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1、技术方案 青海玉树无电区集装箱式储能系统方案设计报告 江苏省江建集团有限公司2014年9月目 录目 录21 需求分析32 集装箱方案设计32.1 集装箱基本介绍32.2 集装箱的接口特性42.3 系统详细设计方案62.4 集装箱温控方案143 HEL-1000蓄电池介绍153.1 电池组串内部及组间连接方案183.2 系统拓扑图204 蓄电池管理系统(BMS)204.1 BMS系统整体构架204.2 BMS系统主要设备介绍224.3 BMS系统保护方式245 系统设备清单及报价表251 需求分析青海玉树无电区集装箱式储能方案成套设备供货范围包括铅酸蓄电池、附属设备、标准集装箱、备品备件、专用工
2、具和安装附件等。每个标准集装箱含HEL-1000铅酸蓄电池、电池架及附件、电池管理系统（含外电路）、电池直流汇流设备、设备间的连接电缆及电缆附件（包括铜鼻、螺栓、螺母、弹垫、平垫等）、动力及控制信号接口等。根据标书要求，综合铅酸电池特性，对于储能系统进行如下设计：集装箱由220-660只2V1000Ah HEL-1000电池串联而成，电压440V，电池串容量440kWh。接到一台 储能双向变流器。每个单元配置一套BMS电池管理系统,可监控每颗单体电池工作情况。集装箱中另含烟感探头、消防灭火器、加热器、摄像头、温湿度监测等设备，以保证铅酸电池安全稳定的工作环境，实现远程监控。2 集装箱方案设计2
3、.1 集装箱基本介绍根据项目要求，同时考虑电池堆的成组方式、集装箱内辅助系统的设计、安 装以及日 常巡视 和检修 等各方 面，选 用标 准集装 箱。集装箱设计静态承重30t，最大起吊承重25t。集装箱具备良好的防腐、防火、防水、防尘（防风沙）、防震、防紫外线、防盗等功能，保证25年内不会因腐蚀、防火、防水、防尘和紫外线等因素出现故障。集装箱外壳结构、隔热保温材料、内外部装饰材料等全部使用阻燃材料；集装箱的进、出风口和设备的进风口加装可方便更换的标准通风过滤网，同时，在遭遇大风扬沙电气时可以有效阻止灰尘进入集装箱内部；防震功能必须保证运输和地震条件下集装箱及其内部设备的机械强度满足要求，不出现变
4、形、功能异常、震动后不运行等故障；防紫外线功能必须保证集装箱内外材料的性质不会因为紫外线的照射发生劣化、不会吸收紫外线的热量等；防盗功能必须保证集装箱在室外露天条件下不会被偷盗者打开，必须保证在偷盗者试图打开集装箱时产生威胁性报警信号，同时，通过远程通信方式向后台报警，该报警功能应可以由用户屏蔽。集装箱屋顶的彩钢板有效厚度不低于2.0mm，外壁彩钢板的有效厚底不低于3.0mm，内壁彩钢板的有效厚底不低于0.8mm，采用上海的高品质彩钢板产品。集装箱外皮喷涂均一颜色，色号为RAL7035；除喷涂颜色外，集装箱外皮不允许有任何文字及装饰等。集装箱屋顶彩钢板外壁的单面镀层用料不能低于220g/m（单
5、面），屋顶彩钢板内壁的单面镀层用料不能低于90g/m（单面）；墙面彩钢板外壁的单面镀层用料不能低于150g/m（单面），墙面彩钢板内壁的单面镀层用料不能低于90g/m（单面）。彩钢板涂层必须使用高品质的高耐候性涂层（不允许使用纯PE涂层），其中，底漆有效厚度不小于5m，面漆有效厚度不小于15m，涂层有效厚度不小于20m。彩钢板的涂层中必须加入紫外线吸收剂。集装箱式机房采用整体框架结构，集装箱式机房的立柱和底部钢构、顶部等进行刚性连接，形成框架。框架之间采用全焊处理,焊接工艺要求如下:1、 框架立柱厚度不低于4mm,底部加强梁厚度不低于3 mm,，顶部盖板厚度不低于2 mm,；2、 焊接牢固，无
6、虚焊、漏焊；3、 所有钢构件均经过除油及喷砂去除表面油污、铁锈及氧化皮膜，并使表面光洁度达到STS-SA2.5标准；4、 所有钢构件经过喷砂后，需喷上厚1520u锌粉防锈底漆；5、 组焊成集装箱后，焊道需经修补、除焊渣，再打磨并补上防锈底漆；6、 框架先后喷中层漆厚40um,外面漆厚40um环氧树脂，外面油漆总厚度90u；7、 顶部、底部和侧面对角线10mm，前端和后端对角线10mm；8、 底部涂上沥青漆；9、 产品完整平直,表面平滑（隐蔽部位除外）、无明显的划伤、色差，裂痕、无非正常变形、毛刺、锈蚀，涂/镀层无起泡、龟裂和剥落。 集装箱的主要任务是将铅酸电池、通讯监控等设备有机的集成到 1
7、个标准的40尺集装箱单元中，该标准单元拥有自己独立的供电系统、温度控制系统、隔热系统、阻燃系统、火灾报警系统、电气联锁系统、机械连锁系统、安全逃生系统、应急系统、 消防系统等自动控制和安全保障系统。铅酸电池安装在电池支架上，支架采用螺栓固定的方式安装在箱底。BMS柜及空调采用落地安装。动环监控柜采用壁挂式安装，内部整合了智能控制单元。动力配电箱采用壁挂式安装方式。集装箱内动力供电线及环境设备监控电线采用内走线的方式，表面无走线槽及走线管；蓄电池动力输出和BMS监控及接口线采用线槽式走线，方便维护。集装箱外形图如下所示。集装箱储能项目外型图2.2 集装箱的接口特性2.2.1 集装箱机械接口特性
8、集装箱可满足满载情况下整体起吊的要求。集装箱整体采用螺栓安装固定方式，方便移动。螺栓固定点与整个集装箱的非功能性导电导体（集装箱金属外壳等）可靠联通，同时，以铜排的形式向用户提供 2 个符合电力标准要求的接地点。集装箱的防护等级为 IP54。固定方式如下图所示。2.2.2 集装箱电气接口特性 集装箱内部自身设备采用双重供电模式。一种为交流供电模式，接口为380V交流；另一种为直流独立供电模式，为集装箱环境支持设备和通讯监控设备提供可靠的电力保障。正常情况下箱体电源供应取自外部的交流电源，当外部电源供应发生故障时，自动切换至直流独立供电模式，从铅酸电池获取动力电源。储能系统提供电压为672V（胶
9、体铅酸蓄电池，2V 1000AH，336只串联）的正负极直流电力输入输出接口。箱内BMS采用RS485接口或CAN接口同外部PCS进行通信，采用以太网接口或485接口同后台监控进行通信，提供蓄电池状态信息、报警信息、集装箱环境监测信息，并具备“四遥”功能。动力及监控通信电缆的进出线方式均为下进下出。动力线及监控线分开走线。动力线采用2根1*300mm2 的RVV22的线缆；RS485与以太网使用线缆为标准的带屏蔽层的双绞线。2.2.3 集装箱通讯接口特性集装箱采用统一的对外通信接口， 包含 两 个 RS485（Modbus RTU） 接口和2个工业以太网接口，以及一个CAN接口。通信接口的型式
10、、性能和技术指标如下：1） RS485：接口采用标准 RS485 电气规范接口。规约采用 Modbus RTU 模式；物理层通讯口采用 RS485，采用屏蔽双绞线做通讯介质；通讯口链路波 特率可选用 2400、4800、9600 和 19200，缺省选用 9600；链路传输模式 为 1 主多从半双工。BMS 做主机，PCS 做从机。2） 以太网：接口采用 RJ-45 端口，10/100Base-T。通信规约文本采用标准 MODBUS TCP/IP 协议；BMS 为服务器，SCADA 监控后台为客户端，服务端 口号为 502；BMS 启动后需要在 502 建立服务侦听，监控后台根据需要BMS 建
11、立连接或断开连接。3） CAN：预留CAN接口，采用带屏蔽层的双绞线，可同PCS及后台监控系统通信。2.3 系统详细设计方案2.3.1 接地方案 集装箱提供螺栓安装固定方式。螺栓固定点可与整个集装箱的非功能性导电导体（正常情况下不带电的集装箱金属外壳等）可靠联通，同时，集装箱以铜排的形式向用户提供 2 个符合最严格电力标准要求的接地点，向用户提供的接地点必须与整个集装箱的非功能性导电导体形成可靠 的等电位连接，接地点位于集装箱的对角线位置。非功能性导电导体接地点参考如下图所示。接地系统中导体的有效截面积不小于 250mm。接地电阻小于2。集装箱内部有接地铜排，BMS柜，动环监控柜等的地线接至内
12、部接地铜排上，箱内接地铜排通过250mm导线接至外部铜排上，外部铜排接至接地扁钢。接地铜排示意图如下。接地扁钢尺寸：40*5*3000mm。2.3.2 防雷系统在电源线路上安装有智能防浪涌保护模块，并带有辅助报警开关，一旦发生雷击可通过监控平台发出对外报警信号。监控系统实时监测防雷器信号，一旦发生报警，系统自动切换到相应的监控界面，同时产生报警事件及有相应的处理提示。防雷模块具备差模和共模保护能力。通信线路防雷：BMS同后台监控设备及PCS通信线路使用专用通信线防雷器，防雷器安装在BMS柜中。防雷系统通过接地扁钢或接地圆钢连接至集装箱给用户提供的不少于 2 个 的接地铜排上。2.3.3 集装箱
13、设备供电系统集装箱供电采用动力配电箱，电源供应为外部380V交流供电，每个集装箱的用电负荷容量为20kW。正常工作时所有的供电均由外部交流电提供，当出现故障时，将自动切换到独立供电系统。动力配电箱主要为空调、排氢扇、声光报警器、插座供电，动环境监控模块，BMS提供交流电。动力配电箱供电示意图如下图。动力配电箱布置图如下所示。2.3.4 照明系统设计 照明灯使用LED防爆灯，供电电源采用直流24V，由动环监控模块供给。照明灯与门禁系统联动，当打开门时，照明灯自动亮，门关闭时，照明灯自动断灭。此外，有独立的照明控制开关来控制灯的亮灭，管理人员可在现场用手动开关进行控制。当系统出现故障导致交流供电中
14、断时，独立供电系统将提供电源供应使得照明灯亮起。照明系统具有防爆功能，为集装箱内部的监控提供一个良好的照明环境。2.3.5 温湿检测系统设计 集装箱内部环境温湿度对设备正常运行有重要影响。因此在集装箱的两头位置，分别安装一个温湿度报警器，实时监测集装箱内的温度和湿度值，一旦发现温度和湿度超过设定的数值将启动空调进行温湿度的控制，当温湿度超过设定的最高报警值时，且时间超过10分钟，则启动报警器。定向后台监控传送过温及湿度过高报警信息。集装箱默认温度一级控制数值为30摄氏度，二级报警值为45摄氏度。集装箱默认湿度一级控制数值为80%，二级报警值为95%。通过在集装箱重要部位安装温湿度报警器对环境温
15、湿度实现监测，既可在温湿度报警器表面实时看到当前的温度和湿度数值，亦可通过电池管理系统将数据上传远程监控平台，进行温湿度的远程实时监测。温湿度报警器供电由动环监控模块的输出提供。2.3.6 报警系统设计 系统具有报警系统，可以对火灾及雷击进行报警。在集装箱的顶部两端分别安装一个声光报警灯，安装方式为螺栓固定安装。能够为外界提供比较明显的信息，从而起到预警作用。同时通过电池管理系统将数据上传远程监控平台，进行远程报警监测。声光报警器供电由动环监控模块提供，电压为直流24V。2.3.7 消防系统消防系统由烟感探测器、温湿度报警器、声光报警器、手动干粉灭火器组成。该系统带有温度传感器，在温度达到报警值，或者检测到烟雾时，系统可以实现自动声光报警，提示进行手动灭火。2.3.8 隔热阻燃系统 本集装箱设计采用高品质隔热阻燃系统，全天候应对使用现场的各种情况。 隔热阻燃材料采用岩棉，既能够保持集装箱的温度，又具有优良的阻燃性能。2.3.9 电气连锁系统集装箱内配置
