2022年150MW300MWH储能系统技术方案

150MW/300MWh储能系统技术方案2022年4月II目录TOC\o"1-2"\h\u12373 224410 229395系统简介 213695系统设计 266912.3设计标准 414959 512877 1113855系统拓扑 1118263系统功能 11247875. 128726. 1428827. 16PAGEPAGE2本项目150MW/309.6576MWh储能系统采用非步入式设计，便于设备安装维护，同时满足整个储能系统安全可靠长期运行的要求。运行方式储能系统运行满足电网调峰、辅助调频、备用电源、削峰填谷、电力需求响应、紧急功率支撑、无功补偿等功能。系统简介储能系统方案采用100套标准化设计的储能单元（1.5MW/3.096WMh）构成。电池舱采用额定电压1280Vdc电池簇，0.5C充放电倍率设计，将储能电池集成在非步入式集装箱内，现场安装便捷。该集装箱包含，储能磷酸铁电池系统，BMS系统，配电系统，消防系统，直流汇流系统，热管理系统以及照明系统等。系统设计根据项目要求配置方案如下：电池簇：电芯全部采用280Ah磷酸铁锂电池，每个电池插箱为1P16S成组方式，电量为14.336kWh；每簇电池由24个电池插箱与1个高压箱构成，成组方式为1P384S，电量为344.06kWh。储能变流器：采用1500kW-PCS，PCS系统接入匹配性友好。电池舱方案采用定制集装箱，共放置9组电池簇，合计电池容量为3.096MWh。每9组电池簇接入一台汇流柜，汇流柜接入一台1500kW的PCS，与PCS连接后组成一个储能子系统（1.5MW/3.096WMh）。一个储能子系统组成一个标准储能单元（1.5MW/3.096WMh）。本项目储能系统由100个标准储能单元构成，总配置为150MW/309.6576MWh。该系统拓扑如下图所示，该储能系统集装箱经过储能PCS及其相对应的升压变压器，汇入110kV母线，实现用户需求功能。PAGEPAGE3150MW/309.6576MWhPCS110kV交流母线.。储能电池系统配置多种通信接口，与上级能量管理系统及PCS进行通信，实现对电池的监控及保护。储能系统集装箱，基于模块化设计，能量密度高，集成在集装箱系统，降低客户的投资成本，节约现场的施工成本及占地面的。本方案的储能电池系统，只需做简单的基础设施，便可完成一站式安装，现场只需连接动力电缆及二次通讯线缆即可，方便快捷，减低工程难度，节省成本。集装箱外皮喷涂均一颜色，颜色由设计联络会确定。20年内不会因为腐蚀，防火，防水，防尘，和紫外线等因素出现故障。2.3设计标准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GB/T36276 电力储能用锂离子电池GB/T17626.2 GB/T17626.3 GB17799.4 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GB/T14598.27-2008 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GB14048.1-2006 1部分：总则GB7947-2006 人机界面标志标识的基本和安全规则导体的颜色或数字标识GB/T17215.322-2008 220.5S级）GB8702-88 电磁辐射防护规定DL/T5429-2009 电力系统设计技术规程DL/T620-1997 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T621-1997 交流电气装置的接地GB50217-2007 电力工程电缆设计规范GB2900.11-1988 蓄电池名词术语PAGEPAGE5电芯集装箱储能系统选用的锂电池为磷酸铁锂电池（280Ah/3.2V）具有比能量高、高寿命、成本低、安全无污染等特点，已广泛应用于储能系统。电芯基本性能表序号项目性能1标称容量280Ah，0.5C放电（25±2℃）2标称电压3.2V3充电截止电压3.65V4放电截止电压2.5V5标准充电方式25±2℃0.5C3.65V0.05C6最大充电电流1C(15℃～+45℃)7最大脉冲充电电流1.5C(15℃～45℃)≤30S8标准放电电流25±2℃，0.5C放电电压截至2.5V9最大可持续放电电流1C(15℃～+45℃)10最大脉冲放电电流3C(15℃～45℃)≤30S循环寿命1110000次（2±℃05C/0%DO，%EL）300±20kgf，环境25±2℃，电压范围0.5～1h。0.5P循环n次，放电容量与初始容量比值。PAGEPAGE10电池箱电池箱由采集单元、电芯、熔断器、连接器、散热风扇等组成。电池箱结构及内部连接图如下图所示。电池箱示意图电池箱内部连接示意图电池箱设计方案及特点：21P8S颗电芯通过连接排串联，各连接排与单体正/负极耳采用激光焊接，保证机械可靠性和导电性能。模组通过螺栓固定于电池模块结构件底架，并配置绝缘板，保证电池单体和底架的绝缘；16温升过快系统可快速响应作出相应的告警和保护动作；16组电压采集，为每节单体电池提供单独的电压采集；1风道设计，更有效的对电池箱进行散热处理；箱参数表序号项目性能备注1电池箱型号JKE-ESS-J-L-14.336-PACK2电池模块/电池箱容量280Ah3电池箱构成1P16尺寸（L*W*H）mm4.7.5国标《》-线性尺寸4484*755*227（±2mm）B度按F级5重量kg110±2kg额定电压V51.20.5C,25±2℃,33.6V～43.86V,BOL标称容量Ah2800.5C,25±2℃,33.6V～43.87V,BOL8标称能量kWh14.3360.5P,25±2℃9工作电压V40V～58.4V允许最大工作温度10范围高压箱设计高压箱内配置电池管理系统次级主控、总正断路器、总负断路器、熔断器及断路器等元器件。次级主控是可根据策略或者上级指令控制整个电池簇的控制器件，次级主控能够汇集安装在各个电池模块内采集单元采集到数据，并将数据整理分析后上传至顶级主控。电池箱串联后接入高压箱，高压箱作为电池簇动力回路的输入输出接口，高压箱结构图如下图所示。电池簇设计

高压箱示意图每个电池簇由24个电池插箱（1P16S）与1个高压箱构成，成组方式为1P384S，电量为344.06kWh。电池簇示意图每套电池簇内的模块之间为串联关系，电池模块之间通过前面板的插座使用铜排串联连接（如图所示）。电池簇参数表序号项目性能1电池簇型号JKE-ESS-J-L-344.06-RACK2标称容量Ah2803标称充放电能量kWh344.064额定充放电功率kW1725最大充放电功率kW1725充放电能量效率≥94%（0.5P）≥92%（1P）6使用DOD≥90%7标称电压V1228.88工作电压范围V1075.2～1401.6（单体2.8～3.65）9最大充电电流A电流：280A 持续时间：长时间10最大放电电流A电流：280A 持续时间：长时间11IP防护等级IP2012均衡策略被动均衡13重量kg约299014外形尺寸（W*D*H）mm1550*775*2350（±3mm）集装箱电池系统设计3.096MWh19个电1228.8V3.096MWh。储能集装箱示意图系统参数序号项目性能1电池箱型号JKE-ESS-J-L-3096-UNIT2集装箱尺寸L11000*W2438*H2896mm3电池簇数量94标称电压1228.8Vdc5电压范围1075.2～1401.6（单体2.8～3.65）6支路数量1支路7重量约37T系统拓扑1P16S个电芯的温度及电压。系统功能电池管理系统（BMS）的主要功能如下：点温度检测，电池组串漏电监测。池系统低温告警，电池系统漏电告警，电池管理系统通信异常告警，电池管理系统内部异常告警。将进行故障隔离，将问题电池组串退出运行，同时上报保护信息，并在本地进行显示。信出现中断故障组的一致性。参数设定项目包括：电池运行最低温度显示，包括：系统运行状态显示电池单体电压/温度查询及显示电池组电压/温度查询及显示电池组串电流/SOC/SOH查询及显示告警信息显示其他异常信息显示电池组串接入/电池组串接入或退出运行的功能。SOC标定本电池管理系统系统能够在PCS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通过风系统来实现自然通风冷却、压缩式机械冷却、加热、除湿等功能。热管理系统可根据电芯温度，自动投切热管理，并且设置温度回差值，避免连续启停设备，缩减寿命，甚至造成设备损坏。热管理设计，分别设立主辅风道，主风道连接空调，将冷量送至每个电池簇辅风道，通过调节每簇冷量的流量，达到均衡的状态，主辅风道示意图如下：主辅风道示意图电池簇辅风道，正向采用风扇引流，使其整个集装箱内部循环，减少冷量的损失，提升电池系统热管理系统效率。常规工况下，电芯温度维持在25℃~35℃左右。以集装箱系统的热仿真，单个电池插箱的热图谱，如下图所示：模组仿真示意图连续运行工况下，电芯温度维持在25℃~40℃左右。以集装箱系统的热仿真，单个电池插箱的热图谱，如下图所示：PAGEPAGE14模组仿真示意图温控系统主要特点：由压缩式机械制冷系统、加热系统、风系统以及控制系统组成；掉电记忆和自动重启；远程故障识别与报警；远程通讯控制；模糊智能控制；寿命≥15年；连续运行无故障时间≥25000h；恶劣环境工作能力强。由于储能系统特殊需求，配置火灾探测器、可燃气体探测器、气体灭火设备，建立分级消防监测预警处置体系，根据不同级别发出保护指令，提升消防安全。消防系统采用三级保护设计，1级为告警，向消防主机或综保上传告警信息；2级保护，需通过上级判断是否启动消防措施；3级保护，为消防系统自动启动消防设备。也可采用常规二级保护，1级告警、2级消防动作。消防灭火剂为全氟己酮的自动灭火系统。该系统采用全淹没式的灭火方式，电池簇级的高消防系统由火灾探测系统、火灾警示系统、火灾控制系统、灭火剂等组成。当火灾探测器将信号传输到控制系统，控制系统根据控制逻辑进行判断，若发生火灾，将灭火剂通过官网系统自动释放到防护区，同时启动火灾告警，将信号上传到消防主机，并在就地启动声光报警及火灾指示牌，消防系统控制流程，如下图所示：PAGEPAGE15消防系统控制示意图消防系统主要特点：系统能自动检测火灾，自动报警，自动启动灭火系统；有自动控制