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10MW_20MWh储能项目技术方案.pdf
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10MW/20MWh 储能项目方案
10MW/20MWh 储能项目方案
储能系统方案概述
储能系统方案简介
10MW/20MWh 储能项目中共包含 10 套 1MW/2MWh 储能系统,即共有 10 个标准集装箱组成。
根据储能系统功率 1MW、充放电倍率 0.5C 要求,本设计方案采用了高安全性、高可靠性磷酸
铁锂电芯进行系统设计。储能系统标称容量为 2MWh,实际配置容量 2.15MWh,并集成安装于一
个 40 尺集装箱中。
单个 1MW/2MWh 40 尺集装箱储能系统包含 2 个 500kW/1MWh 储能单元。1MW/2MWh 储能系统
包含 12 个电池柜、1 个控制柜(2 套 BMS)、2 个汇流柜。每个电池柜由 16 个磷酸铁锂电池箱
串联而成,由 1 套电池管理系统来管理。每个电池箱由 14 个 260Ah LFP 电芯通过 1P14S 方式
进行成组,由 1 个电池监测单元来管理。6 个电池柜的高压直流总线汇流到高压电气柜上。控
制柜为每个电池柜提供 CAN 通信汇总接口,同时通过以太网向就地监控系统上传电池数据和信
息。
本设计方案主要特点
本系统具有以下特点:
采用磷酸铁锂电池,能量密度高,循环寿命长;
电池系统采用标准化模块式设计,可灵活扩展,系统维护检修方便;
良好的散热管理系统,电池组寿命和可靠性有保证;
电池组采用高效连接工艺,实现电池模块功率连接的高可靠、低阻抗及高一致性;
采用高强度结构设计,保证电池系统在长途运输及极端情况下(如地震)的安全性;
CATL 自主研发的电池均衡控制策略,可有效保证储能系统的可用容量和使用寿命;
自主开发的电池及系统监控软件,可实现储能系统的自动运行;
集装箱式储能系统采用电柜双列布置设计,过道宽度为 750mm,便于日常维护和管理;
集装箱内设置手动\自动一体化的七氟丙烷(HFC-227ea)气体灭火系统
;
集装箱具有逃生门及逃生锁设计。
储能系统构成
本项目 1MW/2MWh 储能系统由 2 个 500KW/1MWh 储能单元组成,共计 12 个电柜、2 个汇流
柜、1 个控制柜。
系统总体架构图
图 1-1 1MW/2MWh储能系统架构示意图
电池储能系统构成描述
每个 1MW/2MWh 储能系统由 2 个 500kW/1MWh 储能单元组成,共计 12 个电柜、2 个汇流
柜、1 个控制柜(含 2 套 BMS)。
每个电池柜由 16 个磷酸铁锂电池箱串联系统组成,由 1 套电池管理系统进行管理。每
个电池箱由 14 个 260Ah 电芯通过 1P14S 方式进行成组,由 1 个电池监测单元来管理。
汇流柜汇集 6 个电池柜的高压到直流总线上。控制柜为每个电池柜提供 CAN 通信汇总
接口,同时通过以太网向就地监控系统上传电池数据和信息。
系统内部连接说明
6 个电池柜的直流电缆连接到高压电气柜直流输入母排上;
电池管理系统通过 CAN 总线与 PCS 连接;
电池监测系统通过以太网与就地监控系统连接;如下图所示:
图 1-2 1MW/2MWh储能系统通讯架构图
电池储能系统功能说明
电池储能功能
本系统采用 CATL 设计生产的高安全性、高可靠性的汽车级磷酸铁锂方形铝壳 260Ah
电芯,单体电芯额定电压 3.2V,而后每 14 个单体电池串联而成电池箱,16 个电池箱串联而
成电池柜,每个电池柜配备可独立运行的包括检测、通讯、自动平衡、高压管理、热管理及
保护功能的管理系统,每 6 个电池柜并联形成一个储能单元,储能单元容量 1MWh,额定电
压 716.8V DC 配合 500kW PCS 形成一个 500KW/1MWh 储能单元,2 个 500KW/1MWh 储能
单元组成 1MW/2MWh 储能系统,并集成安装在 1 个 40 尺集装箱中。具有如下功能:
1)提供一个设计需求的储能容量,根据系统需求存储能量或放出已储存的能量;
2)具有自我维护与保护的管理系统,使电池在长期使用过程中,保持平衡,并自我保护,
确保电池堆的长期可靠运行;
3)具有良好、快速的数据采集及与 PCS、上层监控设备保持实时通讯,使整个系统运作
实现自动化控制,并可按要求存储必要的运行数据;
4)模块化的设计,非常便于系统的安装、维护以及系统的升级。
系统保护功能
电池储能系统具有完备的保护功能。系统保护功能主要分为三类保护:
系统级保护;
设备级保护;
通讯异常保护;
1)系统级保护
储能系统就地监控系统具有实时数据分析功能。通过对系统各个部分的参数进行分析,监
控系统可以发现诸如:设备多次保护告警、温度变化异常、电压变化趋势异常等与系统正常运
行状态不符的异常与隐性故障,从而预先启动应对措施避免故障的发生或降低故障的影响。
2)设备级保护
系统内各个设备均具有自保护功能。如电池组都具有防雷保护、接地保护、电压异常保护、
过电流保护、短路保护等。当故障出现时各设备实时进行保护,以最快速度将故障隔离出整个
系统同时向就地监控单元报告故障。所有设备均能被完全隔离出系统的电气连接,不影响其它
正常设备的运行,以确保故障影响最小化。
3)通讯异常保护
整个电池储能系统的控制与调度是建立在储能电站监控系统与就地监控系统的通讯的基
础上的。所以当储能电站监控系统退出或者意外中断运行时,电池储能系统将按照上一次接收
到的来自储能电站监控系统的控制指令继续运行一段时间,运行时间可设,设定时间到,通讯
仍然没有正常则将电池储能系统停运,通讯恢复后系统与设备均能自动判断重新进入可运行状
态。
就地监控系统内部的通讯同样重要,所以系统内部所有设备均有通讯异常保护功能。当就
地监控单元与电池管理系统,或者变流器就地控制器通讯异常时,通讯异常设备,立刻停止运
行。就地监控单元发现通讯异常后立刻将此设备从系统中隔离开来。同时将故障状态上报储能
电站监控系统,通讯恢复后系统与设备均能自动判断重新进入可运行状态。
系统监控功能
电池储能系统的监控功能主要包括以下部分:
电池管理系统对电池数据采集,运行控制和故障报警的功能
就地监控单元对电池管理系统、变流器就地控制器采集数据的接收,存储,数
据处理和分析功能;
就地监控单元向电池管理系统、变流器就地控制器的控制命令下发功能;
就地监控单元向储能电站监控系统的数据上传功能;
就地监控单元接受储能电站监控系统控制指令功能;
实时显示当前运行数据和运行状态的功能,包括电池组,双向变流器的运行参
数和运行状态以及运行模式。并能够通过声光报警方式提示设备出现故障。还可以通
过就地监控单元或储能电站监控系统查询历史数据,分析故障原因。
储能系统集装箱排布及现场安装布局示意图
图 1-3 电池储能系统集装箱排布示意图
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