4MWh储能系统技术方案

4MWh储能系统

设计方案

编制：日期：

审核：日期：

批准：日期：

V/2

1.系统概述.........................................4

1.1.总体设计原则........................................................................6

1.2.术语和定义.........................................................................6

1.3.引采采用标准........................................................................7

1.4.第三方认证要求.....................................................................8

1.5.系统工况以以及环境..................................................................8

1.5.1.使采采用工况..................................................................8

1.5.2.项目环境......................................................................8

1.6.电池集装箱系统配置参数以以及部件说明...............................................8

1.6.1.储能系统整体技术参数.........................................................8

1.6.2.储能电池系统组成以以及技术参数（磷酸铁锂电池）..............................9

1.6.3.直流汇流柜技术参数..........................................................11

1.6.4.BMS技术参数................................................................12

1.7.电气集装箱系统组成以以及技术参数.................................................15

1.7.1.PCS介名召....................................................................15

1.7.2.产品功能....................................................................15

1.7.3.隔离变压器技术参数..........................................................18

1.8.监控集装箱系统组成以以及技术参数.................................................19

1.8.1.系统配置.....................................................................19

1.8.2.计算机监控系统的主要功能...................................................21

1.8.3.机柜的技术要求..............................................................26

1.8.4.供货范围....................................................................27

1.9.系统运行环境要求（集装箱系统）...................................................28

1.10.电池集装箱内外接口................................................................28

2.系统架构........................................29

2.1.…次电气系统图....................................................................29

3.设计方案........................................30

3.1.电池集装箱内部布局.................................................................30

3.2.电气集装箱内部布局................................................................30

3.3.储能系统通讯设计方案..............................................................31

3.4.电气回路总体设计方案..............................................................31

3.5.集装箱内部供电设计................................................................32

3.6.消防温控总体设计方案..............................................................32

3.6.1.集装箱消防系统设计原则......................................................32

3.6.2.集装箱消防系统..............................................................34

3.6.3.空调排风系统................................................................36

3.7.箱内视频监控系统...................................................................41

3.8.供货清单...........................................................................42

4.运输以以及维护...................................42

1-系统概述

此方案适采采用于北京市商业采采用户侧的削峰填谷类项目。

1.1.北京市商业采采用电峰谷平时段说明，见下表:

电价尖峰段电价峰段电价平段电价谷段电价

时段（元）（元）（元）（元）

11:00*13:00,16:00*17:001.5499

10:00-15:00,18:00-21:001.4152

7:00-10:00,15:00-18:000.8706

21:00-23:00

23:00-7:000.3522

注:北乐市商业电价中尖峰电价月份为每年的7、8、9、10四个月。

1.2＞据电费单，3月份采采用电重最低，见下表中数据。

北京北化房地产（10KV）用电客八电费交费单

J1•戾矶•坨山胡4:nr场有限公-T

总采采用电量162560kWh190622.92

峰值采采用电97820kWh60.2%1.4152138434.8672.62%

量

平电采采用电56660kWh34.8%0.870649328.225.88%

量

谷电采采用电8120kWh5%0.35222859.861.5%

无功电量41520kWh

从上而的统汁数据可看出，电费占比最高的是蝇值电消费，最低的是谷值消费，如果加装储能系统，可降低屹

值电量消费，增加谷值电价消费，最终节约电费。这类电消费形式符合削峰填谷储能模式的要求。

1.4〉系统设计：

由2017年共12个月的电费清单可看出，3月份的电量消耗最低，因此储能系统设汁按照照3月份的电

虽消耗为依据，3月份的峰值采采用电呈:为97820kWh,平均每天3155kWh,储能系统的放电深度按照照85%

汁算，系统容量为3712kWh,系统效率按照照88%计算，则容量为4218kWh,因此储能系统至少为4218kWh,每

天一次充电放电循环，保障系统效益最大化，系统容量设计为以内，功率设宦为

4.2MWhlMWe

1.5.系统主要设备说明：

储能介质说明（电池，包含电池pack）:系统电池容量为4MWh,项目电芯采采采用江苏海基新能源股份

有限公司的磷酸铁锂电芯（3.2V/120Ah）,由江苏泰霸电源系统有限公司进行pack二次设计和成组，整个项目

需432个pack,每个pack采采采用12串2并的方式，整簇为216串2并，12个电池簇为一个整体，集中放置

于1台电池集装箱内。每台电池集装箱系统电池容疑为1.9906MWh.

电池集装箱说明：电池集装箱主要是采采用于放卷项目全部的电池系统，集中放置集中管理，将相对动态的

电气系统和相对静态电池系统进行单独隔离放苣，苴电池集装箱内部的温控采取保温设计和工业空调自动温控

的方式。

电池管理系统（BMS）:电池管理系统由电池管理单元、电池簇管理单元、电池堆管理单元以以及其电

流、漏电流检测单元组成。BMS系统具有模拟信号高精度检测以以及上传，故障告警、上传和存储，电池保护，

参数设置，均衡功能，电池组SOC立标和与其它设备信息交互等功能。

电气集装箱说明：电气集装箱主要是采采用于放置项目全部的PCS以以及变压器，集中放苣集中管理，

将交流电气系统和直流电池系统进行隔离放置。

主监控集装箱说明:主监控集装箱主要是采采用于放置项目全部的监控系统，集中放卷集中管理，将通

信控制回路和动力回路进行隔离放置。

1.6.系统主要设备清单:

序号型号名称数量单位确认备注

1电池集装箱2套40尺高柜

1.1电池pack432套单个pack10串2并

1.2BMS管理系统2套锂甩池综合管理系统

1.3消防系统1套七氟丙烷自动消防火火系统

1.4温控系统1套自动温控系统

1.5直流配电系统1套电池直流汇总柜

1.7交流配电系统1套集装箱内部供电系统

1.8EMS柜1套

电气集装箱

21套20尺标柜

台

2.1500KWPCS2

2.21250KVA隔离变压器1台400V输出

环网柜

2.31套

47、总体设计原则

本储能系统总体设计原则如下：

D本系统采采采用单独集装箱的设汁以以及存放形式。

2）整体装配，集装箱内部配置温控系统和消防系统。

3）系统最大化设讣原则I电池选采采用磷酸铁锂电池（项目暂定为磷酸铁锂电池）。

4）AC柜和DC柜均考虑兼容性和通采采用性设讣并带智能显示以以及数据采集功能。

5）本项目最终需接入电网工作，所以整个项目的设计须遵守储能系统接入低压配电网的设讣要求。

1.8.术语和定义

缩略语原文中文含义

ESSEnergyStorageSystem储能系统

PCSPowerConversionSystem双向变流器

BMSBatteryManagementSystem电池营理系统

BCMUBatteryClusterManagementUnit电池簇管理单兀

BSMUBatteryStackManagementUnit电池堆管理单兀

缩略语原又中文含义

BMUBatteryManagementUnit甩池营埋单兀

EMSEnergyManagementSystem能量管埋系统

1.9.引采采用标准

本储能系统参考以下标准进行设计：

WL/T527-2002静态继电保护装卷逆变电源技术条件》

《GB/T13384-2008机电产品包装通采采用技术条件》

«GB/T14537-199虽度继电器和保护装置的冲击与碰撞试验》

《GB/T14598.27-2008量度继电器和保护装置第27部分:产品安全要求》

WL/T478-2001静态继电保护以以及安全自动装置通采采用技术条件》

《GB/T191-2008包装储运图示标志》

《GB/T2423.「2008电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验A「低温》

《GB/T242322008电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验B高温》

«GB/T242332006电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Cab庖左湿热试验》

《GB/T2423.8-1995电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Ed:跌落》

«GB/T2423.10-2008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外壳防护等级＜IP代码）》

«GB/T17626-2006电磁兼容试验和测量技术》

《GB14048.1-2006低压开关设备和控制设备第1部分：总则》

《GB7947-2006人机界而标志标识的基本和安全规则导体的颜色或数字标识》

《GB8702-88电磁辐射防护规立》

WL/T5429-2009电力系统设计技术规程》

«DL/T5120-2001火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程》

WL/T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》

WL/T621-1997交流电气装置的接地》

《GB50217-2007电力项目电缆设计规范》

«GB/T2900.41-2008电工术语原电池和蓄电池》

aEC61427-2005光伏系统（PVES）采采用二次电池和蓄电池组一般要求和试验方法》

《IEC61850-2004变电站通信网络与系统》

《GB21966-2008锂原电池和蓄电池在运输中的安全要求》

《GJB4477-2002锂离子蓄电池组通采采用规范》

《Q/GDW564-2010储能系统接入配电网技术规宦》

《GB5104&2014电化学储能电站设计规范》

«NBT33014-2014电化学储能系统接入配电网运行控制规范》

《NBT33015-2014电化学储能系统接入配电网技术规泄》

《NBT33016-2014电化学储能系统接入配电网测试规程》

«GBT34120-2017电化学储能系统储能变流器技术规范》

WGDW697-2011储能系统接入配电网监控系统功能规范》

《QGDW1564-2014储能系统接入配电网技术规左》

《QGDW1884-2013储能电池组以以及管理系统技术规范》

《QGDW1887-2013电网配卷储能系统监控以以及通信技术规范》

WGDW10676—2016电化学储能系统接入配电网测试规范》

WGDW10696—2016电化学储能系统接入配电网运行控制规范》

WGDW11265-2014电池储能电站设计规程》

《QGDW11376-2015储能系统接入配电网设计规范》

1.10.第三方认证要求

电池管理系统获得第三方检测机构EMC试验报告以以及电池通过UN38.3认证，系统关键元器件通过

3C强制性产品认证。

1.11＞系统工况以以及环境

1.11.1＞使采采用工况

1.储能锂离子电池系统采采用于海拔高度S2000米，电站内部环境温度为+5口〜+303条件下，储能

系统按照照照设计时设定的运行曲线进行充放电。

1.11.2＞项目环境

1.储能电站安装在广西省，外部环境温度参考广西气象局的参数。

2.电池仓采采采用空调散热加循环排风系统，仓内温度保持在5s30度：电气仓采采采用风机散热系

统，室内与室外温差控制在10度内。

1.12.电池集装箱系统配置参数以以及部件说明

1-12.1.储能系统整体技术参数

名称技术参数

系统整体配置参数

系统额定功率IIVIVV

系统额定电量3.9812MWh

系统电池簇数量24簇

1.12.2,储能电池系统组成以以及技术参数(磷酸铁锂电池)

储能电池系统电池容量为3.9813MWh,采采采用江苏海基新能源有限公司的磷酸铁锂电芯。

单台电池集装箱内电池参数

额定电压额定容量存储电量

序号项目描述重量算(Kg)备注

■(V)(Ah)(kWh)

磷酸铁锂电

1电芯3.21200.3842.8-+*-

心

电池箱24个电芯

238.42409.216100

(含BMU)12S2P

18个电池

电池簇(含pack串联组

3691.2240165.8882000

MBMS)成1个电池簇

电池堆系统24个电池簇

4(含691.257603981.3-48000安装在2个

BAMS)集装箱内

单体电芯参数

NominalVoltage标称电压：3.2V

RatedCapacity额左容量：120Ah

MinimalCapacity最小容S::120Ah

St3ndardCh3rgp标准充电

PeakDischargeCurrent月舞间旗电电ife24QA-

COeoo120016002d»Z40023003283C004000

Cycle

ContinuousDischarge连续放电:120A

FinalDischargeVoltage放电终止压25V

Weight重量：2800g±0.02Kg(Approx)

ServiceLife循环寿命：(>5000cydes)

InternalResistance内阻:0.28±0.01mQ大约(Approx)

电池U箱设计

采采采用10支3.2V/120Ah磷酸铁锂电芯2Pl5s组成模组，2个模组组成一个标准化的储能专

采采用2P10S的电池Tray。

BMU:每2个Tray箱采采用一个20s的BMU,夕卜挂于Tray箱体之之前面板。

s1

ItemSpecification

240Ah@0.5C

标称容量Nominalcapacity

25dC

2标称电压Nominalvoltage38.4V(20cells)

工作电压范

330V-43.8V

I韦Operatingvoltagerange

持续充电倍

40.5C@25℃

率Constantchargingratio

持续放电倍

50.5C@25℃

率Constantdischargeratio

电池

PACK6重量Weight-100KG

8能量Energy-9.216kWh

ItemSpecification

1标称容量Nominalcapacity240Ah@lC,25℃

2标称电压Nominalvoltage691.2V

工作电压范

3594-788.4(cell

币Operatingvoltagerange2.75V-3.65V)

持续充电倍

40.5C@25℃

率Constantchargingratio

持续放电倍

5℃

率Constantdischargingratio05C@25

能〉Energy~165.888KWh电池簇

6重量Weight-2000Kg

1.12.3直流汇流柜技术参数

直流控制柜主要采采用于12路电池柜的直流汇流，其主要作采采用控制保护12组电池柜，

通过内部安装的BMS主控单元减少因多组并联接入PCS时造成电池组间环流。同时将BMS的电

源控制（开关电源、配电单元）、BAU模块、显示屏、通讯线集线模块等。

直流汇流柜主要包含：

A,支路断路器主要电气参数：1000V100A

B,主路断路器主要电气参数：1000V800A

C.母线排过电流水平为800A

D,支路直流接触器（电气参数:1000V100A）

E,主路直流接触器（电气参数:1000V800A）

F,熔断器（电气参数1000V200A）

G.分流器（75mV/150A）

H.24V开关电源

I,主控模块BCMU

J.10A空气开关（IP）

K.注意事项:柜体内各装置部件的安装应按照照照安规要求留给足够的安全距

离，柜体的接地应预留等电位以以及接地。

L,柜内母线排不应裸露，且需按照照照电气规定进行颜色区分，机柜深度600MM，宽度

1000MM,高度2030MM（含底座）；颜色均为：RAL7035；标识统一。

M.柜体内侧设置一个接地点，采采采用不小于M12螺丝或规格为50*5MM的镀锌钢形成

等。柜体直流耐压要求3000Y绝缘电阻lOMQo

N,柜体应具有直观显示功能，显示每组电池组塑壳断路器闭合状态以以及24V直流电状

态。

O.出线方式采采采用下进下出的方式。

P,设备具有开关状态量数据采集功能，通讯线缆以以及高频功率电缆需使采采用屏蔽双绞

电缆，且屏蔽层需接地。

Q,具有PDU排插直流输出。

R,具有凤尾端子预留。

S.注意事项:柜体内个装置部件的安装应按照照照安规要求留给足够的安全距

离，柜体的接地应预留等电位以以及接地。

1.12.4,BMS技术参数

.电池管理系统BMS主要参数

序号项目坍称技术参数以以及指标备注

1工作电源DC24V

05V

2单体电压米集范围

3单体电压聚集误差0.2%

4电流聚集范围-150A-150A

5电流聚集误差0.5%

温度采集误差±1

6

7电压米集周期100ms

电流聚集周期100ms

8

9温度采集周期100ms

2A

10均衡电流系统主动均衡

6%

11SOC估算值静态数值

.电池模块BMU参数

序号名称默认值设置范围

1单体电池电压过高3级警告阀值无

2单体电池电压过高2级报警阀值3.6V

3单体电池电压过高1级严重报警阀值3.65V

4单体电池电压过低3级警告阀值无

5单体电池电压过低2级报警阀值2.8V

6单体电池电压过低1级严重报警阀值2.5V

7单体电池电压不均衡3级警告阀值无

8单体电池电压不均衡2级报警阀值300mV

9单体电池电压不均衡1级严重报警阀值500mV

10温度过高3级警告阀值无

11温度过高2级报警阀值40r

12温度过高1级严重报警阀值45C

13温度过低3级警告阀值上

14温度过低2级报警阀值5℃

15温度过低1级严重报警阀值0℃

16温度不均衡3级警告阀值无

17温度不均衡2级报警阀值8℃

18温度不均衡1级严重报警阀值i2r

19电池模组总电压过高3级警告阀值无

20电池模组总电压过高2级报警阀值777.6V

21电池模组总电压过高1级严重报警阀值788.4V

22电池模组总电压过低3级警告阀值无

23电池模组总电压过低2级报警阀值604.8V

24电池模组总电压过低1级严重报警阀值561.6V

25充电电流过大3级警告阀值无

26充电电流过大2级报警阀值120A

27充电电流过大1级严重报警阀值150A

28放电电流过大3级警告阀值无

29放电电流过大2级报警阀值120A

30放电电流过大1级严重报警阀值150A

31SOC过高3级警告阀值无

32SOC过高2级报警阀值95%

33SOC过高1级严重报警阀值100%

34SOC过低3级警告阀值无

35SOC过低2级报警阀值10%

36SOC过低1级严重报警阀值5%

37单体电池电压异常判定时间阀值10s

38温度异常判定时间阀值10s

39总电压异常判定时间阀值10s

40总电流异常判定时间阀值10s

41SOC异常判定时间阀值10s

＞电池簇管理单元BCMU参数

设备采集量说明

BMU采集到的电池包中每一节电池电压的累加

1BMU电池包总电压

和

2BMU单体电池电压BMU采集到的电池单体电压

3BMU单体电池温度BMU采集到的电池单体温度

4BMU单体电池SOCBMU计算出的单体电池SOC

对某单体电池实施均衡时测量出的正反向电流

5BMU均衡电流

对某单体电池实施均衡时测量出的充放电电压

6BMU均衡电压

7BMU累计均衡安时数均衡的正反向安时数

单体过压仁2、3级告警，

8BMU单体电压状态字

单体欠压仁2、3级告警

9BMU单体电池电压不均衡状态字单体不均衡1、2、3级告警

单体电池测量回路异常状态字

10BMU测量回路是否正常

过温仁2.3级告警，

11BMU温度测量点状态字

低温仁2.3级寺警

过压仁2.3级告警.欠压仁2.3级告警

12BMU总电压状态字

13BMU均衡状态字均衡关闭、均衡暂停、均衡充电、均衡放电

SOC迎得J仁2.3级吉警

14BMUSOC状态字

SOC过低仁2.3级告警

15BMU充/放电电流状态字充/放电电流过大1,2,3级告警

16BMU总电流BMU采集到的电池包中的电流

17BMU采样保险丝采样保险丝是否正常

18BMU均衡保险丝均衡保险丝是否正常

19DMU端电压电池簇总电压

20DMU端电流电池簇总电流

21DMU正对地绝缘状态本支路正极对地绝缘电阻

22DMU负对地绝缘状态本支路负极对地绝缘电阻

25DMUDO信号干接点动作信号

，电池堆管理单元BAMS参数

序号计算量说明

1AH电池堆的安时数(0.1AH)

2SOC电池堆的电池荷电荷数(0.1%)

3SOH电池堆的电池健康状态(电池衰减发)

4功率充放电功率(O.lkW)

据标左的总容量以以以及当之之前环境情况，计算

5当之之前可充电量

出可充电量

据标左的总容量以以以及当之之前环境情况，计算

6当之之前可放电量

出可放电量

7单体电池最高电压本堆中最高的单体电压（1mV）

8最高单体电压序号（簇号+BMU号+BMU内单体号）

9单体电池最低电压本堆中最低的单体电压（1mV）

10最低单体电压序号（簇号+BMU号-+BMU内单体号）

11单体电池最高温度本堆中最高的单体温度（0.5）

12最高单体温度序号（簇号+BMU号+BMU内单体号）

13单体电池最低温度本堆中最低的单体温度（0.5）

14最低单体温度序号（髅号+8MU号+8MU内单体号）

1.13,电气集装箱系统组成以以及技术参数

1.13.1.PCS介绍

储能系统由电池、储能双向变流器（PCS）、交流配电单元等组成。电池经过串并联汇接后输入到

储能双向变流器（PCS）,储能双向变流器（PCS）输出接入到交流配电单元，据需工作于不同模式。

储能双向变流器（PCS）在整个系统中起着核心作采采用，具有高转换效率、宽电压输入范囤、

快速并离网切换和方便维护等特点，同时具备完善的保护功能，如孤岛保护、直流过压保护、交流过欠

压、过欠频、反序、输出过载等，满足并离网运行要求。配套隔离变压器柜，可直接低压并网。本项目使

采采用阳光电源SC500TL型PCS。

1.13.2.产品功能

1）并网运行功能

并网状态下，储能逆变器自动跟踪电网电压频率，实现双向变流控制，有功无功可据指令独立调节。

并网状态下，储能逆变器实现对电池组的智能充放电管理，具备恒流、恒压、恒功率等多种充放电模

式，支持多种电池类型接入，如锂电池、铅酸类电池等。

2）离网运行功能

储能逆变器在离网系统中具备独立逆变功能，能够输出恒泄的电压和频率，实现给负载设备提供稳定

的交流电压。

3）并离网转换功能

储能逆变器接收到后台或者本地的指令后，可进行并网运行状态或离网运行状态。

4）保护功能

储能逆变器具有完善的保护功能，确保系统安全可靠地连续运行。主要保护功能包括输出短路保护、

直流反接保护、蓄电池过充过放保护、蓄电池过流保护、硬件故障保护、接触器故障保护、过载保护、防

雷保护等。

5）显示和通讯功能

采采采用可视化触摸屏+WEB设计，界面友好、人机交互便捷，可进行运行参数设宜，实时显示系统

状态和运行数据等。设备支持ModbusRTU>ModbusTCPAP等多种通讯协议，可实现与后台可靠通

讯，接收电网调度指令。

6）其它功能

逆变器同时具备功率因数调整，无功补偿、有功功率调巧等功能。

SC500TL储能逆变器外观图

最大交流功率（持续运行）550kVA

最大交流电流882A

电流总谐波失真<3%（额定功率时）

直流电流分量<0.5%

额泄电网电压360V

允许电网电压范围324396V

额宦电网频率50Hz60Hz

允许电网频率范围50Hz，45〜55Hz,60Hz/55〜65Hz

额世功率下的功率因数>0.99

功率因数可调范围1（超之之前）（滞后）

输出参数（独立逆变）

额泄输出功率500kW

输出过载水平1.1倍（持续运行）

额泄输出电压360V±3%（三相三线）

额泄频率50HN60HZ

输出电压畸变率<3%（线性负载）

效率

最大效率99.0%

常规数据

1005xl915x835MM

尺寸（宽X高X深）

重量800kg

防护等级IP21

℃〜℃（℃降额）

运行温度范围