0.5MW-1MWh集装箱储能系统方案.docx

0.5MWlMWh集装箱储能系统技术方案书目1.储能的应用42 .系统概5-62.1 系统组-52.2 系统特-52.3 系统运行原-63 .系统设7-143.1 储能变流器(PCS)7-83.1.1 储能变流器特点-73.1.2 储能变流器通信方式83.2 电池管理系统(BMS)-9-103.2.1 BMS系统架构-83.2.2 BMS功能说明93.2.3 BMS电池管理系统构成及功能描述103.3 能量管理系统(EMS)10-113.3.1 设备监控模块-103.3.2 能量管理模块103.3.3 告警管理模块113.3.4 报表管理模块113.3.5 平安管理模块113.4 监控系统123.5 消防与空调系统-123.6 电池成套系统12-163.6.1 电芯参数123.6.2 电池PACK及成簇133.6.3 电池组在集装箱内的分布153.7 集装箱系统设计要求-154 .主要设备清单-161.储能的应用图1储能的应用（1）微电网：储能系统独立或与其他能源协作，给负载供电，主要解决供电牢靠性问题。（2）协助新能源并网：有效解决弃风弃光，提高经济效益；削减瞬时功率改变，削减对电网冲击；跟踪安排调度，提高并网可控性；提高发电预料精度，提升并网友好性。（3）需求侧响应：对峰谷电价差和补贴有较大依靠，欧美等发达国家已具备盈利模式，以工商业应用为主，户用储能潜力巨大。（4）电力调频：平均来看，储能调频效果是水电机组的1.7倍，是燃气机组的2.5倍，是燃煤机组的20倍以上。2.系统概述2.1 系统组成图2储能系统拓扑图本系统主要包含：* 储能变流器(PCS)：1台SOOkW离并网型双向储能变流器，在0.4KV沟通母线并网，实现能量的双向流淌。* 磷酸铁锂电池：采纳赣锋3.2V6AH动力电池，4P3S模组成240串768V电池簇，单个集装箱4簇共约1.05MWh能量。* EMS&BMS：依据上级调度指令完成对储能系统的充放电限制、电池SOC信息监测等功能。* 集装箱：1个30英尺集装箱组成一个0.5MW/IMWh的储能系统。系统特点(1)本系统主要用于峰谷套利，同时可作为备用电源、避开电力增容及改善电能质量。(2)储能系统具备完善的通讯、监测、管理、限制、预警和爱护功能，长时间持续平安运行，可通过上位机对系统运行状态进行检测，具备丰富的数据分析功能。(2)BMS系统即跟EMS系统通信汇报电池组信息，也跟PCS采纳RS485总线干脆通信，在PCS的协作下完成对电池组的各种监控、爱护功能。(3)常规0.2C充放电，可离网或并网工作。表1系统参数表序号参数参数值备注1额定功率0.5MW/2额定容量IMWh/3直流电压范围600V900V/4系统平均效率86%/5湿度70%RH/6防护等级IP54/7耐盐雾性600h/8消防系统七氟丙烷/9允许最高海拔2000m/10集装箱尺寸30英尺高柜2.3系统运行策略储能系统接入电网运行，可通过储能变流器的PQ模式或下垂模式调度有功无功，满意并网充放电需求。电价峰时段或负荷用电高峰期时段由储能系统给负荷放电，既实现了对电网的削峰填谷作用，又完成了用电高峰期的能量补充。O储能变流器接受上级电力调度，依据峰、谷、平常段的智能化限制，实现整个储能系统的充放电管理。储能系统检测到市电异样时限制储能变流器由并网运行模式切换到孤岛（离网）运行模式。储能变流器离网独立运行时，作为主电压源为集装箱本地负荷供应稳定电电压和频率，确保其不间断供电。3.系统设备介绍3.1 储能变流器（PCS）储能变流器功能（I）有功功率限制功能，PCS储能装置可依据储能系统运行限制系统指令限制其有功功率输出。为实现有功功率调整功能，电池储能系统能接收并实时跟踪执行储能系统运行限制系统发送的有功功率限制信号，依据储能系统运行限制系统限制指令等信号自动调整有功输出，输出有功功率与设置值偏差不超过3%o（2）电压/无功调整功能，PCS储能装置可依据储能系统运行限制系统限制指令等信号实时跟踪调整无功输出，其参数为无功功率、功率因数等参数可由储能系统运行限制系统远程设定。（3）离网V/F限制功能，PCS储能装置在离网模式下，具备电压和频率的调整功能，能够自动设定额定电压和额定频率启动和运行，也可接收外部电压给定指令和频率给定指令进行电压和频率的调整。（4）PCS依据负载的大小进行动态调整的相应时间：100ms（依据客户需求可单独定制）；（5）保网检测相应时间：40ms（依据客户需求可单独定制）；（6）防孤岛检测相应时间：20ms（依据客户需求可单独定制）。工作电i三范国500-85OV大直总功率55OkW果大漪电流110QA交JHtIa定55等50OkVV大交灌力耶55OkVA最大交没电次1008A最大总谐波失JK<3%（。厚时）目定电用电压315V允许电网电在范网252-362VBl定电网域零5OHZ/60HZ允许电网赎率花图45-55HZ/55-65HZ颤足坛等因敢>0.99wws三a无切率团数可调范网0.9（超前）-0.9（网后）里立迪受电压波至里315V±3%（三相三税）辕立送会出电三笑UflE<3%（法性负我；不平鬣负我能力100%娃立在殳电£过渡登工至攫10%以内（3fiftft0<=>1%）大求率98.2%筑规依据W寸；宽X盲X宗，1606X2034X860mmSfl130OKg三行;£1K范男-30-+5SX：停机自髭电<80W冷方K防护等领IP21相对湿度0-95%,无冷疑遢需碰600Om（>400On展解版）显示馨«3»调度通讯方式RS45.EthernetRS485.CAN遢僖府仪IECIOaMOdbUSTCP/ModbusRTU证个CQC.TUVG59、BDEW.CSASC500T1.储能逆变器产品特点Hfi？ww3HKsg.fi三ars三S三三可以R蓄电洞工电口2三ws三:黑网带10O三将不4式负武井旦抗冲击生渤助小图3500KW型储能变流器储能变流器通讯方式（1）以太网通讯方案若单台储能变流器通讯，可干脆用网线将储能变流器的RJ45端口与上位机的RJ45端口相连，通过上位机监控系统对储能变流器进行监控。（2）RS485通讯方案在标准的以太网MoDBUSTCP通讯的基础上，储能变流器还供应了可选的RS485通讯方案,它采纳的是MODBUSRTU协议，利用RS48VRS232转换器与上位机通讯，通过能量管理监控系统对储能变流器进行监控。（3）与BMS通讯通讯方案储能变流器可通过上位机监控软件与电池管理单元BMS通讯，能够监控蓄电池的状态信息，同时也能够依据蓄电池的状态对蓄电池进行报警及故障爱护，提高电池组的平安性。BMS系统时刻监控着电池的温度、电压、电流信息，BMS系统与EMS系统通信，也与PCS干脆通过RS485总线通信实现实时的电池组爱护动作。BMS系统的温度报警措施分三级，初级热管理通过温度采样和继电器限制的直流风扇实现，当检测到电池模组内温度超过限制时集成于电池pack内部的BMS从控模块会启动风扇散热。其次级热管理信号预警后BMS系统会与PCS设备联动，限制PCS的充放电电流（详细爱护协议开放，客户可以提要求更新）或者停止PCS的充放电行为。第三级热管理信号预警后BMS系统将切断该组电池的直流接触器以爱护电池，该组电池对应PCS变换器停止工作。3.2 电池管理系统（BMS）3.2.1 拓扑图储能系统由1个30英尺加高集装箱组成，每台集装箱储能电池接入PCS的直流测，累计由4组电池组成PCS直流侧的电池单元。储能系统为每个集装箱电池配置BMS系统，BMS包括三层架构，分别是BMU、BCMUsBAMSo图4BMS拓扑图3.2.2 BMS功能说明电池管理系统是由电子电路设备构成的实时监测系统，有效地监测电池电压、电池电流、电池簇绝缘状态、电SOC、电池模组及单体状态（电压、电流、温度、SOC等），对电池簇充、放电过程进行平安管理，对可能出现的故障进行报警和应急爱护处理，对电池模块及电池簇的运行进行平安和优化限制，保证电池平安、牢靠、稳定的运行。3.2.3 BMS电池管理系统构成及功能描述电池管理系统由电池管理单元ESBMM、电池簇管理单元ESBCM、电池堆管理单元ESMU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及上报，故障告警、上传和存储，电池爱护，参数设置，主动均衡，电池组SOC定标和与其它设备信息交互等功表2BMS参数表序号参数参数值备注1工作电源DCIM4V/2均衡方式被动均衡/3电压采集精度0.2%/4电流采集精度0.5%/5温度采集精度loC/6绝缘电阻检测精度5%/7SOC偏差5%/8电压采集周期200ms/9电流采集周期100ms/10温度采集周期100ms/11电压均衡平衡度±50mv/12爱护过充、过放、过温、短路爱护定值可设定13通信方式以太网、CAN、RS485/14通信协议modbus/15限制系统响应时间200ms从收到指令到实现指令任务3.3 能量管理系统(EMS)能量管理系统是储能系统的最上层管理系统，主要对储能系统和负荷进行监控，数据分析。基于数据分析结果生成实时调度运行曲线。依据预料调度曲线，制定合理的功率安排。电池堆PCS状杰I娃电E：756.50V坡申,流：30.OOA姓S3：n.3«堆SCH:57.6X堆功率：22.70H单次充电量：161.J1.kVh可充电量：2203.5Nb单次放日,呈：1.9Idrh可放电量：2957.4NhMil充电量：1©1.lkVh累计取耳里：1。Hh:组3特机区域4组电E：712.OOV组电潦：0.00A组功至：O.OOkV组S3：57.3«组SOH：57.6«可充电量：550.9kVh可放国量739.4k¥b组端列表<>单次充电量：29.9kWh环境国度：24.0t：单次放电量：0.0klh单温度早均：31.8U里H充电量：29.9klh至温度后大：330*48.5七累计放电量：0.0k»h单温度最小：Oolin5.1*0单电压平均：1.769V单SCIC五均：57.3%单电压最K：336,1.936V单SQC最大：078ff98.O*单单H最，：001”.GOlV半SOC最小：079420.0%图5能量管理EMS界面示意图3.3.1 设备监控设备监控是查看系统中设备实时数据的模块，以组态或列表的方式查看设备的实时数据，并可通过该界面对设备进行限制和动态配置。3.3.2 能量管理能量管理模块是依据负荷预料结果，结合运行限制模块实测数据和系统分析模块分析结果，确定储能/负荷的协调优化限制策略。主要包含能量管理、储能调度、负荷预料、购售安排和管理策略.能量管理系统能在并网和离网模式下运行，能实行24小时长期预料调度、短期预料调度和实时经济调度，不仅保证用户供电牢靠性，还提高了系统的经济性。3.3.3 事务告警系统应支持多级告警（一般告警、重要告警、紧急告警），各种告警门限值参数、阈值可设置，各级告警指示灯的颜色和声音报警频率、音量应能依据告警级别自动调整，当告警发生时均应刚好自动提示告警，显示告警信息，并供应告警信息的打印功能。告警延时处理，系统应具有告警延时和告警复原延时设置功能，告警延时时间可由用户设定。在告警延时范围内告警消退时，将不上送告警；在告警复原延时范围内告警再次产生时，将不产生告警复原信息。33.4 报表管理供应查询、统计、整理和打印有关设备数据统计功能，以及实现基础报表软件的管理。监控管理系统具有将各类历史监测数据、告警数据和操作记录等（以下简称性能数据）保存在系统数据库或外置存储器的功能。监控管理系统应能以直观的形式对性能数据进行显示，并能对收集的各性能数据进行分析，检测异样状态。统计和分析结果应能以报表、曲线图、直方图和饼状图等方式显示。监控管理系统应能定期供应被监控对象的性能数据报告，应能产生规定的各种统计资料、图表、日志等，并能够打印。33.5 5平安管理监控管理系统应具有系统操作权限的划分和配置功能，系统管理员可增删下级各级操作人员并依据需求安排适当的权限。当操作人员取得相应权限时，方可进行相应操作。3.4 监控系统监控系统采纳市场成熟的多路视频平安监控完整覆盖集装箱内操作空间与重点设备视察间，支持不小于15天的视频数据。监控系统要对集装箱内的电池系统进行消防、温湿度、烟雾等监控，并依据状况进行相应的声光报警。图6监控拓扑3.5 消防与空调系统集装箱柜内分为设备舱和电池舱两部分。电池舱采纳空调制冷，相应消防措施为无管网七氟丙烷自动灭火系统；设备舱为强制风冷，配备常规干粉灭火器。七氟丙烷是无色、无味、无污染气体，且不导电、不含水，不会对用电设备造成损害，灭火效率高、速度快。3.6 电池成套系统电芯主要参数表386AH电芯参数表No.参数产品规格条件2.1.1标准容量90.9Ah2.5-3.65V,43A放电电流，新电池状态2.1.2最小容量87.0Ali2.5-3.65V,43A放电电流，新电池状态2.13工作电压2.5-3.65VNA2.1.4电池内阻（IKHz）0.34m。新电池50%SOC状态2.1.5电池平均内阻（IKHz）0.30mQ新电池50%SOC状态2.1.6出货容量40%SOC的充电状态（2344Ah）NA2.1.7工作温度（充电）0-5OC参考第22节2.1.8工作温度（放电）-30-50C参考第2.3节2.1.9电池重量2.25KgN.A.3.6.2 电池PACK及成簇X40=表4电池PACK及成簇（单个集装箱）类型型号/参数最低电压最高电压额定电压能量kwh数量电芯86AH2.83.63.20.2753840模组4P3S8.410.89.63.3320电池箱4P6S16.821.619.26.6160电池簇4P240S672864768264.14系统4P240S*46728647681056.71图8PACK成族3.6.3 电池组在集装箱内的分布本项目采纳30英尺加高型集装箱，中间通过隔热层分为配电室与电池室，其中电池室包含电池架、消防柜、BMS限制柜、空调与照明、烟感等。配电室含室1台500KWPCS、EMS配电柜、消防限制室等。3.7 集装箱系统设计要求（1）集装箱内每个舱内至少配置1盏应急照明灯，一旦系统断电，箱式储能系统内的应急照明灯马上投入运用。日常运维门上方设置防护等级不低于IP54的夜间照明设备，该夜间照明设备通过配电柜内部的单组配电断路器独立供电，断路器可以手动关闭。（2）集装箱供应焊接固定方式。焊接点与整个集装箱系统的非功能性导电导体牢靠连通，同时，集装箱以铜排的形式向用户供应2个符合相关标准要求的接地点，接地点与整个箱式储能系统的非功能性导电导体形成牢靠的等电位连接。（3）集装箱箱顶配置连接牢靠的高质量防雷系统，防雷系统通过接地扁钢或接地圆钢连接至集装箱系统给用户供应的2个的接地铜排上，接地系统中导体的有效截面积不小250mm2o（4）集装箱系统具备良好的防腐、防火、防水、防尘（防风沙）、防震、防紫外线等功能，保证集装箱系统20年内不会因腐蚀、防火、防水、防尘和紫外线等因素出现故障。主要设备清单表5主要设备清单序号名称数量品牌备注1电芯数量3840个XX单体3.2V86Ah2电池管理系统BMS1套/3500KWPCS1台/或250KW机型4BMS限制柜1个/5电池架8个/630英尺集装箱1个/加高型7能量管理系统EMS1套/或集成为1套8配电柜1个/