电化学储能项目实施方案

上海***厂储能项目实施方案2021年1.项目概况 11.1项目名称 11.2建设内容与规模 11.3建设地点与占地面积 21.4合作方式 31.5业主收益 31.6项目进度安排 32.响应国家节能减排政策与政策支持 42.1节能减排 42.2支持性产业政策 42.3项目意义 5 53.1设计原则 53.2设计规范 54.项目信息概览 74.1用电价格 74.2配电系统 74.3电量统计 85.设计方案 95.1并网接入 5.2电池选型 5.3电池管理系统(BMS) 5.4储能变流单元(PCS) 5.5能量管理系统(EMS) 5.6双向智能电表计量系统 5.7云平台监控系统 5.8动环系统 5.9运行策略 5.10室外安装说明 6.安全性 6.1电气安全 6.2并网符合性 6.3电池安全 6.4供电可靠性 7.消防安全 1上海xxx厂(以下简称业主方)有限公司位于xxx号。xx工业制造企业。图1上海xx储能项目1.1项目名称项目名称：上海xxx储能项目。1.2建设内容与规模建设内容：站房式削峰填谷电化学储能电站项目装机规模：总计2500kW/9660kWh(基于现有数据初步估测的装机量，后期业主用电量增加后，可能适当增加装机量)。21.3建设地点与占地面积进过现场踏勘与初步沟通后，安装地点在厂区东侧的地面空旷处(如图中安装位置所示，放置4-6个集装箱体),占地面积约150m²,其中电池系统集装箱3-5个及1个电气系统集装箱，位置如下图所示。上海信谊药厂有限公司配电室位置安装位置室外安装效果图如下所示：厂区东侧草坪储能系统效果图31.4合作方式业主方无需花费任何费用，仅提供储能系统安装场地即可，后期可享受稳定的电费节省收益。项目由xxx公司建设投资，采用合同能源管理(EMC)方式为业主方建设该储能电站，合作期为20年，或者采用10+10年续期方式。合作期内储能系统运行收益的10%分享给业主方。1.5业主收益电池储能目前在安全性、能量转换效率及经济性等方面均取得了重大突破，在用户侧，储能可发挥的优势包括并仅限于利用峰谷价差进行“削峰填谷”,可根据电力市场化发展和国家政策通过需求侧响应等手段获取额外收益。储能系统总容量为2500kW/9660kWh,两充两放模式运行，每次放电约8123kWh,每日放电量约16246kWh,高峰电价为1.076元/kWh,业主每天可获得收益为8123kWh×(1.076-0.31+1.076-0.648)元/kWh×10%=1940元，考虑储能系统90%使用率(储能系统全年稳定运行330天计，330/365=90%),首年业主可节电收益约32万元。1.6项目进度安排本工程各项进度安排如下表：项目进度时间安排序号时间1生产准备期2现场施工3设备运行调试42.响应国家节能减排政策与政策支持2.1节能减排为贯彻落实国务院关于的节能减排工作，提高国有企业节能减排的工作水平，通过积极推进储能项目建设，利用储能系统完成电能错峰转移的功能，减少了电网用电高峰时段的负荷，填补了用电低谷时段的电能无效利用，极大地提高了社会的整体用电效能。2.2支持性产业政策国家发展和改革委员会2016年颁发《可再生能源发展“十三五”规划》,明确提出推动储能技术在可再生能源领域的示范应用，实现储能产业在市场规模、应用领域和核心技术等方面的突破。国家发展改革委、财政部、科学技术部、工业和信息化部、国家能源局于2017年9月22日联合颁布发改能源〔2017〕1701号《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》,明确指出鼓励在用户侧建设分布式储能系统，鼓励通过配置多种储能提高微电网供电的可靠性和电能质量，完善用户侧储能系统支持政策。对于满足要求的储能系统，电网应准予接入。鼓励和支持国家级可再生能源示范区及其他具备条件的地区、部门和企业，因地制宜开展各类储能技术应用试点示范。在技术创新、运营模式、发展业态和体制机制等方面深入探索，先行先试，总结积累可推广的成功经验。52.3项目意义将储能设施部署在用户侧，可解决电力生产与消费不匹配和电网通道不畅的问题，改变电力“产、运、消”瞬时同步完成的特性，实现消纳清洁能源与满足电力需求的双重目的。储能设施可发挥电力“仓储”功能，改变电力产品的瞬时特性，使新能源发电机组供电稳定、安全，促进新能源技术的发展。当配电网中用户所安装的储能容量总和达到一定时，能有效地延缓配电网增容扩建，提高配电网运行稳定性，减少用电高峰时电能长距离输送所产生的损耗。用户侧储能可为用户平滑负荷、提高供电可靠性、改善电能质量。用户侧储能可实现需求侧管理，减小峰谷负荷差，并带动新型电力消费和交易模式，降低用户的购电费用。3.1设计原则系统的安全稳定运行；系统能源利用效率最高；系统设计符合国家相关设计标准；系统经济运行。3.2设计规范GB51048《电化学储能电站设计规范》GB/T33589《微电网接入电力系统技术规定》6GB/T33592《分布式电源并网运行控制规范》GB/T33593《分布式电源并网技术要求》NB/T32015《分布式电源接入配电网技术规定》《低压配电设计规范》《电气装置安装工程施工及验收规范》GB/T14549《电能质量公用电网谐波》《电能质量电压波动和闪变》《电能质量供电电压偏差》《电能质量三相电压不平衡》GB/T12325《电能质量供电电压允许偏差》GB/T15945《电能质量电力系统频率允许偏差》GB/T24337《电能质量公用电网间谐波统中产生的电压波动和闪烁的限制》GB/T14285《继电保护和安全自动装置技术规程》GB17799.3《电磁兼容通用标准居住、商业和轻工业环境中的发射标准》GB17799.4《电磁兼容通用标准工业环境中的发射标准》《储能用铅酸电池》DL/T821《交流电气装置的接地》DL/T527《静态继电保护装置逆变电源技术条件》DL/T5003《电力系统调度自动化设计技术规程》DL/T5202《电能量计量系统设计技术规程》7NB/T31016《电池储能功率控制系统技术条件》NB/T33014《电化学储能系统接入配电网运行控制规范》NB/T33015NB/T33016《电化学储能系统接入配电网测试规程》NB/T42089《电化学储能电站功率变换系统技术规范》NB/T42090《电化学储能电站监控系统技术规范》NB/T42091《电化学储能电站用锂离子电池技术规范》《电池储能电站技术导则》《民用建筑电气设计规范》以及国家相关行业标准和规范。4.1用电价格业主方目前执行分时用电价格标准(1-10kV大工业用电),跟据2019年上海市最新颁布的用电价格，如下表1所示。类别单位电价(元/kWh)时间段高峰(6h)8:00—11:00;18:00-21:00夏季增加13:00-15:00平段(8h)6:00—8:00;11:00—18:00;21:00—22:00低谷(8h)22:00—次日6:004.2配电系统主进线为10kV,下面配有4台2500kVA变压器和2台1000kVA8配电图如图2所示。2020年底新增的2台1000kVA变压器未在图上示出。TR33AA13AA23AA33AA43AA53AA63AA73AA83A494AA104A494434AA74A464AA54AA44AA34AA24AA1TR42号爱2500KVA3段电署主柜50XVA4段电署轴柜50KVA新练合制剂1AA1段2500A备用开关2500A备用开关630A备用开关630A元油螺杆式空压机400A各母联络柜4000A生活楼630A盛630A两心式冷水机组250万大备用开关2000A新练合制剂大楼2AA1段2500A4段电署辅柜50XVA4段电50KVA2500KVA空压机630A纯水系统备用开关630A机修车间630A式空E应急通道620A生630A片剂4外2A力房3污水处理二620A备用开夫630A心(150万大卡)500A备用开关500A备用开关500A办公楼300A而张仓库300A标主接200A信患化机2002南门卫63A配电所照明62A动力福+互沉屏62A直沉屏乙线DTZ545三相四线智能电能表3130020008413841000558NO.1384100055DTZ545三相四线智能电能表3130020008413841052465NO.1384105246TR224A1244224A2244424A524A624A72443244924A10TR124窄2500KVA2号异烘5000A2坐电50XVA2段电署辅柜50KVA微生态大2AA1段备用开关315A联络柜4000A联络母排药研所底楼动力620A药研所冷冻机组(肿播)300A药研所动力电模620A四半间谅干机630A备用开关2500A微生态大楼1AA1股1段电署辅柜50XVA1壁桂50XVA)号受压器柜2500KVA应急通道信悉化机房1630A肿酒车间开0四车间630k备闸630A施工用电(三一)620A施工用电(总二)620A药研所空调630A四车问动力/照明630A0备用开关备用开关S⁰0备用开关备用开共S00A配电间空调配电箱3药研所底楼消防630A备用开关63A药研所药研所照明GDP1400A动力福配电间东4.3电量统计业主方自2017年-2019年共3年的供电局提供的用电情况，各月的用电量数据如下图4所示。储能项目运行后，甲、乙两条高压进线按照最大线路容量进行申报，即各为5000kVA。9月用电量月用电量17.0117.0317.0517.0717.0917.1118.0118.0318.0518.0718.0918.1119.0119.0319.0519.0719.0919.11图4业主方3年月用电量堆积图5.设计方案储能项目由磷酸铁锂电池单元、电池管理系统(BMS)、储能逆变器(PCS)和能量管理系统(EMS)等组成。储能系统架构图如图6所示。k1云端服务平台用户变压器380V交流母线能源管理系统用户负载电池储能系统工厂处于24小时不间断工作状态，负荷基本平稳，仅由于季节关系影响空调的运行，导致各月总负荷会有变化。工厂2020年7月23日-12月23日的各变压器下负荷的耗能情况如下表1所示。单位：度10月12月1#变压器2#变压器9831903#变压器8061336683806966234#变压器914767673302467548合计2482397表1负荷耗能统计因各负荷点功率较平均，可计算得到各变压器功率平均值如下表单位：kW10月1#变压器2#变压器3#变压器4#变压器总功率表2负荷功率统计业主2020年夏季8月与2020年冬季12月各连续7天的的负荷情况，如下图7负荷曲线所示。负荷点8.10-8.172500.002020-08-1015:29:22总有功功率P2350.00_2000.00_1750.00_1500.00_1250.00_1000.00_750.00500.00250.000.002350.002000.00.1750.00.1500.00_1250.001000.00.750.00500.00250.000.00有抛功YMax[339....15:29:2212:29:2209:29:2206:29:2203:29:2200:29:2221:29:2218:29:2215:29:222500.002020-08-1015:29:222350.00_2000.00.1750.00.1500.001250.001000.00.750.00500.00250.000.002500.02020-12-2115:29:222350.00_2000.00_1750.00_1500.00.1250.00_1000.00750.00500.00250.000.00总有功功率PY[-9999.00]YMax[669...]2350.00总有功功率P2500.002020-12-2115:29:222350.00.2000.001750.001500.001250.001000.00750.00500.00250.000.002020-2000.00_1750.00_1500.00_1250.001000.00750.00500.00250.009:2212:29:2209:29:2206:29:2212:29:2209:29:2206:22-2020-12-2020-12-2020-9:2203:29:2200:29:2221:29:2218:29:2215:29:222-2020-12-2020-12-2020-12-2020-12-2020-12-280.002500.002020-08-1015:29:222500.002350.002000.001750.00_1500.00_1250.001000.00_750.00500.00250.000.002020-12-2115:29:22总有功功率PY[-9999.00]YMax[627..23502000.00_1750.00_1500.00_1250.00_1000.00.750.00500.00250.000.0025Y[-9999.00]Y[-9999.00]2020-12-2020-12-2820-12-2820-12-2420-12-2820-12-2820-12-2820-12-2820-12-28考虑业主负荷的消纳情况，使年有效运行天数达到330天以上，2125kVA)。本项目设计为“两充两放模式”,夜间低谷电价充电，白天第一段电价高峰时段放电3h(8点-11点),11点-18点电价平段充电，夜晚18点-21点第二段电价高峰时段放电3h。储能系统设计装机容量如下表3所示。变压器节点装机功率kW电池容量kWh5#(新增)6#(新增)总装机量表3接入点装机容量5#、6#变压器为新增变压器，暂无负荷数据记录，设计装机规模参考其他节点平均装机规模，即变压器额定容量的21%考虑。现场踏勘数据该2个节点功率各为约300kW,且将于2021年2月投入新的根据用电数据，预估未来各个月份各节点每个接入点的负荷消纳情况如下表4所示：变压器节点装机功率10月11月12月80%90%80%60085%85%6506005#(新增)90%90%90%6#(新增)90%90%90%加权消纳率78.4%87.8%96.4%78.4%天数有效运行天数344.224.324.631.030.031.030.031.031.030.029.927.124.3表4预估有效运行天数5.1并网接入项目拟选择380V低压并网，由6个并网点接入业主380V低压配电柜。储能电池经直流汇流排汇流后接入PCS,经PCS变流后出线电压为380V,后经低压配电柜接入用户变压器380V低压母线。储能系统一期建设在工厂东侧草坪上，约占草坪面积的30%,剩余空间留给二期建设使用，电缆穿过西侧工厂再引入能源站。如下图8黄色粗线所示：电缆走线示意(黄色)安装位置图8安装位置与电缆走线经过现场踏勘，每台变压器下均留有备用开关，可作为储能系统第一期建设的直接接入点，详见下图：1#变压器使用备用开关630A,2#变压器使用备用开关800A,接入点如下图中红框所示：1#变压器使用备用开关2#变压器使用备用开关3#变压器使用备用开关800A,4#变压器使用备用开关800A,接入点如下图中红框所示：3#变压器使用备用开关4#变压器使用备用开关5#、6#变压器位于新的配电室，安装空间充足。电表的安装可在配电柜背面做适当的改造后，增加电表安装横梁等即可，大致位置如下图所示：5.2电池选型从项目的投资、电池寿命、能量转换效率、占地面积等因素综合考虑，选用目前所有电池中最经济和安全的储能电池(磷酸铁锂储能电池)。5.3电池管理系统(BMS)电池管理系统采集单体电压、温度、电池组端电压、电流、SOC等关键参数，具有过充、过放、短路保护功能；通过均衡管理和热管理，保证电池组的一致性、使用寿命和安全性，确保储能系统安全可靠运行。5.4储能变流单元(PCS)储能变流器直流输入侧接蓄电池组，交流输出侧直接或间接接入到交流电网。储能变流器实现电池与电网间的交直流转换，完成两者间的双向能量流动，并对蓄电池支路进行充、放电的控制与管理，实现对电网负荷的“削峰填谷”。储能变流器采用三电平多分支模块化设计，转换效率高、可靠性高、控制策略优，灵活的配置组合方式，系统扩容非常方便，可有效防止多串电池组并联接入时的环流一致性等问题。IGBTIGBT/功率变换器件输入/输出端子00-你性模块辅助电源输出：24V-体输入/输出端子电池输入交流继电器0O00尔传感器母线电容直流熔断器直流侧继电器交流熔断器滤波电容母线电AC输出□-5.5能量管理系统(EMS)采用先进的开放分布式应用环境的网络管理技术，通过对能源数据收集、能量管理、网络分析，对能源系统采取分散控制和集中管理、优化能源调度和平衡指挥系统，实现储能系统的电源管理、放电管理和负荷管理。5.6双向智能电表计量系统电量计量系统使用双向高精度智能电表，能测量所有的常用电力参数，如三相电流、电压，有功、无功功率，电度、谐波等。还具备完善的通信联网功能，可以显示电网对储能系统充电电量和储能系统向电网放电电量。5.7云平台监控系统云平台监测系统具备远程终端(固定和移动)监控功能，具有友好的人机操作界面，可连接到大屏幕，进行示范展示。可实时监测和远程控制储能系统的运行、设置系统运行策略、研究分布式数据采集技术，及整合多系统多协议的通讯。5.8动环系统在电站内配置了动力配电箱、空调、温湿度传感器、烟雾传感器、视频监控、照明、应急照明、消防灭火装置等安全运行及消防减灾装5.9运行策略夜间谷电时段，市电为储能电站充电。白天峰电时段(10点-15点)以及夜晚峰时段(18点-21点),储能电站优先为业主方提供用电，不足部分由市电补充。根据上海市峰谷平用电时段，充放电策略设计如表5所示。表5储能电站充放电策略时段充放电策略充电(根据用电负荷，充电8h)静置放电3h11:00-18:0018:00-21:0021:00-22:00静置5.10室外安装说明储能系统利用厂区东侧的未利用绿地，直接放置预制的集装箱仓用作储能系统室，同时集装箱的外观还可以依据业主的需求做美化处理，外观示意效果图如下所示：6.1电气安全储能系统设有自动断路装置，安全自动装置可进行手动、自动和遥控操作；继电保护和安全自动装置有配网侧和储能侧双向保护功能，且有防止误动和拒动的安全措施。储能变流器(PCS)设置短路保护、极性反接保护、直流过/欠压保护、过电流保护、过温保护、交流进线相序错误保护、通讯故障保护、冷却系统保护和防孤岛保护等，具备动态无功支持、电能质量调节和低电压穿越功能，实现暂态有功出力紧急响应和暂态电压紧急支撑，解决频率波动和电压暂降，具有维持电网稳定的作用。6.2并网符合性根据《电池储能电站技术导则》,储能系统与电网的连接处设置明显的断开点(电网侧设置隔离开关)。EMS系统对储能电站进行能量管理和调度，可以接受上级调度指令，控制储能电站充放电，也可以生成本地智能调度策略，通过EMS均衡处理充放电策略。放电时段EMS控制PCS放电功率，保证不往电网倒送电。6.3电池安全从电池类型的选用和使用环境上考虑：1.选择磷酸铁锂电池，安全性远高于电动汽车使用的三元锂电池。磷酸铁锂材料的热稳定性更好2.电池模组按照汽车级标准(高于工业级标准)要求设计、生产和检测，经过振动、冲击等的严苛试验3.储能电池工作环境远好于汽车动力电池。充放电倍率最大不高于0.5C(远低于汽车的2C);使用环境温度稳定；无振动和冲击等工作环境在监测层面具备完善的保护功能：第一层：BMS实时监测每一块电芯电压、电流以及模组温度，提供多级保护，并将相关信息实时传递给PCS和本地监控，把电芯工作条件严格限制在安全工作区以内第二层：PCS实时监测并控制电池簇端口电压、电流，把电池簇工作条件严格限制在安全工作区以内第三层：本地能量管理系统，实时监测BMS及PCS状态，并根据BMS和PCS上传的信息，判断整个储能系统是否工作在正常条件下，否则直接与电网解列，并将PCS与电池系统隔离、电池簇之间隔6.4供电可靠性为确保配电网络安全稳定运行，同时在10kV进线、储能系统总进线处加负荷跟踪装置，信号传输到能量管理系统(EMS)做负荷跟踪控制。充电时