10MWh儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

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1、10MW版能系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 密別 標(biāo)記 5MWZ2h儲(chǔ)能系統(tǒng) 方案設(shè)計(jì)報(bào)告 中航鋰電（洛陽(yáng)）有限公司 2011年7月 5MWZ2h儲(chǔ)能系統(tǒng) 方案設(shè)計(jì)報(bào)告 編寫(xiě) 校對(duì) 審核 標(biāo)檢 批準(zhǔn) 會(huì)簽 目次 1主要技術(shù)參數(shù)與指標(biāo) 12系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介 12.1儲(chǔ)能電池堆 12.2電池管理系統(tǒng) 12.3能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng) 12.4儲(chǔ)能電池柜 13儲(chǔ)能電池堆系統(tǒng)配置 13.1儲(chǔ)能電池 13.2電池管理系統(tǒng) 43.3儲(chǔ)能電池柜 64占地面積 85產(chǎn)品安全、防護(hù)措施 11 中航鋰電（洛陽(yáng)）有限公司 CHINAAVIATIONLITHIUMBATTERYCO.,L

2、TD. 1主要技術(shù)參數(shù)與指標(biāo) 5MW2h儲(chǔ)能系統(tǒng)。 系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介2 儲(chǔ)能電池系統(tǒng)由儲(chǔ)能電池堆、電池管理系統(tǒng)（BMS）、能量轉(zhuǎn)換裝置和后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)、儲(chǔ)能電池柜及必備的電氣元件和功率電纜組成。 2.1 儲(chǔ)能電池堆 根據(jù)用戶(hù)系統(tǒng)可配置滿(mǎn)足需求的鋰電池型號(hào)、數(shù)量、成組方式等。使用時(shí)需遵守淺充淺放的原則，以有效延長(zhǎng)電池的使用壽命，設(shè)計(jì)時(shí)配置一定的能量冗余度。 2.2 電池管理系統(tǒng) 電池管理系統(tǒng)能夠完成以下功能，有助于提高電池組的使用壽命： 電池電壓、電流和溫度監(jiān)控，避免過(guò)充、過(guò)放、過(guò)壓、欠壓等問(wèn)題的發(fā)生； 能量均衡管理，克服電池間的一致性差異，確保電池組的能量利用率。2.3能 量轉(zhuǎn)

3、換系統(tǒng) 能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)用于鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)中，內(nèi)部采用PLC控制，具有多種控制方式和功能: 可根據(jù)電網(wǎng)負(fù)載情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)并網(wǎng)功率； 可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)鋰電池充放電； 可在電網(wǎng)斷電時(shí)，充當(dāng)獨(dú)立逆變電源。 2.4儲(chǔ)能電池柜 儲(chǔ)能電池柜用于存放電池和電池管理系統(tǒng)、規(guī)范電線電纜排布、保護(hù)設(shè)備等。 采用模塊化分組分層設(shè)計(jì)，使儲(chǔ)能電池系統(tǒng)美觀可靠。 3儲(chǔ)能電池堆系統(tǒng)配置 3.1儲(chǔ)能電池 根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷要求5MV?用2小時(shí)計(jì)算，共需能量10MWh系統(tǒng)配置選用我公 司SE180AHAI池，電池外觀尺寸如圖1所示： 1 中航鋰電（洛陽(yáng)）有限公司 CHINAAVIATIONLITHIUM

4、BATTERYCO.,LTD. ■l 圖1SE180AH微卜觀及尺寸 整體5MW2H儲(chǔ)能系統(tǒng)由10個(gè)500KW2h電池簇組成 每個(gè)電池簇有一臺(tái)額定功率500kW勺PCS下轄電池簇的容量為500kW<2h,電池簇由5個(gè)100kW<2h的電池組組成。每個(gè)電池組由180Ah兩并216串組成。電池組額定電壓691V,電壓范圍604.8V-777.6V;額定電流為145A(0.4C)，包功率充放電時(shí)，電流范圍121A~198A配置的冗余度為80% 一個(gè)電池組由1個(gè)BCM羽18個(gè)BMU&成,5個(gè)電池組用1個(gè)BAMS 一個(gè)電池組用5個(gè)電池柜安裝，每個(gè)電池柜分4層，每層裝4個(gè)電池插箱，每個(gè)電池

5、插箱放2并3用共6支180Ah電池。 電池簇通過(guò)PCS側(cè)獨(dú)立的AC/DC單元實(shí)現(xiàn)并聯(lián)，各單元相互隔離獨(dú)立工作，即滿(mǎn)足500kW功率要求，又解決了環(huán)流問(wèn)題，不存在均流均壓?jiǎn)栴}。 10MWIK統(tǒng)，共用電池21600支，電池柜250臺(tái)，BAMS1飴,BCMS5Q&,BMU90飴。斷路器1000VDC250破50臺(tái)，直流接觸器EV200共50臺(tái)，直流熔斷器DC1000V500Att300支。 2 中航鋰電(洛陽(yáng))有限公司 CHINAAVIATIONLITHIUMBATTERYCO.,LTD.成組參數(shù)如表1所示: 表1單體電池和電池組參數(shù) 名稱(chēng)序號(hào)項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)備注 1型號(hào)SE18

6、0AHA 2規(guī)格⑺283X71X182 3重量⑺5.6?0.1 4額定電壓(V)3.2 5浮充電壓(V)3.4 根據(jù)電池老化程度及工況單6充電截止電壓(V)3.4,3.8等參數(shù)調(diào)整充電截止電壓體 電根據(jù)電池老化程度及工況 7放電截止電壓(V)3.0,2.5池等參數(shù)調(diào)整放電截止電壓 8最大充電電流(A)3C 9最大放電持續(xù)電流(A)4C(30S) 10標(biāo)準(zhǔn)充放電電流(A)0.3C 11額定能量(Wh)576 1數(shù)量(支)2蓄2連接方式并聯(lián)電 3額定容量(Ah)360池 模4額定電壓、充放電截止電壓同單體電池參數(shù)塊5儲(chǔ)備能量(kWh)1.15 1電池組能量要求100k

7、W<2h 2數(shù)量(支)432 3連接方式2并216用儲(chǔ) 4額定電壓(V)691(2能 電5充電截止電壓(V)735,820 池6放電截止電壓(V)648,540組7放電電流(A)145(0.4C)按照100kW兩負(fù)荷計(jì)算 8儲(chǔ)備能量(kWh)248.8 3 中航鋰電(洛陽(yáng))有限公司 CHINAAVIATIONLITHIUMBATTERYCO.,LTD. 1電池堆能量要求500kW<2h 2數(shù)量(支)2160儲(chǔ) 3連接方式5個(gè)電池組并聯(lián)能 電4額定電壓、充放電截止電壓同電池組參數(shù) 池5放電電流(A)725(0.4C)按照500kW滿(mǎn)負(fù)荷計(jì)算簇 6儲(chǔ)備能量(M

8、Wh)1.244 儲(chǔ)1電池堆能量要求5MW2h 能2數(shù)量(支)21600電3連接方式10個(gè)電池簇并聯(lián)池 堆4額定電壓、充放電截止電壓同電池簇參數(shù) 5儲(chǔ)備能量(MWh)12.44 注：電池放電電流的大小依據(jù)于用戶(hù)負(fù)荷需求，以上是基于滿(mǎn)負(fù)荷條件下的計(jì)算數(shù)據(jù)，實(shí)際電流根據(jù)工況而定，工況不同儲(chǔ)能電池堆工作時(shí)間不同。 電池組的充電電流大小由用戶(hù)可用的充電時(shí)間確定。一般設(shè)計(jì)充電電流小于或等于放電電流。 3.2 電池管理系統(tǒng) 電池管理系統(tǒng)主要由以下模塊組成： BMU(BatteryManagementUnit):電池組管理單元，管理12節(jié)串聯(lián)電池模塊單元，進(jìn)行電壓和溫度的采集，對(duì)本單元電池

9、模塊進(jìn)行均衡管理。 BCMS(BatteryClusterManagementUnit):電池組管理單元，管理一個(gè)串聯(lián)回 路 ,同時(shí)檢測(cè)本組電池的電流，在必要時(shí)采取保護(hù)措施。中的全部BMU BAMS(BatteryArrayManagementUnit):電池陣列管理系統(tǒng)，管理PCS下轄全部BCMS同時(shí)與PCSffi后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)通信，*I據(jù)電池組狀態(tài)請(qǐng)求PCSSM整充放電功率。 電池管理系統(tǒng)與儲(chǔ)能電池堆拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示: 4 中航鋰電（洛陽(yáng)）有限公司 CHINAAVIATIONLITHIUMBATTERYCO.,LTD. 保護(hù)測(cè)控、打印等數(shù)據(jù)備份主機(jī)操作員站

10、Ethernet RS485/CAN 熔斷隔離熔斷隔離斷路器斷路器預(yù)充電阻預(yù)充電阻電流檢測(cè)電流檢測(cè) 電池組電池組 電池堆1電池堆5 圖2儲(chǔ)能系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 5 3.3 儲(chǔ)能電池柜 儲(chǔ)能電池機(jī)柜選用型材設(shè)計(jì)，該柜型的整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)能最大程度地滿(mǎn)足可靠性，安全性、設(shè)備的散熱要求及操作維修的方便性，柜體結(jié)構(gòu)采用先進(jìn)的免維護(hù)技術(shù)。機(jī)柜結(jié)構(gòu)采用模數(shù)化組合的裝配式結(jié)構(gòu)，保證柜體結(jié)構(gòu)具有良好的機(jī)械強(qiáng)度。 每個(gè)電池組使用5個(gè)機(jī)柜，每個(gè)機(jī)柜尺寸為110OX800X2260,分四層結(jié)構(gòu)，每層可放置4個(gè)電池插箱，每個(gè)插箱可擺放2并3用共六支180ah電池。這種模塊化分組分層設(shè)計(jì)，大大增加了安裝和操作的

11、靈活性。單個(gè)柜體重約300KG裝入電 池整個(gè)柜體重量約為900Kg。電池柜外觀如圖3所示。 圖3電池柜外觀圖4柜內(nèi)電池排布示意圖 6 圖5柜內(nèi)電池排布圖 圖6五連柜柜體排布圖 7 4占地面積 儲(chǔ)能系統(tǒng)占地面積需根據(jù)儲(chǔ)能室場(chǎng)地結(jié)構(gòu)進(jìn)行排布。根據(jù)以往項(xiàng)目的建造經(jīng) 驗(yàn)，需儲(chǔ)能室面積約為68X26m 附上國(guó)家電網(wǎng)9MW儲(chǔ)能系統(tǒng)及南方電網(wǎng)4MW儲(chǔ)能系統(tǒng)平面布置

12、圖，以供參 考。 如下圖所示： 8 圖7國(guó)網(wǎng)9MW儲(chǔ)能系統(tǒng)平面布置圖 9 圖8南方電網(wǎng)4MW儲(chǔ)能系統(tǒng)平面布置圖 10 5產(chǎn)品安全、防護(hù)措施 5.1電池柜防護(hù)處理 電池柜的外殼防護(hù)等級(jí)要根據(jù)安裝環(huán)境及使用條件，按《GB4208-2008外殼防護(hù)等級(jí)（IP代碼）》選擇。電池柜在三級(jí)污染的條件下運(yùn)行，即電池柜的防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP30以上。 電池柜側(cè)封板與柜體，柜門(mén)與柜體之間全部裝有發(fā)泡成型的密封條。電纜引入孔均裝有過(guò)線橡膠套，并且涂有防護(hù)密封膠。風(fēng)扇進(jìn)出口處裝有高效的過(guò)濾裝置，可有效防止灰塵進(jìn)入，提高設(shè)備的防護(hù)等級(jí)。 電池柜散熱選用的是低噪聲的軸流風(fēng)機(jī)，可以將電池柜

13、的噪聲控制在要求的范圍內(nèi)。5.2儲(chǔ)能系統(tǒng)裝置安全措施方案 本儲(chǔ)能系統(tǒng)裝置為大型電力電子設(shè)備及大規(guī)模儲(chǔ)能裝置，具有能量密度高，體積大，重量重，控制精密，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)的特點(diǎn)，同時(shí)也是高電壓，大電流，高功率的電氣設(shè)備。在運(yùn)輸，安裝，調(diào)試，維護(hù)過(guò)程中，錯(cuò)誤的接線，錯(cuò)誤的操作，容易對(duì)設(shè)備造成損壞，嚴(yán)重的甚至威脅人身安全，因此需要采取各種安全措施降低甚至消滅事故發(fā)生的可能性。 5.3安裝措施內(nèi)容 1、安全培訓(xùn) (1)安全思想教育 安全思想教育的主要目的是： ,通過(guò)提高現(xiàn)場(chǎng)施工與維護(hù)人員對(duì)錯(cuò)誤接線，錯(cuò)誤操作危害的認(rèn)識(shí)，以增強(qiáng)現(xiàn) 場(chǎng)施工與維護(hù)人員保護(hù)自身和他人人身安全的意識(shí)； ,通過(guò)提高

14、現(xiàn)場(chǎng)施工與維護(hù)人員對(duì)安全施工，安全運(yùn)行重要意義認(rèn)識(shí)，以增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工與維護(hù)人員保護(hù)設(shè)備的責(zé)任感。 (2)操作紀(jì)律教育 操作紀(jì)律教育使施工人員懂得嚴(yán)格執(zhí)行勞動(dòng)紀(jì)律對(duì)實(shí)現(xiàn)安全施工的重要性。遵守勞動(dòng)紀(jì)律是貫徹安全生產(chǎn)方針，杜絕傷亡事故，保障安全施工的重要保證。 11 (3)安全知識(shí)教育 在施工之前須按照《鋰電池使用安全常識(shí)》、《儲(chǔ)能系統(tǒng)安裝手冊(cè)》、《儲(chǔ)能系統(tǒng)用戶(hù)使用書(shū)冊(cè)》對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工與維護(hù)人員進(jìn)行全面培訓(xùn)。 (4)安全技能培訓(xùn) 安全技能培訓(xùn)是指結(jié)合本工種，本專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工與維護(hù)人員進(jìn)行正確安全操作的培訓(xùn)。每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)人員都要熟悉本工種本專(zhuān)業(yè)的基本技能知識(shí)。凡進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行特種作業(yè)人員均必須

15、持有特種作業(yè)操作許可證。 2、安全規(guī)則需知 使用本儲(chǔ)能系統(tǒng)裝置之前，請(qǐng)仔細(xì)閱讀相關(guān)安全注意事項(xiàng)，以免造成不必要的 損害。 (1)系統(tǒng)的使用環(huán)境應(yīng)滿(mǎn)足GB/T4798.3-2007(1EC60721-3-3:2002)中3C1和 3S1的要求，周?chē)坏糜幸兹?、易爆、腐蝕性氣體或物品； (2)機(jī)箱外殼及接地端子一定要可靠接地，最好是直接與設(shè)備間專(zhuān)用的二次設(shè)備接地網(wǎng)相連(或通過(guò)屏柜的專(zhuān)用銅排)，并確保保護(hù)接地的連續(xù)性、可靠性。接地點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離一次設(shè)備的接地點(diǎn)，特別是要遠(yuǎn)離避雷針(器)的接地點(diǎn)； (3)應(yīng)使用合格的交流或直流工作電源供電； (4)產(chǎn)品運(yùn)行時(shí)不得隨意觸摸相關(guān)零部件及按鍵、按鈕

16、等，絕對(duì)禁止帶電插拔插件?必要的操作應(yīng)由專(zhuān)業(yè)人員按照裝置說(shuō)明書(shū)及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的作業(yè)規(guī)程的規(guī)定進(jìn)行 (5)產(chǎn)品的某些端子帶有高電壓或大電流，正式投運(yùn)前一定要確認(rèn)連接無(wú)誤并擰緊端子；需要測(cè)量時(shí)，千萬(wàn)要小心使用儀表和工具，避免出現(xiàn)短路、接地、開(kāi)路等事故； (6)嚴(yán)禁非專(zhuān)業(yè)人員打開(kāi)柜門(mén)。專(zhuān)業(yè)人員檢修時(shí)，需注意柜內(nèi)有高壓電容，當(dāng) 斷開(kāi)外部一切電源后，必須等候30分鐘以上，待電容完全放電后才能打開(kāi)柜門(mén)進(jìn)行檢修或者更換配件。 3、現(xiàn)場(chǎng)安裝施工安全方案措施 (1)安裝團(tuán)隊(duì)指定一名現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施工安全員； (2)安裝調(diào)試施工人員必須進(jìn)行上崗安全培訓(xùn)，熟讀安裝調(diào)試安裝指南； 12 (3)要有嚴(yán)格的總體施工安

17、全技術(shù)方案和安全措施，對(duì)各種危險(xiǎn)點(diǎn)要有充分預(yù) 想，要有具體預(yù)防措施； (4)開(kāi)好班前班后會(huì)，每天的開(kāi)收工都要開(kāi)，缺一不可，要有記錄，若不開(kāi)班前班后會(huì)，不認(rèn)真研究制定安全技術(shù)措施的，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)不論后果與否，都將嚴(yán)懲不貸； (5)嚴(yán)格停電、驗(yàn)電、掛地線程序，拉開(kāi)低壓開(kāi)關(guān)施工的一律掛”禁止合閘有人工作"標(biāo)示牌，停送電工作要專(zhuān)人負(fù)責(zé)，操作時(shí)要使用合格的安全工器具 (6)現(xiàn)場(chǎng)施工人員必須戴安全帽，安全帽必須系帶，無(wú)安全帽保護(hù)的一律不準(zhǔn) 進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)； (7)全部高壓操作，必須佩戴絕緣手套，穿著絕緣鞋進(jìn)行； (8)安裝工具必須有絕緣膠帶纏繞或其他絕緣措施； (9)在電池組進(jìn)行串聯(lián)前，先用萬(wàn)用

18、表檢測(cè)是否漏電，如有漏電，必須檢查并 排除漏電故障； (10)線路安裝時(shí)要嚴(yán)格核對(duì)線號(hào)和色標(biāo)，防止誤接線； (11)安裝施工現(xiàn)場(chǎng)配備干粉滅火器，防止出現(xiàn)火災(zāi)事故。 4、操作人員要求 (1)為了防止人為誤操作而導(dǎo)致的安全事故，本儲(chǔ)能系統(tǒng)裝置只允許受過(guò)培訓(xùn)的合格電氣工作人員進(jìn)行操作。 (2)系統(tǒng)操作人員應(yīng)配有足夠的安全設(shè)備并具備基本的急救能力。 (3)系統(tǒng)操作人員要求熟悉本手冊(cè)相關(guān)內(nèi)容的所有說(shuō)明及安全警告。 5、注意事項(xiàng) (1)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行人員應(yīng)盡可能的在后臺(tái)進(jìn)行相關(guān)操作，盡量避免直接接觸裝置本體； (2)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，嚴(yán)禁任何人員帶電插撥端子或碰觸PCS內(nèi)部元件及接觸

19、 點(diǎn)； (3)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，嚴(yán)禁任何人員在柜門(mén)上的液晶面板上進(jìn)行隨意操作； 13 (4)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，如出現(xiàn)異?，F(xiàn)象需停機(jī)檢修時(shí)，操作人員應(yīng)從就地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)操作臺(tái)或站級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)下達(dá)停機(jī)指令，盡量避免在柜門(mén)前拍急停按鈕來(lái)使系統(tǒng)停機(jī)； (5)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，任何人員不得隨意打開(kāi)前/后柜門(mén); (6)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，避免觸摸接近熱源的外殼零件以免燙傷； (7)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，任何人員不得有意或無(wú)意手動(dòng)斷開(kāi)上級(jí)電源開(kāi)關(guān)，應(yīng) 有相應(yīng)的監(jiān)護(hù)機(jī)制； (8)系統(tǒng)內(nèi)PCSft需要停電檢修時(shí)，裝置停電并確認(rèn)斷開(kāi)一切外部電源后，由 于內(nèi)部高電壓電容的存在，技術(shù)人員需最少等待30分鐘后才能打開(kāi)柜門(mén)進(jìn)行檢修 (9)在電池柜進(jìn)行高壓操作時(shí)必須帶絕緣手套、絕緣鞋、絕緣帽； (10)安裝或檢修工具必須有絕緣膠帶纏繞或其他絕緣措施； (11)在電池組進(jìn)行串聯(lián)前，先用萬(wàn)用表檢測(cè)是否漏電，如有漏電，必須檢查并 排除漏電故障； (12)在進(jìn)行電池組用故障排查時(shí)，必須遵循下列流程： 1)斷開(kāi)該電池組用的總正總負(fù)接觸器以及斷路器，確保該電池組用與其他電池 組申沒(méi)有任何電氣連接； 2)定位問(wèn)題電池組，斷開(kāi)該電池組與其他電池組的連接； 3)斷開(kāi)該電池組與電池管理系統(tǒng)的電壓采集連線和溫度采集連線，進(jìn)行故障排查。 (13)運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)配備干粉滅火器，防止火災(zāi)事故發(fā)生。 14