储能电站专业技术方案

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1、储能电站总体技术方案2011-12-20目录1.概述32. 设计标准43. 储能电站（配合光伏并网发电）方案63.1系统架构63.2 光伏发电子系统83.3储能子系统83.3.1储能电池组83.3.2电池管理系统（BMS）103.4并网控制子系统143.5储能电站联合控制调度子系统164. 储能电站（系统）整体发展前景191.概述大容量电池储能系统在电力系统中的应用已有20多年的历史，早期主要用 于孤立电网的调频、热备用、调压和备份等。电池储能系统在新能源并网中的应 用，国外也已开展了一定的研究。上世纪90年代末德国在Herne 1MW的光伏 电站和Bocholt 2MW的风电场分别配置了容量

2、为1.2MWh的电池储能系统， 提供削峰、不中断供电和改善电能质量功能。从2003年开始，日本在Hokkaido 30.6MW风电场安装了 6MW /6MWh的全钒液流电池（VRB）储能系统，用于 平抑输出功率波动。2009年英国EDF电网将600kW/200kWh锂离子电池储能 系统配置在东部一个11KV配电网STATCOM中，用于潮流和电压控制，有功 和无功控制。总体来说，储能电站（系统）在电网中的应用目的主要考虑负荷调节、配 合新能源接入、弥补稣功率补偿、提高电能质量、孤网运行、削峰填谷等 几大功能应用。比如：削峰填谷，改善电网运行曲线，通俗一点解释，储能电站 就像一个储电银行，可以把用

3、电低谷期富余的电储存起来，在用电高峰的时候再 拿出来用，这样就减少了电能的浪费；此外储能电站还能减少线损，增加线路和 设备使用寿命；优化系统电源布局，改善电能质量。而储能电站的绿色优势则主 要体现在：科学安全，建设周期短；绿色环保，促进环境友好；集约用地，减少 资源消耗等方面。输电持皂变明屿-IKTlf储荷调节，平滔新椎潭弥抖贱相2.设计标准GB 21966-2008GJB 4477-2002QC/T 743-2006配电-配电变电25 -锂原电池和蓄电池在运输中的安全要求锂离子蓄电池组通用规范电动汽车用锂离子蓄电池GB/T 12325-2008电能质量供电电压偏差GB/T 12326-200

4、8电能质量电压波动和闪变GB/T 14549-1993电能质量公用电网谐波GB/T 15543-2008电能质量三相电压不平衡GB/T 2297-1989太阳光伏能源系统术语DL/T 527-2002静态继电保护装置逆变电源技术条件GB/T 13384-2008机电产品包装通用技术条件GB/T 14537-1993GB/T 14598.27-2008DL/T 478-2001GB/T 191-2008用电用户侧菅说感慝倦;削衅埴警量度继电器和保护装置的冲击与碰撞试验量度继电器和保护装置第27部分：产品安全要求静态继电保护及安全自动装置通用技术条件包装储运图示标志GB/T 2423.1-2008

5、 A :低温GB/T 2423.2-2008 B:高温GB/T 2423.3-2006Cab :恒定湿热试验GB/T 2423.8-1995Ed :自由跌落GB/T 2423.10-2008 验Fc :振动（正弦）GB 4208-2008GB/T 17626 -2006GB 14048.1-2006GB 7947-2006 或数字标识GB 8702-88DL/T 5429-2009DL/T 5136-2001DL/T 620-1997DL/T 621-1997GB 50217-2007GB 2900.11-1988IEC 61427-2005 求和试验方法Q/GDW 564-2010QC/T

6、743-2006电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验电工电子产品环境试验第2部分试验方法试外壳防护等级（IP代码）电磁兼容试验和测量技术低压开关设备和控制设备第1部分：总则人机界面标志标识的基本和安全规则导体的颜色电磁辐射防护规定电力系统设计技术规程火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程交流电气装置的过电压保护和绝缘配合交流电气装置的接地电力工程电缆设计规范蓄电池名词术语光伏系统（PVES）用二次电池和蓄电池组一般要储能系统接入配电网技术规定电动汽车用

7、锂离子蓄电池GB/T 18479-2001地面用光伏（PV ）发电系统概述和导则GB/T 19939-2005光伏系统并网技术要求GB/T 20046-2006光伏（PV ）系统电网接口特性GB 2894 安全标志（neq ISO 3864 : 1984）GB 16179安全标志使用导则GB/T 17883 0.2S和0.5S级静止式交流有功电度表DL/T 448能计量装置技术管理规定DL/T 614多功能电能表DL/T 645多功能电能表通信协议DL/T 5202电能量计量系统设计技术规程SJ/T 11127光伏（PV）发电系统过电压保护导则IEC 61000-4-30电磁兼容第4-30部分

8、试验和测量技术一一电能质量IEC 60364-7-712建筑物电气装置第7-712部分：特殊装置或场所的要求太阳光伏（PV）发电系统3.储能电站（配合光伏并网发电）方案3.1系统架构在本方案中，储能电站（系统）主要配合光伏并网发电应用，因此，整个系 统是包括光伏组件阵列、光伏控制器、电池组、电池管理系统（BMS）、逆变器 以及相应的储能电站联合控制调度系统等在内的发电系统。系统架构图如下：光伏控制器光伏组件诜徵电池组电能表RS485监控主机储能电站（配合光伏并网发电应用）架构图1、光伏组件阵列利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为电能，然后对 锂电池组充电，通过逆变器将直流电转换为交流电对负载

9、进行供电；2、智能控制器根据日照强度及负载的变化，不断对蓄电池组的工作状态进 行切换和调节：一方面把调整后的电能直接送往直流或交流负载。另一方面把多 余的电能送往蓄电池组存储。发电量不能满足负载需要时，控制器把蓄电池的电 能送往负载，保证了整个系统工作的连续性和稳定性；4、并网逆变系统由几台逆变器组成，把蓄电池中的直流电变成标准的380V 市电接入用户侧低压电网或经升压变压器送入高压电网。5、锂电池组在系统中同时起到能量调节和平衡负载两大作用。它将光伏发 电系统输出的电能转化为化学能储存起来，以备供电不足时使用。3.2光伏发电子系统略。3.3储能子系统*站盖帜批K控事晚直流汇流枢M磷酸佚锂 宿

10、池组磷酸铁锂 电油组3.3.1储能电池组(1) 电池选型原则作为配合光伏发电接入，实现削峰填谷、负荷补偿，提高电能质量应用的储能电站，储能电池是非常重要的一个部件，必须满足以下要求：容易实现多方式组合，满足较高的工作电压和较大工作电流；电池容量和性能的可检测和可诊断，使控制系统可在预知电池容量和性能的情况下实现对电站负荷的调度控制;高安全性、可靠性：在正常使用情况下，电池正常使用寿命不低于15年； 在极限情况下，即使发生故障也在受控范围，不应该发生爆炸、燃烧等危及 电站安全运行的故障；具有良好的快速响应和大倍率充放电能力，一般要求5-10倍的充放电能力；较高的充放电转换效率；易于安装和维护；具

11、有较好的环境适应性，较宽的工作温度范围；符合环境保护的要求，在电池生产、使用、回收过程中不产生对环境的破坏 和污染；(2) 主要电池类型比较表1、几种电池性能比较钠硫电池全钒液流电油磷酸铁锂电池阀控铅酸电池现有应用规模等级100kW34MW5kW6MWkWMWkWMW比较适合大规模削峰填谷、大规模削峰填可选择功率型或大规模削峰填谷、的应用场平抑可再生能源谷、平抑可再生能量型，适用范围平抑可再生能源发合发电波动能源发电波动广泛电波动安全性不可过充电；钠、硫的渗漏，存在潜在安全隐患安全需要单体监控，安 全性能已有较大 突破安全性可接受，但 废旧铅酸蓄电池严 重污染土壤和水源能量密度100-700

12、Wh/kg-120-150Wh/kg30-50 Wh/kg倍率特性5-10C1.5C5-15C0.1-1C转换效率95%70%95%80%寿命2500次15000次2000次300 次成本23000 元/kWh15000 元/kWh3000 元/kWh700 元/kWh资源和环资源丰富；存在一资源丰富资源丰富；环境友资源丰富；存在一保定的环境风险好定的环境风险MW级系150-200 平米800-1500 平米100-150 平米150-200 平米 MW统占地/MW/MW/MW(h)关注点安全、一致性、成可靠性、成熟性、一致性一致性、寿命本成本(3) 建议方案从初始投资成本来看，锂离子电池有较

13、强的竞争力，钠硫电池和全钒液流电 池未形成产业化，供应渠道受限，较昂贵。从运营和维护成本来看，钠硫需要持 续供热，全钒液流电池需要泵进行流体控制，增加了运营成本，而锂电池几乎不 需要维护。根据国内外储能电站应用现状和电池特点，建议储能电站电池选型主 要为磷酸铁锂电池。3.3.2电池管理系统(BMS)(1) 电池管理系统的要求在储能电站中，储能电池往往由几十串甚至几百串以上的电池组构成。由于 电池在生产过程和使用过程中，会造成电池内阻、电压、容量等参数的不一致。 这种差异表现为电池组充满或放完时串联电芯之间的电压不相同，或能量的不相同。这种情况会导致部分过充，而在放电过程中电压过低的电芯有可能被

14、过放， 从而使电池组的离散性明显增加，使用时更容易发生过充和过放现象，整体容量 急剧下降，整个电池组表现出来的容量为电池组中性能最差的电池芯的容量，最 终导致电池组提前失效。因此，对于磷酸铁锂电池电池组而言，均衡保护电路是必须的。当然，锂电 池的电池管理系统不仅仅是电池的均衡保护，还有更多的要求以保证锂电池储能 系统稳定可靠的运行。(2 )电池管理系统BMS的具体功能基本保护功能单体电池电压均衡功能此功能是为了修正串联电池组中由于电池单体自身工艺差异弓I起的电压、或 能量的离散性，避免个别单体电池因过充或过放而导致电池性能变差甚至损坏情 况的发生，使得所有个体电池电压差异都在一定的合理范围内。要求各节电池之 间误差小于30mv。电池组保护功能单体电池过压、欠压、过温报警，电池组过充、过放、过流报警保护，切断 等。据采集功能采集的数据主要有：单体电池电压、单体电池温度(实际为每个电池模组的 温度).组端电压、充放电电流，计算得到蓄电池内阻。