10MWh储能系统设计方案

10MWh储能系统设计方案密别标记5MW×2h储能系统方案设计报告中航锂电(洛阳)有限公司2011年7月5MW×2h储能系统方案设计报告编写校对审核标检批准会签目次1主要技术参数与指标................................................12系统功能简介......................................................12.1储能电池堆......................................................12.2电池管理系统....................................................12.3能量转换系统....................................................12.4储能电池柜......................................................13储能电池堆系统配置................................................13.1储能电池........................................................13.2电池管理系统....................................................43.3储能电池柜......................................................64占地面积..........................................................85产品安全、防护措施...............................................11中航锂电(洛阳)有限公司CHINAAVIATIONLITHIUMBATTERYCO.,LTD.1主要技术参数与指标5MW×2h储能系统。系统功能简介2储能电池系统由储能电池堆、电池管理系统(BMS)、能量转换装置和后台监控系统、储能电池柜及必备的电气元件和功率电缆组成。2.1储能电池堆根据用户系统可配置满足需求的锂电池型号、数量、成组方式等。使用时需遵守浅充浅放的原则，以有效延长电池的使用寿命，设计时配置一定的能量冗余度。2.2电池管理系统电池管理系统能够完成以下功能，有助于提高电池组的使用寿命:电池电压、电流和温度监控，避免过充、过放、过压、欠压等问题的发生;能量均衡管理，克服电池间的一致性差异，确保电池组的能量利用率。2.3能量转换系统能量转换系统用于锂电池储能系统中,内部采用PLC控制，具有多种控制方式和功能:可根据电网负载情况，自动调节并网功率;可自动实现锂电池充放电;可在电网断电时，充当独立逆变电源。2.4储能电池柜储能电池柜用于存放电池和电池管理系统、规范电线电缆排布、保护设备等。采用模块化分组分层设计，使储能电池系统美观可靠。3储能电池堆系统配置3.1储能电池根据系统负荷要求5MW使用2小时计算，共需能量10MWh。系统配置选用我公司SE180AHA电池，电池外观尺寸如图1所示:1中航锂电(洛阳)有限公司CHINAAVIATIONLITHIUMBATTERYCO.,LTD.图1SE180AHA外观及尺寸整体5MW×2H储能系统由10个500KW×2h电池簇组成。每个电池簇有一台额定功率500kW的PCS，下辖电池簇的容量为500kW×2h，电池簇由5个100kW×2h的电池组组成。每个电池组由180Ah两并216串组成。电池组额定电压691V，电压范围604.8V~777.6V;额定电流为145A(0.4C)，恒功率充放电时，电流范围121A~198A。配置的冗余度为80%。一个电池组由1个BCMS和18个BMU组成，5个电池组用1个BAMS。一个电池组用5个电池柜安装，每个电池柜分4层，每层装4个电池插箱，每个电池插箱放2并3串共6支180Ah电池。电池簇通过PCS侧独立的AC/DC单元实现并联，各单元相互隔离独立工作，即满足500kW功率要求，又解决了环流问题，不存在均流均压问题。10MWh系统，共用电池21600支，电池柜250台，BAMS10台，BCMS50台，BMU900台。断路器1000VDC250A共50台，直流接触器EV200共50台，直流熔断器DC1000V500A共300支。2中航锂电(洛阳)有限公司CHINAAVIATIONLITHIUMBATTERYCO.,LTD.成组参数如表1所示:表1单体电池和电池组参数名称序号项目技术参数备注1型号SE180AHA2规格(?)283×71×1823重量(?)5.6?0.14额定电压(V)3.25浮充电压(V)3.4根据电池老化程度及工况单6充电截止电压(V)3.4,3.8等参数调整充电截止电压体电根据电池老化程度及工况7放电截止电压(V)3.0,2.5池等参数调整放电截止电压8最大充电电流(A)3C9最大放电持续电流(A)4C(30S)10标准充放电电流(A)0.3C11额定能量(Wh)5761数量(支)2蓄2连接方式并联电3额定容量(Ah)360池模4额定电压、充放电截止电压同单体电池参数块5储备能量(kWh)1.151电池组能量要求100kW×2h2数量(支)4323连接方式2并216串储4额定电压(V)691(2能电5充电截止电压(V)735,820池6放电截止电压(V)648,540组7放电电流(A)145(0.4C)按照100kW满负荷计算8储备能量(kWh)248.83中航锂电(洛阳)有限公司CHINAAVIATIONLITHIUMBATTERYCO.,LTD.1电池堆能量要求500kW×2h2数量(支)2160储3连接方式5个电池组并联能电4额定电压、充放电截止电压同电池组参数池5放电电流(A)725(0.4C)按照500kW满负荷计算簇6储备能量(MWh)1.244储1电池堆能量要求5MW×2h能2数量(支)21600电3连接方式10个电池簇并联池堆4额定电压、充放电截止电压同电池簇参数5储备能量(MWh)12.44注:电池放电电流的大小依据于用户负荷需求，以上是基于满负荷条件下的计算数据，实际电流根据工况而定，工况不同储能电池堆工作时间不同。电池组的充电电流大小由用户可用的充电时间确定。一般设计充电电流小于或等于放电电流。3.2电池管理系统电池管理系统主要由以下模块组成:BMU(BatteryManagementUnit):电池组管理单元，管理12节串联电池模块单元，进行电压和温度的采集，对本单元电池模块进行均衡管理。BCMS(BatteryClusterManagementUnit):电池组管理单元，管理一个串联回路，同时检测本组电池的电流，在必要时采取保护措施。中的全部BMUBAMS(BatteryArrayManagementUnit):电池阵列管理系统，管理PCS下辖全部BCMS，同时与PCS和后台监控系统通信，根据电池组状态请求PCS调整充放电功率。电池管理系统与储能电池堆拓扑结构如图2所示:4中航锂电(洛阳)有限公司CHINAAVIATIONLITHIUMBATTERYCO.,LTD.保护测控、打印等数据备份主机操作员站EthernetRS485/CAN熔断隔离熔断隔离断路器断路器预充电阻预充电阻电流检测电流检测电池组电池组电池堆1电池堆5图2储能系统拓扑结构53.3储能电池柜储能电池机柜选用型材设计，该柜型的整体设计结构能最大程度地满足可靠性，安全性、设备的散热要求及操作维修的方便性，柜体结构采用先进的免维护技术。机柜结构采用模数化组合的装配式结构，保证柜体结构具有良好的机械强度。每个电池组使用5个机柜，每个机柜尺寸为1100×800×2260，分四层结构，每层可放置4个电池插箱，每个插箱可摆放2并3串共六支180ah电池。这种模块化分组分层设计，大大增加了安装和操作的灵活性。单个柜体重约300KG，装入电池整个柜体重量约为900Kg。电池柜外观如图3所示。图3电池柜外观图4柜内电池排布示意图6图5柜内电池排布图图6五连柜柜体排布图74占地面积储能系统占地面积需根据储能室场地结构进行排布。根据以往项目的建造经验，需储能室面积约为68×26m。附上国家电网9MWh储能系统及南方电网4MWh储能系统平面布置图，以供参考。如下图所示:8图7国网9MWh储能系统平面布置图9图8南方电网4MWH储能系统平面布置图105产品安全、防护措施5.1电池柜防护处理电池柜的外壳防护等级要根据安装环境及使用条件，按《GB4208-2008外壳防护等级(IP代码)》选择。电池柜在三级污染的条件下运行，即电池柜的防护等级达到IP30以上。电池柜侧封板与柜体，柜门与柜体之间全部装有发泡成型的密封条。电缆引入孔均装有过线橡胶套，并且涂有防护密封胶。风扇进出口处装有高效的过滤装置，可有效防止灰尘进入，提高设备的防护等级。电池柜散热选用的是低噪声的轴流风机，可以将电池柜的噪声控制在要求的范围内。5.2储能系统装置安全措施方案本储能系统装置为大型电力电子设备及大规模储能装置，具有能量密度高，体积大，重量重，控制精密，结构复杂，专业性强的特点，同时也是高电压，大电流，高功率的电气设备。在运输，安装，调试，维护过程中，错误的接线，错误的操作，容易对设备造成损坏，严重的甚至威胁人身安全，因此需要采取各种安全措施降低甚至消灭事故发生的可能性。5.3安装措施内容1、安全培训(1)安全思想教育安全思想教育的主要目的是:,通过提高现场施工与维护人员对错误接线，错误操作危害的认识，以增强现场施工与维护人员保护自身和他人人身安全的意识;,通过提高现场施工与维护人员对安全施工，安全运行重要意义认识，以增强现场施工与维护人员保护设备的责任感。(2)操作纪律教育操作纪律教育使施工人员懂得严格执行劳动纪律对实现安全施工的重要性。遵守劳动纪律是贯彻安全生产方针，杜绝伤亡事故，保障安全施工的重要保证。11(3)安全知识教育在施工之前须按照《锂电池使用安全常识》、《储能系统安装手册》、《储能系统用户使用书册》对现场施工与维护人员进行全面培训。(4)安全技能培训安全技能培训是指结合本工种，本专业特点，对现场施工与维护人员进行正确安全操作的培训。每个现场人员都要熟悉本工种本专业的基本技能知识。凡进入现场进行特种作业人员均必须持有特种作业操作许可证。2、安全规则需知使用本储能系统装置之前，请仔细阅读相关安全注意事项，以免造成不必要的损害。(1)系统的使用环境应满足GB/T4798.3-2007(IEC60721-3-3:2002)中3C1和3S1的要求，周围不得有易燃、易爆、腐蚀性气体或物品;(2)机箱外壳及接地端子一定要可靠接地，最好是直接与设备间专用的二次设备接地网相连(或通过屏柜的专用铜排)，并确保保护接地的连续性、可靠性。接地点应远离一次设备的接地点，特别是要远离避雷针(器)的接地点;(3)应使用合格的交流或直流工作电源供电;(4)产品运行时不得随意触摸相关零部件及按键、按钮等，绝对禁止带电插拔插件～必要的操作应由专业人员按照装置说明书及现场运行的作业规程的规定进行;(5)产品的某些端子带有高电压或大电流，正式投运前一定要确认连接无误并拧紧端子;需要测量时，千万要小心使用仪表和工具，避免出现短路、接地、开路等事故;(6)严禁非专业人员打开柜门。专业人员检修时，需注意柜内有高压电容，当断开外部一切电源后，必须等候30分钟以上，待电容完全放电后才能打开柜门进行检修或者更换配件。3、现场安装施工安全方案措施(1)安装团队指定一名现场设施工安全员;(2)安装调试施工人员必须进行上岗安全培训，熟读安装调试安装指南;12(3)要有严格的总体施工安全技术方案和安全措施，对各种危险点要有充分预想，要有具体预防措施;(4)开好班前班后会，每天的开收工都要开，缺一不可，