC\s13南瑞继保储能EMS计划曲线配置界面储能EMS提供集成界面定制功能，支持以仪表盘、曲线、表格等方式实现对电气量、储能运行模式、保护动作信息、SOC、运行计划等关键信息的图形化综合展示。图STYLEREF1\s9SEQ图\*ARABIC\s14南瑞继保定制化储能EMS界面储能EMS支持移动APP功能，很方便地在APP界面监视储能系统整体运行情况及每个储能单元的运行情况。图STYLEREF1\s9SEQ图\*ARABIC\s15南瑞继保储能APP界面系统拓扑监视储能监控系统典型通讯拓扑如下图所示。以太网实时通讯状态可以通过监控画面实时监控。图STYLEREF1\s9SEQ图\*ARABIC\s16储能监控系统拓扑电池监视功能1）电池堆监视电池堆监视信息包括电池堆状态，电流、电压、功率、温度、SOH、SOC等测量信息，电池堆异常、保护动作信息，BMS系统运行状况信息，以及最高电压、最低电压电池单体所在组号、单体电池号，最高、最低温度电池单体所在组号、单体电池号等信息。图STYLEREF1\s9SEQ图\*ARABIC\s17电池单元监视2）电池组监视电池组监视信息包括主要电池组状态，SOC、电压、电流、功率、温度等测量信息，电池组异常、保护动作信息，最低、最高电压电池单体号、电压值，最低、最高温度电池单体号、电压值等信息。图STYLEREF1\s9SEQ图\*ARABIC\s18电池组监视3）电池单体监视电池单体监视信息包括每个电池单体的电压、均衡状态等。通过单点温度监视展示电池模组内所有测点的温度。图STYLEREF1\s9SEQ图\*ARABIC\s19单点温度监视通过单体电压监视展示电池单体的电压。图STYLEREF1\s9SEQ图\*ARABIC\s110电池单体电压监视通过单体均衡状态监视展示电池单体的均衡状态。图STYLEREF1\s9SEQ图\*ARABIC\s111电池均衡状态监视变电及配电系统监视功能1）储能变流器监视储能变流器(PCS)监视范围包括变流器结构拓扑信息，以表格方式展示的有功、无功、电压、电流等测量信息，以光敏点方式展示的运行状态、异常信息、保护动作信息，以及以曲线方式展示的有功、无功数据，以温度计方式展示的模组温度等信息。图STYLEREF1\s9SEQ图\*ARABIC\s112变流器监视2）配电柜监视监视范围包括电流、电压等量测信息，分合闸状态、异常、故障等信息，支持远程遥控分合闸操作。图STYLEREF1\s9SEQ图\*ARABIC\s113配电柜监视变电站系统监视功能实时系统变电站系统主接线上的母线、变压器、开关等状态，实时展示系统电气状况，监视范围包括简化系统接线图、控制目标及相关量测状态、功能选项、功能投退等。图STYLEREF1\s9SEQ图\*ARABIC\s114变电站主接线监视辅助设备监视功能根据需要，可以接入空调、消防信息，实现温度和消防动作信息的监视，除了展示温度等测量信息，状态、异常、故障等信息外，还支持远程设定温度、远程开机、停机、复位等操作。图STYLEREF1\s9SEQ图\*ARABIC\s115环境监视监控后台主要功能1）数据采集、处理EMS一方面通过协议与储能变流器、电池BMS以及其他设备进行通讯，采集数据，并进行实时的监控操作；另一方面，获取调度数据，进行需求侧响应，实现储能多维度指标分析。2）实时数据管理数据库管理系统是一个面向对象的分布式实时数据库管理系统。它采用面向对象的数据模型，支持类之间的继承、聚集关系以及对象标识等面向对象的特性，能够构造复杂的结构模型，支持用户自定义数据类型和方法。面向对象的数据模型，不仅易于描述电力系统及其拓扑关系，更能直接定义CIM中的类，不需要任何映射，是最容易接纳标准，并适应其版本变化的数据模型。采用面向对象模型可以免去模型转换和数据映射的麻烦，既可以遵循IEC61970国际标准，又能保持实时库的高访问效率。具有开放性和实时性的完美统一。系统的分布式体系结构使得数据库在系统的任意结点可配置，每个实时库只有一个主本，其他都是副本。数据库管理系统负责主副本之间的同步，应用程序既可以通过紧耦合方式直接存取本地库，获得内存指针级的访问速度；也可通过客户/服务器方式访问任一节点的数据库。3）历史数据库管理系统采用实时库与历史库相统一管理的模式，以满足实时应用对数据库实时性、一致性、完整性和开放性的特殊要求。系统通过历史库模式定义工具，可保证历史库与实时库模式定义的一致性；通过通用、统一访问接口，可实现跨实时、历史的透明数据访问，从而将实时库和历史库很好地融合为一个整体。系统充分利用商用关系数据库安全性高、处理速度快、保存容量大、具有标准开放的SQL数据访问接口等特点，提供对大量历史信息的存储、处理和检索的平台。实时历史数据库系统是一个分布式系统，其主要功能是对海量数据进行采集、处理、压缩、存储、计算查询、统计等。时序数据库由若干个数据客户端和若干个数据服务器组成。数据客户端向开发人员提供数据存储和查询的接口；数据服务器是实时历史库系统的核心，完成时序数据的压缩存储和查询功能。为了保证数据处理的高效，在数据服务器端采取了多线程设计，分别完成数据收发，数据处理，数据压缩等功能，实现了并行处理。4）图形编辑功能图形编辑器中的画面可以集成电力元件、工艺设备、各种背景、图片、列表、棒图、饼图、曲线、仪表图、树型列表等，具有丰富的图形表现方式。在线显示工具是人机系统中重要组成部分。它用来显示各类监控图形，包括厂站图、设备工艺图、系统单线图、潮流图、地理图、配置工况图、目录画面、菜单画面、自动化系统中各种应用的控制画面、以及其他计算机设备状态的画面等。5）曲线功能曲线工具提供了丰富的操作，并且对一些操作作了人性化的设计，以便用户可以更好、更方便的使用它。提供统计功能，积分值、平均值、最大值、最小值、极值时间等多曲线、多坐标轴同屏显示；可导出EXCEL兼容的CSV格式，也将当前曲线以图片格式导出；采用曲线拟合和平滑算法处理各个数据点，使曲线显示平滑没有毛刺。6）报表功能报表工具具有“报表模板制作”和“报表浏览”两大功能，用于实现报表模板的制作、管理、浏览、定时打印等。模板制作用于编辑生成各种不同类型不同样式的报表模板，如运行日志(日报)、月统计报表(月报)、年统计报表(年报)和各种管理报表。报表浏览根据设置的报表时间，从数据库中自动取得的历史数据和实时数据，用户不需要知道数据来源于历史库还是实时库，直接生成最终报表。生成的报表可以保存为Excel文件或文本文件，用于WEB发布或归档。7）运行监控实时监视储能系统的运行状态、储能系统充放电速率和SOC状态、各类设备运行和告警信息，并进行控制模式、控制算法切换等操作。快速协调控制系统快速协调控制系统PCS-9567C协调控制器完成整套储能系统的高级应用功能，特别是需要快速响应的暂态控制功能，该控制器对上与监控系统通讯，对下通过专用的高速光纤控制网与变流器控制装置进行快速通讯，毫秒级通讯延时。协调控制器PCS-9567C通过光纤交换机接入光纤网络，对变流器装置进行快速通讯，构成快速控制系统。协调控制器的能量管理功能如下。1）有功功率跟踪储能单元能够快速响应调度指令，实现辅助功率调节的作用。本控制器功率跟踪控制可通过定值控制字进行选择支持远方模式或本地模式。远方模式是指本控制器按照主站端（SCADA监控系统）发送的有功指令值控制储能充放电功率；本地控制是指按照本控制器内通过定值设定的有功指令值控制储能充放电功率。协调控制装置通过实时检测当前输出的有功功率和接收的功率指令，来控制储能系统的有功输出，从而快速、精确响应调度指令。2）削峰填谷储能系统因其快速响应特性具有优越的调峰性能，可在用电高峰期作为电源释放电能，在用电低谷期作为负荷吸收电能，提高电网运行的经济性和安全性。图STYLEREF1\s9SEQ图\*ARABIC\s116削峰填谷的示意图本控制器削峰填谷控制可通过定值控制字进行选择支持远方模式或本地模式。远方模式是指本控制器按照主站端（SCADA监控系统）发送的峰、谷值控制储能充放电功率；本地控制是指按照本控制器内通过定值设定的峰、谷值控制储能充放电功率。当输出功率大于峰值功率时，储能系统充电，吸收峰值功率；当输出功率小于谷值功率时，储能系统放电，填补谷值功率。3）计划曲线计划曲线功能是控制储能系统的输出，使其按照预定的计划曲线安排充、放电计划。本控制器计划曲线控制可通过定值控制字进行选择支持远方模式或本地模式。远方模式是指本控制器按照主站端（SCADA监控系统）发送的计划曲线功率值控制储能充、放电功率；本地控制是指按照本控制器内通过定值设定的计划曲线功率值控制储能充、放电功率。图STYLEREF1\s9SEQ图\*ARABIC\s117计划曲线示意图4）调频、调压储能可辅助电网调频，利用其快速响应特性改善调频效果。同时储能系统还能输出无功，起到辅助调压的作用。电网的频率取决于发电有功功率与负荷有功功率之间的平衡关系，当发电有功功率大于负荷有功功率时，系统频率上升；当发电有功功率小于负荷有功功率时，系统频率下降。储能系统通过有功-频率（P-F）下垂控制来辅助调节发电有功功率，使其与负荷有功功率实时平衡，从而稳定系统频率。当系统频率下降时，储能系统放电增加有功输出；当系统频率上升时，储能系统充电减小有功输出，调频示意图如下。图STYLEREF1\s9SEQ图\*ARABIC\s118辅助调频示意图电网的电压取决于发电无功功率与负荷无功功率之间的平衡关系，当发电无功功率大于负荷无功功率时，系统电压上升；当发电无功功率小于负荷无功功率时，系统电压下降。储能系统通过无功-电压（Q-V）下垂控制来辅助调节发电无功功率，使其与负荷无功功率实时平衡，从而稳定系统电压。当系统电压下降时，储能系统发出无功功率；当系统电压上升时，储能系统吸收无功功率，调压示意图如下：图STYLEREF1\s9SEQ图\*ARABIC\s119辅助调压示意图5）平抑波动光伏、风电等新能源发电具有较大的间歇性、波动性，严重影响了其并网发电的性能。越来越多的研究利用储能电池的能量存储能力，通过电池的充、放电，来平抑新能源发电的功率波动。图STYLEREF1\s9SEQ图\*ARABIC\s120平抑波动示意图平抑波动控制根据算法分为一阶滤波控制方式和功率波动限制控制方式，可通过控制字整定。一阶滤波控制策略是根据电源端的输出功率进行一阶低通滤波，对于变化快速且不满足波动限制要求的功率分量，利用储能系统来消除，因此剩下的就是波动小的平滑功率分量了。功率波动限制控制策略是实时检测电源端的输出功率，统计其在一定时间周期内的波动量，若功率波动分量超出装置设定的波动限制值，则储能系统进行充、放电，抑制波动量。装置内可通过定值整定，使得控制目标满足不同时间尺度的功率波动限制。6）功率分配及SOC调整对于容量较大的储能单元，各电池组间的充、放电特性不尽相同，其SOC值也不完全一样。为了保证各电池组均衡充、放电，延长电池寿命，协调控制装置设置了功率均衡分配策略和SOC调整控制策略。本控制器获取各电池组的SOC状态，对于每次充、放电功率，根据各电池组的SOC按比例分配给各电池组。充电时，SOC小的电池组优先充电，充电功率大；放电时，SOC大的电池组优先放电，放电功率大。图STYLEREF1\s9SEQ图\*ARABIC\s121功率分配示意图为了使储能系统各个电池组均有一个合适的SOC值，每次充、放电指令均能响应，在不影响其他各功能模块运行的前提下进行SOC调整控制，利用缓充、缓放的控制策略将SOC控制在一个合理的范围之内，控制原理如下图。图STYLEREF1\s9SEQ图\*ARABIC\s122SOC调整控制原理图协调控制器装置概述南瑞继保储能协调控制装置PCS-9567C主要用于协调控制多台PCS，实现高级控制功能，如快速功率跟踪响应、辅助调频、调压等。快速功率跟踪响应是指协调控制装置接收外部功率指令，控制储能系统整体输出，保证整体输出功率的实时性与准确性。辅助调频调压是根据电网的频率以及电压主动调整储能系统输出的有功及无功，达到频率以及电压快速调节的目的。储能协调控制装置还可以根据各电池组的SOC状态进行功率分配，使各电池组的性能状态达到均衡。PCS-9567C协调控制装置配合PCS具备紧急频率功能，可在30ms内响应调控机构的紧急控制指令，并在70ms内完成充放电模式切换和功率调整。装置说明PCS-9567C协调控制装置采用嵌入式系统，并配以快速光纤通讯模块，实现快速功率控制。对上协调控制装置一方面与本地监控SCADA(EMS)系统进行通讯，上送数据及状态信息，另一方面与调度控制系统通讯，接收功率指令，并完成相关控制策略。对下协调控制装置采用快速光纤网络与PCS进行通讯，协调控制PCS运行状态，并根据一定的策略将功率指令分配给各台PCS。PCS与协调控制装置间通讯采用组网形式，单台协调控制装置最大支持控制32台PCS。表STYLEREF1\s9SEQ表\*ARABIC\s11协调控制装置技术参数序号名称主要参数1装置电源88-264Vdc,88-264Vac（交直流自适应）2数据采集及输出交流电流1A、5A，50Hz交流电压50-120V，50Hz模拟量输入4-20mA,0-5V数字量输入无源接点接点输出无源接点3通讯与监控SCADA系统介质：以太网、光纤、RS-485串口协议：支持IEC-103通讯协议与外部调度通讯设备介质：以太网、光纤协议：支持ModbusTCP通讯协议与PCS通讯介质：以太网、光纤协议：采用GOOSE通讯协议对下组网方式单台最大支持32台PCS，多于32台支持协调控制装置级联形式4对时RS-485IRIG-B码对时性能特点PCS-9567C储能协调控制装置具有如下显著特点：采用南京南瑞继保电气有限公司高性能高可靠性的UAPC平台，友好的人机界面；功能强大的选配插件能够满足现场各种需要；装置采用全封闭机箱，强、弱电严格分开，取消传统背板配线方式，同时在软件设计上也采取相应的抗干扰措施，装置的抗干扰能力大大提高，对外的电磁辐射也满足相关标准；灵活的后台通信方式，配有以太网通讯接口（可选超五类线或光纤）；支持分层架构组成协调控制系统；适应高海拔应用<6000米；具有CAN、RS485、以太网、光纤等多种通信接口，便于各种通信方式实现继电保护及安全自动装置设计原则1）所有保护均选用微机型