储能电站项目技术方案指导.docx
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1、储能电站项目技术方案指导工商业储能集装箱a.储能一体柜:PCS系统(全称为PowerConversionSystem,即储能变流器,又称双向储徒逆变器,是光伏储矩系统的关键设备之一。)、EMS系统(全称坦EnergyManagementSystem,即矩源管理系统C它建一个集成了多种技术和方法的系统,用于监控、控制、优化和分析能源的使用和消耗)、温度控制系统、消防控制系统、电池、高压盒。b.工商业储能集装箱:BMS系统(全称是BatteryManagelnentSyStem,即电池管理系统。它是动力电池系统的“大脑”)、PCS系统、EMS系统、储能电池、散热系统、门禁系统、消防系统。目录1 .
2、概述22 .设计标准23 .储能电站(配合光伏并网发电)方案43.1 系统架构43.2光伏发电子系统63.3储能子系统63.3.1储能电池组83.3.2电池管理系统(BMS)103.4并网控制子系统133.5储能电站联合控制调度子系统144.储能电站(系统)整体发展前景161概述a.大容量电池储能系统在电力系统中的应用已有20多年的历史,早期主要用于孤立电网的调频、热备用、调压和备份等。电池储能系统在新能源并网中的应用,已开展了一定的研究。上世纪90年代末在IMW的光伏电站和2MW的风电场分别配置了容量为1.2MWh的电池储能系统,提供削峰、不中断供电和改善电能质量功能。从2003年开始,在3
3、0.6MW风电场安装了6MW6MWh的全钢液流电池(VRB)储能系统,用于平抑输出功率波动。2009年电网将600kW200kWh锂离子电池储能系统配置在东部一个IlKV配电网STATCOM中,用于潮流和电压控制,有功和无功控制。b.总体来说,储能电站(系统)在电网中的应用目的主要考虑“负荷调节、配合新能源接入、弥补线损、功率补偿、提高电能质量、孤网运行、削峰填谷”等几大功能应用。比如:削峰填谷,改善电网运行曲线,通俗一点解释,储能电站就像一个储电银行,可以把用电低谷期富余的电储存起来,在用电高峰的时候再拿出来用,这样就减少了电能的浪费;此外储能电站还能减少线损,增加线路和设备使用寿命;优化系
4、统电源布局,主要体现在:科学安全,建设周期短;少资源消耗等方面。发电;输电士工WE7,7输电变电站VIIT11MIUlTON.,健电此一It第电站负荷调节、平清新傩海弥补线揭改善电能质量。而储能电站的绿色优势则绿色环保,促进环境友好;集约用地,减配电用电It饕必、fer1J-4配电变电站V用户例管理筵电部“健或功率扑然、极高稳定住应急能源、削峰填谷2设计标准GB21966-2008锂原电池和蓄电池在运输中的安全要求GJB4477-2002锂离子蓄电池组通用规范QC/T743-2006电动汽车用锂离子蓄电池GB/T12325-2008电能质量供电电压偏差GB/T12326-2008电能质量电压波
5、动和闪变GB/T14549-1993电能质量公用电网谐波GB/T15543-2008电能质量三相电压不平衡GB/T2297-1989太阳光伏能源系统术语D1./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量度继电器和保护装置第27部分:产品安全要求D1./T478-2001静态继电保护及安全自动装置通用技术条件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
6、设备和控制设备第1部分:总则D1./T5429-2009电力系统设计技术规程D1./T5136-2001火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程D1./T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合D1./T6217997交流电气装置的接地GB50217-2007电力工程电缆设计规范GB2900.117988蓄电池名词术语IEC61427-2005光伏系统(PVES)用二次电池和蓄电池组一般要求和试验方法Q/GDW564-2010储能系统接入配电网技术规定QC/T743-2006电动汽车用锂离子蓄电池GB/T18479-2001地面用光伏(PV)发电系统概述和导则GB/T19939-200
7、5光伏系统并网技术要求GB/T20046-2006光伏(PV)系统电网接口特性GB/T178830.2S和0.5S级静止式交流有功电度表D1./T448能计量装置技术管理规定D1./T614多功能电能表D1./T645多功能电能表通信协议D1./T5202电能量计量系统设计技术规程SJ/T11127光伏(PV)发电系统过电压保护导则IEC61000-4-30电磁兼容第4-30部分试验和测量技术电能质量IEC60364-7-712建筑物电气装置第7-712部分:特殊装置或场所的要求太阳光伏(PV)发电系统3储能电站(配合光伏并网发电)方案3.1 系统架构在本方案中,储能电站(系统)主要配合光伏并
8、网发电应用,因此,整个系统是包括光伏组件阵列、光伏控制器、电池组、电池管理系统(BMS)V逆变器以及相应的储能电站联合控制调度系统等在内的发电系统。系统架构图如下:光伏组件储能电站(配合光伏并网发电应用)架构图光伏组件光伏控制器铁锂电池组并网逆变器电能表a.光伏组件阵列利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为电能,然后对锂电池组充电,通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电;b.智能控制器根据日照强度及负载的变化,不断对蓄电池组的工作状态进行切换和调节:一方面把调整后的电能直接送往直流或交流负载。另一方面把多余的电能送往蓄电池组存储。发电量不能满足负载需要时,控制器把蓄电池的电能送往负载,保
9、证了整个系统工作的连续性和稳定性;c.并网逆变系统由几台逆变器组成,把蓄电池中的直流电变成标准的380V市电接入用户侧低压电网或经升压变压器送入高压电网。d.锂电池组在系统中同时起到能量调节和平衡负载两大作用。它将光伏发电系统输出的电能转化为化学能储存起来,以备供电不足时使用。3.2 光伏发电子系统(在光伏发电系统查询)3.3 储能子系统以太网通讯口:直流汇流柜磷酸铁锂电池组BUMS硝酸铁锂电池组a. PCS:全称为PoWerConversionSystem,即储能变流器,又称双向储能逆变器,是光伏储能系统的关键设备之一。它连接蓄电池组和电网(或负荷)之间,是实现电能双向转换的装置。具体来说,
10、PCS可以将蓄电池的直流电逆变成交流电,输送给电网或给交流负荷使用;同时,它也可以将电网的交流电整流为直流电,给蓄电池充电。PCS在光伏储能系统中具有多种作用:D当太阳能电池板产生的电能超过需求时,多余的电能可以被储存到电池储能单元中;在电能需求高峰期,电池储能单元可以提供电能以支持电网的运行。2) PCS可以根据电网的运行情况和电力市场的需求,实时调整电池的充放电策略,以达到调峰填谷、提高电力质量等目的。这不仅可以降低电网的运行成本,还可以提高电力系统的稳定性。3) PCS具有快速响应和调节能力,可以在电网发生故障时提供紧急支援。例如,当电网出现电压波动或频率失常时,PCS可以迅速调整电池的
11、充放电策略,提供稳定的电能以支持电网的运行。4) PCS可以通过双向变流器将电池的直流电转换为交流电,或者将电网中的交流电转换为直流电,这有助于提高电能的质量,减少谐波和电压波动对电网的影响。5) PCS的应用还有助于减少化石能源的消耗和温室气体的排放,实现节能减排的目标。PCS的组成包括功率、控制、保护、监控等软硬件电部分。按其结构,PCS可以分为单相机和三相机。单相PCS通常由双向DC-DC升降压装置和DC/AC交直流变换装置组成,直流端通常是48Vdc,交流端220Vac三相机则分为两种,小功率三相PCS由双向DC-DC升降压装置和DC/AC交直流变换两级装置组成,大功率三相PCS由DC
12、/AC交直流变换一级装置组成。总的来说,PCS是光伏储能系统中的核心设备之一,它的作用是实现电能的双向转换,提高电力系统的稳定性和电能质量,同时还具有节能减排的优点。b. BMS:全称是BatteryManagementSystem,即电池管理系统。它是动力电池系统的“大脑”:DBMS的主要功能是智能化管理及维护各个电池单元,防止电池出现过充和过放,能够有效延长电池的使用寿命。同时,它也负责监控电池的状态,确保电池的安全运行。2)BMS通过精确测量单体电池的电压和温度,进行电池组的均衡管理,避免产生热失控、电池鼓胀、燃烧甚至爆炸等安全隐患。3)在新能源汽车领域,BMS负责收集电池的温升、电压、
13、内阻的实时数据,并根据这些数据判断电池当前状态,为整车系统提供电池剩余容量,为电池维护提供决策依据。4)电池管理系统主要由数据采集、电池状态监测、电池安全管理和能量控制管理等模块组成。 数据采集模块负责采集电池组中的单体电池电压、总电压、总电流和温度等信息,并将这些信息发送至控制模块进行处理。 电池状态监测模块通过采集的数据,计算电池的荷电状态(SOC)健康状态(SOH)等功能,并对电池的安全性进行监测和预警。 电池安全管理模块负责监控电池的安全性,包括过充、过放、过温等安全项目,及时发现并处理安全隐患。能量控制管理模块根据车辆和电池的状态信息,对电池的充放电进行智能管理,提高电池的能量利用效
14、率和延长电池寿命。总的来说,BMS是动力电池系统中不可或缺的一部分,它通过对电池的智能化管理,确保了电池的安全、稳定和高效运行,为新能源汽车的发展提供了重要的技术支持。C.EMS:全称是EnergyManagementSystem,即能源管理系统。它是一个集成了多种技术和方法的系统,用于监控、控制、优化和分析能源的使用和消耗。EMS的目标是帮助组织提高能源效率、降低能源成本并减少对环境的影响。在EMS中,主要集成了以下几方面的功能和技术:D能源监控:EMS可以实时监控各种能源的使用情况,包括电力、燃气、水等。这可以帮助组织了解其能源消费的模式和趋势,并找出可能存在的问题和改进点。2)能源控制:
15、通过EMS,组织可以对其能源使用进行更精细的控制。例如,可以根据实际需要调整设备的运行状态、调整照明系统的亮度等,以减少能源浪费。3)能源优化:EMS可以通过数据分析和算法优化能源的使用。例如,可以预测未来的能源需求,并据此调整能源供应策略,以实现能源的最优配置。4)能源分析:EMS可以生成各种能源使用报告和分析,帮助组织了解其能源使用的详细情况,包括哪些设备或部门使用了最多的能源、哪些能源使用模式是最有效的等。总的来说,EMS是一个综合的、全方位的能源管理解决方案,它可以帮助组织更有效地管理其能源使用,提高能源效率,降低能源成本,并减少对环境的影响。在能源日益紧张和环境问题日益严重的今天,E
16、MS对于组织的可持续发展具有重要的意义。3.3.1储能电池组a.电池选型原则作为配合光伏发电接入,实现削峰填谷、负荷补偿,提高电能质量应用的储能电站,储能电池是非常重要的一个部件,必须满足以下要求:1)容易实现多方式组合,满足较高的工作电压和较大工作电流;2)电池容量和性能的可检测和可诊断,使控制系统可在预知电池容量和性能的情况下实现对电站负荷的调度控制;3)高安全性、可靠性:在正常使用情况下,电池正常使用寿命不低于15年;在极限情况下,即使发生故障也在受控范围,不应该发生爆炸、燃烧等危及电站安全运行的故障;4)具有良好的快速响应和大倍率充放电能力,一般要求570倍的充放电能力;5)较高的充放
17、电转换效率;6)易于安装和维护;7)具有较好的环境适应性,较宽的工作温度范围;8)符合环境保护的要求,在电池生产、使用、回收过程中不产生对环境的破坏和污染;b.主要电池类型比较表1:几种电池性能比较钠硫电池全钢液流电池磷酸铁锂电池阀控铅酸电池现有应用规模等级100kW34MW5kW6MWkWMWk旷MW比较适合的应用场合大规模削峰填谷、平抑可再生能源发电波动大规模削峰填谷、平抑可再生能源发电波动可选择功率型或能量型,适用范围广泛大规模削峰填谷、平抑可再生能源发电波动安全性不可过充电;钠、硫的渗漏,存在潜在安全隐患安全需要单体监控,安全性能已有较大突破安全性可接受,但废旧铅酸蓄电池严重污染土壤和
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