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1、250KW/1MWh 集装箱式储能项目集装箱式储能项目技术技术方案方案深圳市盛弘电气股份有限公司2018 年 1 月目录目录1、 引言. 11.1 项目背景.11.2 术语.11.3 参考标准.22、系统设计方案.33、储能电池及集装箱设计.43.1 电池选型.43.2 电池存放设计.53.3 系统散热方案.73.4 消防方案.83.5 门禁系统与照明方案. 83.6 集装箱配电方案.83.7 集装箱地基方案注意事项. 94、储能变流器选型设计.94.1 储能双向变流器功能简介. 94.2 250KW 储能变流器选型设计.104.3 250KW 储能变流器尺寸安装设计.125、能量管理系统（E
2、MS）设计.135.1 系统功能简介.135.2 组网架构.145.3 功能设计.155.4 系统设计特点.196、主要设备清单.201 1、引言引言本文档是根据储能相关技术标准而编写的。包括产品一般性描述，硬件环境，具体功能需求及其他相关支持信息。相关开发任务及相关开发人员以此为依据开展具体工作。适用读者：项目经理、项目组的软件/硬件开发人员、维护人员、测试人员。1.11.1 项目背景项目背景该项目设计拟建一套 1MWh 储能系统，采用集装箱作为载体，系统设计 4 小时可满功率放电完成，47 小时充电完成，电池采用亿纬锂电池，储能设备采用额定功率为 250KW 的储能设备。EMS 作为控制中
3、心调度能量。1.21.2 术语术语1 PCS(Power Covert System)：储能变流器，是进行逆变和整流的双向换流系统。2 SOC(State Of Capacity)：电池剩余容量状态，用百分率表示。3SOH(State Of Health)：电池组健康度状态，用百分率表示。4DOD（depth of discharge）：电池的放电深度，用百分比表示。5BMS(Battery Management System)：电池管理系统，负责储能系统中电池部分的管理和控制，包括 BMU、BCMS、BAMS。6BMU (Battery Management Unit)：电池组管理单元，负责
4、管理多串电池 组。具有单体电池电压采集，多点温度采集，电池组均衡控制，电池组 总电压采集等功能。7BCMS (Battery Cluster Management System)：电池组串管理系深圳市盛弘电气股份有限公司统，负责管理一个电池组串中的全部 BMU，同时具备电池组串的电流采集，总电压 采集，漏电检测，并在电池组状态发生异常时驱动断开高压功率接触器，使电池组串退出运行，保障电池使用安全。8BAMS (Battery Array Management System)：电池系统单元管理系统,负责管理一个 PCS 对应电池系统单元中的全部 BCMS。同时与就地监控系 统通信，上报全部电池模
5、拟量采集的信息，并在电池系统异常时上报告 警。另外还能够在电池系统异常时发送告警信息到 PCS，使 PCS 转入待机状态，保护电池使用安全。9 EMS(Energy Management System)：能量管理系统，是对整个系统进行监控和控制的设备。1.31.3 参考标准参考标准1 GB/T 3859.1-1993半导体变流器 基本要求的规定2 GB/T 3859.2-1993半导体变流器 应用导则3 GB/T 13422-1992半导体电力变流器 电气试验方法4 GB/T 2423.1-2001电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法试验 A:低温5 GB/T 2423.2-2001电
6、工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法试验 B:高温6 GB/T 2423.3-2006电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 Cab:恒定湿热试验7 GB/T 2423.4-2008电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 Db 交变湿热（12h+12h 循环）8 GB/T 12325-2008电能质量 供电电压偏差9 GB/T 12326-2008电能质量 电压波动和闪变10 GB/T 14549-1993电能质量 公用电网谐波深圳市盛弘电气股份有限公司11 GB/T 15543-2008电能质量 三相电压不平衡12 GB/T 15945-2008电能质量 电力系
7、统频率偏差13 GB/Z 17625.3-2000电磁兼容 限值 对额定电流大于 16A的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁的限制14 DL/ T860（全部）远动设备及系统（系列标准）15 DL/T634（全部）远动设备及系统（系列标准）16 DL/T645-1997 多功能电能表通讯规约17 DL5002-2005 地区电网调度自动化设计技术规程18 DL548-94电力系统通信站防雷运行管理规程19 GB/T137292002 远动终端通用技术条件20 GB/T13730-2002 地区电网调度自动化系统2 2、系统设计方案、系统设计方案储能集装箱内设备包括 1 套 1MWh 锂电
8、池储能系统，1 套能量管理系统、1 台 250KWPCS（储能变流器），1 个储能集装箱体和相关辅助系统组成。图 1 储能系统拓扑图深圳市盛弘电气股份有限公司系统说明：1、单体电池规格 3.2V90Ah，6 串 4 并一个模组组成 19.2V360Ah 的容量，37 个模组串联组成 1 个电池组，标称电压为 710.4V，容量255.7KWh；4 簇电池组成总量为 1022.8KWh，电池电压范围为：555810.3V。2、电池总容量 1022KWh，选用额定功率 250K 的储能变流器。3、微网储能系统包含 1MWh 电池及电池 BMS 系统、250kW PCS、能量管理系统、通讯系统、电池
9、室及配电室散热系统、集装箱消防系统、集装箱门禁及照明系统、烟雾告警系统等。3、储能电池及集装箱设计3.1 电池选型本储能系统电池已确定，容量 1MWh，电池接入电压等级为500-850V，方案采用亿纬锂电池。系统设计可采用电池模组19.2V360Ah 的锂电池，组成电压 710.4V，4 簇 1022KWh 的系统容量。满足系统 1MWh 的电池容量。电池模组参数和图片如下：表. 3-1电池类别型号磷酸铁锂 LP90-4P6S标称电压（V）19.2标称容量（Ah）360绝缘电阻（）500M尺寸（mm）569.5*331.5*222.5重量（Kg）58充电温度（）045放电温度（）-2055深圳
10、市盛弘电气股份有限公司图 2 单个电池模组图锂电池对比传统铅酸电池：1、绿色环保无污染：该产品无论在生产过程，还是在使用过程均无任何污染情况发生，完全符合欧盟的RoHs 指令和我国的相关规定；2、高比能量：同样功率的电池组，其体积与重量仅有铅酸电池的四分之一，尤其是重量比、能量比，聚合物锂电池具有更为突出的独特优势；4、循环寿命长：电芯循环寿命大于 2500 次， 电池组循环寿命大于 2000 次， 可保用户使用五至十年； 5、储存期长：电池自放电小，年容量降低率低于 1%，采用全密封结构；3.2 电池存放设计本项目采用磷酸铁锂电池，容量共计 1022KWh，电池的安装方式全部采用机架式安装，
11、 每个电池架可安放 255.7KWh， 根据电池容量，采用 4 个电池架，电池的摆放方式如图：深圳市盛弘电气股份有限公司图 3 255.7KWh 磷酸铁锂电池柜（W2180*D650*H2200mm）本项目电池电池架已确定采用上图排列方式，放置 7 层，共计 37个模组。图 4 集装箱侧视图深圳市盛弘电气股份有限公司图 5 集装箱前视图图 6 集装箱布局图电池架尺寸为2180*650*2200mm， PCS尺寸为1200*800*2160mm，EMS 尺 寸 为 800*800*2100mm 。 4 个 电 池 架 分 两 排 放 置 ，2200*2+1200=5600mm，每两套设备之间有
12、20 公分公差预留。集装箱消防采用放置于电池室，PCS 和 EMS 放置于设备室，集装箱分为两个舱室。电池和 EMS、储能变流器全部放置于 30 英尺集装箱中，便于安装、统一维护。集装箱布局图如上：深圳市盛弘电气股份有限公司3.33.3 系统散热方案系统散热方案电池室采用空调进行散热，空调的选用，需要考虑电池充放电时候的发热量，集装箱箱体的传热量等，可采用一套 3kW 制冷量的空调。设备室 PCS 背部会有模块散热，可在对应位置加装 4 个离心风扇进行强制风冷散热。3.43.4 消防方案消防方案电池室采用柜式七氟丙烷灭火器，保证 8s 内气体充满整个电池室，有效灭火，同时配置声光告警系统和气体
13、放电指示灯。配电室考虑到机柜的保护相对比较完善，有完善的过热保护、短路保护等，起火属于非常极限的工况，而且有烟雾传感器，一旦检测到告警信号，系统关机，此处可采用干粉灭火器备用灭火。3.53.5 门禁系统与照明方案门禁系统与照明方案集装箱需配置常规照明和应急照明，与门禁系统配合，开门时，常规照明开启，关门后，常规照明关闭，开门且常规照明断电时，应急照明开启，应急照明时间保证不低于 30 分钟。3.63.6 集装箱配电方案集装箱配电方案集装箱内部供电基本都为 220V 交流，主要有：消防预警供电、空调供电、烟雾照明系统供电、故障灯供电等。深圳市盛弘电气股份有限公司图 7 集装箱配电设计图3.73.
14、7 集装箱地基方案注意事项集装箱地基方案注意事项 底部 1 米处铺设底下综合接地网 地上采用水泥墩环绕支撑方式， 在电池部分每隔 2 米增加横向水泥墩以支撑集装箱，水泥墩高度 0.5 米 底下综合接地网引出地排并和集装箱外壳焊接在一起， 以保持良好的接地连续性配电室机柜底部需要挖 600*800 的走线地沟，地沟需注意防水。4 4、储能变流器选型设计、储能变流器选型设计4.14.1 储能双向变流器功能简介储能双向变流器功能简介在本方案构建的储能系统中，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，实现各电源之间的功率平衡分配，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
15、，削峰深圳市盛弘电气股份有限公司填谷。储能变流器设备采用模块化设计，每个模块为 50KW。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。储能变流器模块电路主拓扑如下：图 8 储能变流器模块主拓扑图4.24.2 250KW250KW 储能变流器选型设计储能变流器选型设计储能变流器设备采用模块化设计， 1 个模块为 50KW。项目中设备采用 5 个 AC 模块。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。储能变流器电路主拓扑如下：
16、图 9 250KW 储能变流器系统拓扑深圳市盛弘电气股份有限公司250KW 储能变流器参数：产品型号PWS1-250k直流侧参数直流电压范围500850V最大直流电流550A最大直流功率275kW直流电压精度1%直流电流精度1%（rms）并网充电方式可以恒流、恒功率充放电，支持多段充电（预充均充浮充）交流并网参数额定输出功率250kW交流最大功率275kVA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360A交流最大电流397A输出 THDi3%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 THDu2%系统参数整机最高效率96.1%隔离方式工频隔离冷却方式强制风冷噪声70dB温度范围-2050防护等级IP20海拔3000M湿度范围095%尺寸1200*2160*800重量1280kg认证CE通讯方式显示触摸屏深圳市盛弘电气股份有限公司上位机通信方式ModBusTCP/IP通信接口网口、RS485、CAN本储能变流器具有以下功能：并网功能并网功能a、接入锂电池时
