10MWh儲能系統(tǒng)設(shè)計方案

10MW版能系統(tǒng)設(shè)計方案密別標(biāo)記5MWZ2h儲能系統(tǒng)方案設(shè)計報告中航鋰電（洛陽）有限公司2011年7月5MWZ2h儲能系統(tǒng)方案設(shè)計報告編寫校對審核標(biāo)檢批準(zhǔn)會簽?zāi)看?主要技術(shù)參數(shù)與指標(biāo)12系統(tǒng)功能簡介12.1儲能電池堆12.2電池管理系統(tǒng)12.3能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)12.4儲能電池柜13儲能電池堆系統(tǒng)配置13.1儲能電池13.2電池管理系統(tǒng)43.3儲能電池柜64占地面積85產(chǎn)品安全、防護(hù)措施11中航鋰電（洛陽）有限公司CHINAAVIATIONLITHIUMBATTERYCO.,LTD.1主要技術(shù)參數(shù)與指標(biāo)5MW2h儲能系統(tǒng)。系統(tǒng)功能簡介2儲能電池系統(tǒng)由儲能電池堆、電池管理系統(tǒng)（BMS）、能量轉(zhuǎn)換裝置和后臺監(jiān)控系統(tǒng)、儲能電池柜及必備的電氣元件和功率電纜組成。2.1 儲能電池堆根據(jù)用戶系統(tǒng)可配置滿足需求的鋰電池型號、數(shù)量、成組方式等。使用時需遵守淺充淺放的原則，以有效延長電池的使用壽命，設(shè)計時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，避免過充、過放、過壓、欠壓等問題的發(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)換系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)用于鋰電池儲能系統(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，自動調(diào)節(jié)并網(wǎng)功率；可自動實現(xiàn)鋰電池充放電；可在電網(wǎng)斷電時，充當(dāng)獨立逆變電源。2.4儲能電池柜儲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，使儲能電池系統(tǒng)美觀可靠。3儲能電池堆系統(tǒng)配置3.1儲能電池根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷要求5MV®用2小時計算，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）有限公司CHINAAVIATIONLITHIUMBATTERYCO.,LTD.l圖1SE180AH微卜觀及尺寸整體5MW2H儲能系統(tǒng)由10個500KW2h電池簇組成每個電池簇有一臺額定功率500kW勺PCS下轄電池簇的容量為500kW<2h,電池簇由5個100kW<2h的電池組組成。每個電池組由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，電流范圍121A198A配置的冗余度為80%一個電池組由1個BCM羽18個BMU&成,5個電池組用1個BAMS一個電池組用5個電池柜安裝，每個電池柜分4層，每層裝4個電池插箱，每個電池插箱放2并3用共6支180Ah電池。電池簇通過PCS側(cè)獨立的AC/DC單元實現(xiàn)并聯(lián)，各單元相互隔離獨立工作，即滿足500kW功率要求，又解決了環(huán)流問題，不存在均流均壓問題。10MWIK統(tǒng)，共用電池21600支，電池柜250臺，BAMS1飴,BCMS5Q&,BMU90飴。斷路器1000VDC250破50臺，直流接觸器EV200共50臺，直流熔斷器DC1000V500Att300支。2中航鋰電(洛陽)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)名稱序號項目技術(shù)參數(shù)備注1型號SE180AHA2規(guī)格283X71X1823重量5.6?0.14額定電壓(V)3.25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)3C9最大放電持續(xù)電流(A)4C(30S)10標(biāo)準(zhǔn)充放電電流(A)0.3C11額定能量(Wh)5761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儲備能量(kWh)1.151電池組能量要求100kW<2h2數(shù)量(支)4323連接方式2并216用儲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)荷計算8儲備能量(kWh)248.83中航鋰電(洛陽)有限公司CHINAAVIATIONLITHIUMBATTERYCO.,LTD.1電池堆能量要求500kW<2h2數(shù)量(支)2160儲3連接方式5個電池組并聯(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滿負(fù)荷計算簇6儲備能量(MWh)1.244儲1電池堆能量要求5MW2h能2數(shù)量(支)21600電3連接方式10個電池簇并聯(lián)池堆4額定電壓、充放電截止電壓同電池簇參數(shù)5儲備能量(MWh)12.44注：電池放電電流的大小依據(jù)于用戶負(fù)荷需求，以上是基于滿負(fù)荷條件下的計算數(shù)據(jù)，實際電流根據(jù)工況而定，工況不同儲能電池堆工作時間不同。電池組的充電電流大小由用戶可用的充電時間確定。一般設(shè)計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，對本單元電池模塊進(jìn)行均衡管理。BCMS(BatteryClusterManagementUnit):電池組管理單元，管理一個串聯(lián)回路,同時檢測本組電池的電流，在必要時采取保護(hù)措施。中的全部BMUBAMS(BatteryArrayManagementUnit):電池陣列管理系統(tǒng)，管理PCS下轄全部BCMS同時與PCSffi后臺監(jiān)控系統(tǒng)通信，*I據(jù)電池組狀態(tài)請求PCSSM整充放電功率。電池管理系統(tǒng)與儲能電池堆拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示:4中航鋰電（洛陽）有限公司CHINAAVIATIONLITHIUMBATTERYCO.,LTD.保護(hù)測控、打印等數(shù)據(jù)備份主機(jī)操作員站EthernetRS485/CAN熔斷隔離熔斷隔離斷路器斷路器預(yù)充電阻預(yù)充電阻電流檢測電流檢測電池組電池組電池堆1電池堆5圖2儲能系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)53.3 儲能電池柜儲能電池機(jī)柜選用型材設(shè)計，該柜型的整體設(shè)計結(jié)構(gòu)能最大程度地滿足可靠性，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。每個電池組使用5個機(jī)柜，每個機(jī)柜尺寸為110OX800X2260,分四層結(jié)構(gòu)，每層可放置4個電池插箱，每個插箱可擺放2并3用共六支180ah電池。這種模塊化分組分層設(shè)計，大大增加了安裝和操作的靈活性。單個柜體重約300KG裝入電池整個柜體重量約為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74占地面積儲能系統(tǒng)占地面積需根據(jù)儲能室場地結(jié)構(gòu)進(jìn)行排布。根據(jù)以往項目的建造經(jīng)驗，需儲能室面積約為68X26m附上國家電網(wǎng)9MW儲能系統(tǒng)及南方電網(wǎng)4MW儲能系統(tǒng)平面布置圖，以供參考。如下圖所示：8圖7國網(wǎng)9MW儲能系統(tǒng)平面布置圖9圖8南方電網(wǎng)4MW儲能系統(tǒng)平面布置圖105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)等級要根據(jù)安裝環(huán)境及使用條件，按GB4208-2008外殼防護(hù)等級（IP代碼）選擇。電池柜在三級污染的條件下運行，即電池柜的防護(hù)等級達(dá)到IP30以上。電池柜側(cè)封板與柜體，柜門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濾裝置，可有效防止灰塵進(jìn)入，提高設(shè)備的防護(hù)等級。電池柜散熱選用的是低噪聲的軸流風(fēng)機(jī)，可以將電池柜的噪聲控制在要求的范圍內(nèi)。5.2儲能系統(tǒng)裝置安全措施方案本儲能系統(tǒng)裝置為大型電力電子設(shè)備及大規(guī)模儲能裝置，具有能量密度高，體積大，重量重，控制精密，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，專業(yè)性強(qiáng)的特點，同時也是高電壓，大電流，高功率的電氣設(shè)備。在運輸，安裝，調(diào)試，維護(hù)過程中，錯誤的接線，錯誤的操作，容易對設(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：,通過提高現(xiàn)場施工與維護(hù)人員對錯誤接線，錯誤操作危害的認(rèn)識，以增強(qiáng)現(xiàn)場施工與維護(hù)人員保護(hù)自身和他人人身安全的意識；,通過提高現(xiàn)場施工與維護(hù)人員對安全施工，安全運行重要意義認(rèn)識，以增強(qiáng)現(xiàn)場施工與維護(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)行勞動紀(jì)律對實現(xiàn)安全施工的重要性。遵守勞動紀(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)安全知識教育在施工之前須按照鋰電池使用安全常識、儲能系統(tǒng)安裝手冊、儲能系統(tǒng)用戶使用書冊對現(xiàn)場施工與維護(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，本專業(yè)特點，對現(xiàn)場施工與維護(hù)人員進(jìn)行正確安全操作的培訓(xùn)。每個現(xiàn)場人員都要熟悉本工種本專業(yè)的基本技能知識。凡進(jìn)入現(xiàn)場進(jìn)行特種作業(yè)人員均必須持有特種作業(yè)操作許可證。2、安全規(guī)則需知使用本儲能系統(tǒng)裝置之前，請仔細(xì)閱讀相關(guān)安全注意事項，以免造成不必要的損害。(1)系統(tǒng)的使用環(huán)境應(yīng)滿足GB/T4798.3-2007(1EC60721-3-3:2002)中3C1和3S1的要求，周圍不得有易燃、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)備間專用的二次設(shè)備接地網(wǎng)相連(或通過屏柜的專用銅排)，并確保保護(hù)接地的連續(xù)性、可靠性。接地點應(yīng)遠(yuǎn)離一次設(shè)備的接地點，特別是要遠(yuǎn)離避雷針(器)的接地點；(3)應(yīng)使用合格的交流或直流工作電源供電；(4)產(chǎn)品運行時不得隨意觸摸相關(guān)零部件及按鍵、按鈕等，絕對禁止帶電插拔插件必要的操作應(yīng)由專業(yè)人員按照裝置說明書及現(xiàn)場運行的作業(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，正式投運前一定要確認(rèn)連接無誤并擰緊端子；需要測量時，千萬要小心使用儀表和工具，避免出現(xiàn)短路、接地、開路等事故；(6)嚴(yán)禁非專業(yè)人員打開柜門。專業(yè)人員檢修時，需注意柜內(nèi)有高壓電容，當(dāng)斷開外部一切電源后，必須等候30分鐘以上，待電容完全放電后才能打開柜門進(jìn)行檢修或者更換配件。3、現(xiàn)場安裝施工安全方案措施(1)安裝團(tuán)隊指定一名現(xiàn)場設(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)格的總體施工安全技術(shù)方案和安全措施，對各種危險點要有充分預(yù)想，要有具體預(yù)防措施；(4)開好班前班后會，每天的開收工都要開，缺一不可，要有記錄，若不開班前班后會，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、驗電、掛地線程序，拉開低壓開關(guān)施工的一律掛”禁止合閘有人工作"標(biāo)示牌，停送電工作要專人負(fù)責(zé)，操作時要使用合格的安全工器具(6)現(xiàn)場施工人員必須戴安全帽，安全帽必須系帶，無安全帽保護(hù)的一律不準(zhǔn)進(jìn)入施工現(xiàn)場；(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，先用萬用表檢測是否漏電，如有漏電，必須檢查并排除漏電故障；(10)線路安裝時要嚴(yán)格核對線號和色標(biāo)，防止誤接線；(11)安裝施工現(xiàn)場配備干粉滅火器，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，本儲能系統(tǒng)裝置只允許受過培訓(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相關(guān)內(nèi)容的所有說明及安全警告。5、注意事項(1)系統(tǒng)運行時，運行人員應(yīng)盡可能的在后臺進(jìn)行相關(guān)操作，盡量避免直接接觸裝置本體；(2)系統(tǒng)運行過程中，嚴(yán)禁任何人員帶電插撥端子或碰觸PCS內(nèi)部元件及接觸點；(3)系統(tǒng)運行過程中，嚴(yán)禁任何人員在柜門上的液晶面板上進(jìn)行隨意操作；13(4)系統(tǒng)運行過程中，如出現(xiàn)異?，F(xiàn)象需停機(jī)檢修時，操作人員應(yīng)從就地監(jiān)測系統(tǒng)操作臺或站級監(jiān)控系統(tǒng)下達(dá)停機(jī)指令，盡量避免在柜門前拍急停按鈕來使系統(tǒng)停機(jī)；(5)系統(tǒng)運行過程中，任何人員不得隨意打開前/后柜門;(6)系統(tǒng)運行過程中，避免觸摸接近熱源的外殼零件以免燙傷；(7)系統(tǒng)在運行過程中，任何人員不得有意或無意手動斷開上級電源開關(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，裝置停電并確認(rèn)斷開一切外部電源后，由于內(nèi)部高電壓電容的存在，技術(shù)人員需最少等待30分鐘后才能打開柜門進(jìn)行檢修(9)在電池柜進(jìn)行高壓操作時必須帶絕緣手套、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，先用萬用表檢測是否漏電，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，必須遵循下列流程：1)斷開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有任何電氣連接；2)定位問題電池組，斷開該電池組與其他電池組的連接；3)斷開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)運行現(xiàn)場配備干粉滅火器，防止火災(zāi)事故發(fā)生。14