储能系统方案

可编辑word文档序号术语定义1单体蓄电池，Cell由电极和电解质组成，构成蓄电池组的最小单元，能将所获得的电能以化学能的形式贮存并将化学能转为电能的一种电化学装置。2电池模块,BatteryModule用电气方式连接起来的用作能源的两个或者多个单体蓄电池。3电池簇,BatteryCluster由若干个电池模块串联，并与电路系统相联组成的电池系统，电路系统一般由监测、保护电路、电气、通讯接口及热管理装置等组成。4电池堆,BatteryArray由连接在同一台能量转换系统（PCS）上的若干个电池簇并联而成的可整体实现功率输入、输出的电池系统，并受后台监控系统控制。5电池管理系统,BatteryManagementSystem,BMS用于对蓄电池充、放电过程进行管理，提高蓄电池使用寿命，并为用户提供相关信息的电路系统的总称，由BMU、MBMS和BAMS等管理单元组成，可根据储能系统配置选用两层或三层架构。6电池管理单元,BatteryManagementUnit,BMU具有监测电池模块内单体电池电压、温度的功能，并能够对电池模块充、放电过程进行安全管理，为蓄电池提供通信接口的系统。BMU是电池管理系统（BMS）的最小组成管理单元，通过通信接口向电池簇管理系统（MBMS）提供电池模块内部信息。7电池簇管理系统,MainBatteryManagementSystem,MBMS是由电子电路设备构成的实时监测与管理系统，有效地对电池簇充、放电过程进行安全管理，对可能出现的故障进行报警和应急保护处理，保证电池安全、可靠、稳定的运行。MBMS是电池管理系统的中间层级，向下收集电池管理单元（BMU）信息，并向上层电池堆管理系统（BAMS）提供信息。8电池堆管理系统,BatteryArrayManagementSystem,BAMS是由电子电路设备构成的实时监测与管理系统，对整个储能电池堆的电池进行集中管理，保证电池安全、可靠、稳定的运行。BAMS是电池管理系统的最高层级，向下连接接电池簇管理系统（MBMS）。9电池荷电状态,StateofCharge,SOC电池当前实际可用电量与额定电量的比值。10电池健康状态,StateofHealth,SOH电池当前可充放电总电量与额定电量的比值。11能量转换系统PowerConversionSystem,PCS实现电池与交流电网之间双向能量转换的装置，其核心部分是由电力电子器件组成的换流器。12后台监控系统,SupervisoryControlAndDataAcquisition,SCADA对储能系统、外部电网、负载进行监测和协调控制的系统平台，由BAMS或MBMS（二层构架时）与其进行通信，完成储能电池堆的信息传输和后台控制。可编辑word文档储能系统技术方案1、方案简介储能系统（EnergyStorageSystem，简称ESS）是一个可完成存储电能和供电的系统，具有平滑过渡、削峰填谷、调频调压等功能。可以使太阳能、风能发电平滑输出，减少其随机性、间歇性、波动性给电网和用户带来的冲击；通过谷价时段充电，峰价时段放电可以减少用户的电费支出；在大电网断电时，能够孤岛运行，确保对用户不间断供电。储能系统是电力系统“采-发-输-配-用-储”的重要组成部分，是构建新能源微电网的基础。系统中引入储能环节后，可以有效地实现需求侧管理，消除昼夜间峰谷差，平抑负荷，不仅可以更有效地利用电力设备、降低用电成本，还可以促进可再生能源的应用，也可作为提高系统运行稳定性、参与调频调压、补偿负荷波动的一种有效手段。可编辑word文档2、储能系统架构储能系统包括锂离子电池、BMS系统、PCS系统、EMS系统等。其中，电池模组采用模块化设计，由若干电池串并联组成。每个电池模组配置一个电池管理单元，对单体电池的电压、温度等参数进行监测；储能系统架构图2.1电池根据市场情况，储能电池选择为磷酸铁锂电池，磷酸铁锂电池具有一定的优势。1)长循环寿命由于风光资源的不确定性、间歇性，蓄电池经常处于部分荷电状态（PSOC）模式下运行。电池在这种状态下经常处于过充或欠充状态，可编辑word文档尤其是欠充状态会导致电池寿命提前终止，磷酸铁锂电池使用年限达到15年，循环次数4500次以上。2)高能量转换效率储能电池经常处于充放电循环，电池的能量转换效率高低对规模储能电站的经济性好坏有决定性的影响。磷酸铁锂电池改善了电池部分荷电态（PSOC）模式下的充电接受能力，充电接受能力较普通电池提升40%以上，使电池具有了优异的充放电效率（97%以上），整个储能电站的能量转换效率可达到90%以上。3)经济性价比寿命期内性价比是评估储能技术是否可行的一项重要指标。磷酸铁锂电池既保持了电池高能量密度，又具有快速充放电、循环寿命长、价格低等优势，收益/投资比可达2.0；相比铅碳电池、管式胶体电池、三元锂电池相比，具有更低的成本及更高的性价比，可有效的降低储能电站运行成本。4)系统安全可靠性储能电站具有较高的安全可靠性要求，磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。工作温度范围宽广（-20C--+75C），有耐高温特性磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。可编辑word文档电芯基本信息电芯基本信息电芯种类宁德时代磷酸铁锂储能电芯标称电压3.2V标称容量271Ah工作温度充电:0℃~55℃放电:-20℃~55℃重量约5.47公斤尺寸(厚×宽×高)71.5mm*173.9mm*207.3mm电池组基本信息电池模组基本信息电芯排布1并14串标称电压44.8V标称容量12.14KWh(@25℃,0.5C/0.5C)工作温度充电:0℃~55℃放电:-20℃~55℃重量约143公斤尺寸(宽×深×高)516mm*690mm*234mm可编辑word文档电箱基本信息电箱基本信息电柜排布16个电箱串联标称电压716.8V标称容量194.25KWh(@25℃,0.5C/0.5C)工作温度充电:0℃~55℃放电:-20℃~55℃重量约1800公斤尺寸(宽×深×高)1200mm*725mm*2300mmSBMS1个控制箱1个可编辑word文档2.2电池管理系统（BMS）根据系统通信能力和系统安全性，电池管理系统采用三层架构，系统基本构架如图：BAMS250KWPCSMBMS1电池组1.1（4P/12S）电池组1.2（4P/12S）电池组1.4（4P/12S）电池组1.3（4P/12S）电池组1.17（4P/12S）BMU1.1BMU1.2BMU1.4BMU1.3BMU1.17CANBUS电流检测熔断隔离断路器MBMS8电池组8.1（4P/12S）电池组8.2（4P/12S）电池组8.4（4P/12S）电池组8.3（4P/12S）电池组8.17（4P/12S）BMU8.1BMU8.2BMU8.4BMU8.3BMU8.17CANBUS电流检测熔断隔离断路器RS485主接触器主接触器CANBUS以太网监控系统熔断器熔断器电池管理系统通讯拓扑示意图从控采集每组单体电压、温度。主控通过通讯获取从控数据，以及采集电压、电流等。BMS具有以下功能：（1）电池模拟量高精度监测功能BMU层面，实时检测单模组电压。MBMS检测电池簇充放电电流，系统总压，系统绝缘等。（2）SOC估算通过电流积分，实现基本SOC估算。配合充满与放空校正功能，可编辑word文档有效提高SOC精准度。另外，在BAMS的管理下单独完成容量标定和SOC标定。通过自身算法，得出经校正后的最新电池系统容量和SOC标定值，并以此做为后续电池充放电管理的依据，经此得出的SOC值误差小，同时在长时间累积过程中会避免SOC误差放大的现象。（3）电池系统报警以及保护功能电池管理系统在电池系统出现电压、电流、温度等模拟量出现超过安全保护门限的情况时，将进行故障隔离，将问题电池簇退出运行，同时上报保护信息，并在本地进行显示。（4）充、放电管理系统运行时，实时监测每个单体电压以及电池包温度，当单体电压达到最大充电电压时，BMS强制切断继电器，对电池进行保护；当单体电压低于最低放电电压时，BMS强制切断继电器，对电池进行保护；（5）均衡功能本电池管理系统使用被动均衡策略，能够很好得维护电池组的一致性。（6）运行参数设定功能（接入调试上位机后可进行设定）本电池管理系统提供本地对电池管理系统的各项运行参数进行修改。参数设定项目包括：单体电池充电上限电压单体电池放电下限电压电池运行最高温度可编辑word文档电池运行最低温度电池簇过流门限电池短时温升过快门限（7）故障运行模式当系统电池组存在部分组电池故障，需要拆卸部分电池进行维护时，可关闭故障组电池组MBMS高压盒低压供电，对系统进行重新上电后，系统自检进入故障运行模式，通过功率限制，限制电流。可确保部分需要维修时，不会因电池维修，系统长时间不能运行。当电池组组间总压压差过大时，可通过上位机，强制控制部分组继电器吸合，手动控制PCS对电池组进行整组小电流充放电，达到减小压差功能。便于现场维护。（8）系统运行状态显示本电池管理系统能够在本地对电池系统的各项运行状态进行显示包括（接入调试上位机后可进行设定）：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簇电流/SOC/SOH查询及显示告警信息显示其他异常信息显示电池系统容量标定及SOC标定可编辑word文档BMS基本技术参数BMS基本技术参数序号项目规格备注1系统电源DC24V2单电芯电压检测范围(V)0V～5V3单电芯电压检测精度(mV)±5mV4温度检测范围(°C)-40°C～85°C5温度检测精度(°C)±1°C6总电压检测范围(V)0V～1000V7总电压检测精度(%)1%FSR8绝缘检测支持最高电压1200V，检测误差小于10%9电流检测范围（A）-300A-300A10电流检测精度(%)1.0%FSR11SOC精度(%)6%12均衡电流(A)100mA14通讯方式CAN或48515显示工业显示屏16指示灯，蜂鸣器报警具备红绿指示灯以及蜂鸣器报警17保护包括：过充、过放、超温、短路等保护，且保护定值可整定2.3储能变流器（PCS）2.3.1储能变流器功能简介储能系统中，储能变流器除了双向逆变功能外，同时可以进行实现支撑电网，保证电网系统的稳定运行，提供抗短时冲击能力，平滑供电，储能，削峰填谷。设备拓扑采用三电平设计，相比较于两电平拓扑，三电平拓扑能够提高开关频率、转换效率和系统稳定性，降低输出谐波、开关损耗和变流器体积。2.3.2储能变流器选型设计电池设计输入电压范围为：604.8V-806.4V可编辑word文档储能变流器电路主拓扑如图：L1L2L3N三相隔离变压器交流断路器Q交流防雷器+INn-PCS-AC1PCS-ACn负载侧直流断路器Qn+IN1-直流断路器Q1n=1-8储能变流器系统拓扑500kW储能变流器参数产品型号PWS1-500K直流侧参数直流电压范围600～900V最大直流电流873A最大直流功率550kW直流电压精度≤1%直流电流精度≤1%（rms）交流并网参数额定输出功率500kW交流最大功率550kVA额定电网电压400V电网电压范围±15%额定电网频率50Hz/60Hz电网频率范围±2.5Hz交流额定电流720A输出THDi≤3%并网功率因数-1~+1交流离网参数交流离网电压400V交流电压可调节范围±10%交流离网频率50Hz/60Hz离网输出THDu≤2%系统参数整机最高效率97.3%隔离方式工频隔离可编辑word文档冷却方式强制风冷噪声70dB温度范围-20℃~50℃防护等级IP20海拔3000M湿度范围0~95%尺寸（W*H*D）2200mm*2160mm*800mm重量2000kg通讯方式显示触摸屏上位机通信方式ModbusTCP/IP通信接口网口、RS485、CAN本储能变流器具有以下功能：a、接入锂电池时分为恒功率充电和恒流充电两个阶段；b、并网放电，可以通过预先设置或者集中监控实时调度进行控制；c、四象限独立控制有功和无功；