150MW/300MWh储能系统技术方案XXX能源科技有限公司2022年4月目录1项目概况?I.I运行方式.................................................................22.储能系统方案..............................................................22.1系统简介..................................................................22.2系统设计..................................................................22.3设计标准..................................................................43.电池系统方案.............................................................53.1电芯.....................................................................53.2电池箱....................................................................63.3高压箱设计..............................................................83.3电池簇设计..............................................................83.4集装箱电池系统设计......................................................104.电池管理系统方案........................................................114.1系统拓扑.............................................................114.2系统功能.............................................................115.热管理系统................................................................126.消防系统................................................................147.设备消单................................................................16I1.项目概况本项目150MW/309.6576MWh储能系统采用非步入式设计，便于设备安装维护，同时满足整个储能系统安全可靠长期运行的要求。1.1运行方式储能系统运行满足电网调峰、辅助调频、备用电源、削峰填谷、电力需求响应、紧急功率支撑、无功补偿等功能。2.储能系统方案2.1系统简介储能系统方案采用100套标准化设计的储能单元（1.5MW/3.096WMh）构成。电池舱采用额定电压1280Vdc电池簇，0.5C充放电倍率设计，将储能电池集成在非步入式集装箱内，现场安装便捷。该集装箱包含，储能磷酸铁电池系统，BMS系统，配电系统，消防系统，直流汇流系统，热管理系统以及照明系统等。2.2系统设计根据项目要求配置方案如下：电池簇：电芯全部采用280Ah磷酸铁锂电池，每个电池插箱为1P16S成组方式，电量为14.336kWh；每簇电池由24个电池插箱与1个高压箱构成，成组方式为1P384S，电量为344.06kWh。电池舱方案采用定制集储能变流器：采用1500kW-PCS，PCS系统接入匹配性友好。装箱，共放置9组电池簇，合计电池容量为3.096MWh。每9组电池簇接入一台汇流柜，汇流柜接入一台1500kW的PCS，与PCS连接后组成一个储能子系统（1.5MW/3.096WMh）。一个储能子系统组成一个标准储能单元（1.5MW/3.096WMh）。本项目储能系统由100个标准储能单元构成，总配置为150MW/309.6576MWh。该系统拓扑如下图所示，该储能系统集装箱经过储能PCS及其相对应的升压变压器，汇2入110kV母线，实现用户需求功能。2150MW/309.6576MWh储能系统拓扑示意图本方案采用非步入式设计，储能电池系统分别放置在集装箱的两侧，独立配置空调，汇流等。每组储能单元对接PCS可独立运行，系统功能灵活可多种运行模式控制，便于检修维护。每个子系统升压变压器，对接入110kV交流母线.。储能电池系统配置多种通信接口，与上级能量管理系统及PCS进行通信，实现对电池的监控及保护。储能系统集装箱，基于模块化设计，能量密度高，集成在集装箱系统，降低客户的投资成本，节约现场的施工成本及占地面的。本方案的储能电池系统，只需做简单的基础设施，便可完成一站式安装，现场只需连接动力电缆及二次通讯线缆即可，方便快捷，减低工程难度，节省成本。集装箱外皮喷涂均一颜色，颜色由设计联络会确定。（1）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20年内不会因为腐蚀，防火，防水，防尘，和紫外线等因素出现故障。（2）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3气时可以有效阻止灰尘进入集装箱内部；3（3）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。2.3设计标准DL/T448能计量装置技术管理规定DL/T614多功能电能表DL/T645多功能电能表通信协议DL/T5202电能量计量系统设计技术规程GB/T36276电力储能用锂离子电池电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验GB/T电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验17626.2GB/T17626.3电磁兼容通用标准工业环境中的发射标准GB17799.4静态继电保护装置逆变电源技术条件DL/T527-2002GB/T13384-2008机电产品包装通用技术条件GB/T14537-1993量度继电器和保护装置的冲击与碰撞试验GB/T14598.27-2008量度继电器和保护装置第27部分：产品安全要求DL/T478-2001静态继电保护及安全自动装置通用技术条件GB14048.1-2006低压开关设备和控制设备第1部分：总则GB7947-2006人机界面标志标识的基本和安全规则导体的颜色或数字标识GB/T17215.322-2008交流电测量设备特殊要求第22部分：静止式有功电能表（0.2S级和0.5S级）GB8702-88电磁辐射防护规定DL/T5429-2009电力系统设计技术规程DL/T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T621-1997交流电气装置的接地GB50217-2007电力工程电缆设计规范GB2900.11-1988蓄电池名词术语43.电池系统方案3.1电芯集装箱储能系统选用的锂电池为磷酸铁锂电池（280Ah/3.2V）具有比能量高、高寿命、成本低、安全无污染等特点，已广泛应用于储能系统。电芯基本性能表序号项目性能1标称容量280Ah，0.5C放电（25±2℃)2标称电压3.2V3充电截止电压3.65V4放电截止电压2.5V5标准充电方式25±2℃,0.5C充电至3.65V，恒压3.65V充电电流小于0.05C6最大充电电流1C(15℃~+45℃)7最大脉冲充电电流1.5C(15℃~45℃)≤30S8标准放电电流25±2℃,0.5C放电电压截至2.5V9最大可持续放电电流10最大脉冲放电电流1C(15℃~+45℃)11循环寿命3C(15℃~45℃)≤30S测试方法：初始压力300±20kgf，环10000次境25±2℃,电压范围2.5～3.65V，（@25±2℃,0.5C/0.5C，90%DOD，充放电间隔时间70%EOL）0.5～1h。0.5P循环n次，放电容量与初始容量比值。53.2电池箱电池箱由采集单元、电芯、熔断器、连接器、散热风扇等组成。电池箱结构及内部连接图如下图所示。电池箱示意图电池箱内部连接示意图电池箱设计方案及特点：（1）电池模块成组方式为1P16S，由2个1P8S的电池模组组成；8颗电芯通过连接排串联，各连接排与单体正/负极耳采用激光焊接，保证机械可靠性和导电性能。（2）模组通过螺栓固定于电池模块结构件底架，并配置绝缘板，保证电池单体和底架的绝缘；（3）电池箱内设计16个温度采集点，用来检测电芯本体的温度。当电池模块温度过大或6温升过快系统可快速响应作出相应的告警和保护动作；（4）电池箱内设计16组电压采集，为每节单体电池提供单独的电压采集；（5）电池模块配置1个采集单元，实现各单体电压、温度的采集和数据上传，模块之间采用菊花链通讯方式；（6）风道设计，更有效的对电池箱进行散热处理；（7）电池箱对外输出采用螺栓连接，并采用前出线方式，方便工作人员检查维护。电池箱参数表序号项目性能备注1电池箱型号JKE-ESS-J-L-14.336-PACK电池模块/电池箱280Ah2容量3电池箱构成1P16箱体尺寸公差参考协议4.7.5国标《GB∕T19804-2005》-线性4尺寸（LWH）mm484755227(±2mm）尺寸公差B级，直线度、平面度、平行5重量kg110±2kg度按F级额定电压V51.20.5C,25±2℃,33.6V～43.86V,BOL标称容量Ah2800.5C,25±2℃,33.6V～43.87V,BOL0.5P,25±2℃8标称能量kWh14.3369工作电压V40V～58.4V允许最大工作温度充电：0～55℃;放电：-20～10范围55℃73.3高压箱设计高压箱内配置电池管理系统次级主控、总正断路器、总负断路器、熔断器及断路器等元器件。次级主控是可根据策略或者上级指令控制整个电池簇的控制器件，次级主控能够汇集安装在各个电池模块内采集单元采集到数据，并将数据整理分析后上传至顶级主控。电池箱串联后接入高压箱，高压箱作为电池簇动力回路的输入输出接口，高压箱结构图如下图所示。高压箱示意图3.3电池簇设计每个电池簇由24个电池插箱（1P16S）与1个高压箱构成，成组方式为1P384S，电量为344.06kWh。电池簇示意图8每套电池簇内的模块之间为串联关系，电池模块之间通过前面板的插座使用铜排串联连接（如图所示）。电池簇参数表序号项目性能1电池簇型号JKE-ESS-J-L-344.06-RACK2802标称容量Ah344.063标称充放电能量kWh1721724额定充放电功率kW≥94%（0.5P）≥92%（1P）5最大充放电功率kW≥90%1228.85充放电能量效率1075.2～1401.6（单体2.8～3.65）6使用DOD电流：280A持续时间：长时间电流：280A持续时间：长时间7标称电压VIP20被动均衡8工作电压范围V约299015507752350(±3mm）9最大充电电流A10最大放电电流A11IP防护等级12均衡策略13重量kg14外形尺寸（WDH）mm93.4集装箱电池系统设计集装箱电池系统容量为3.096MWh，该储能系统由1套子系统组成。每个子系统由9个电池簇组成，总电压为1228.8V，总能量为3.096MWh。系统参数项目储能集装箱示意图序号电池箱型号集装箱尺寸性能1电池簇数量JKE-ESS-J-L-3096-UNIT2标称电压L11000W2438H2896mm3电压范围4支路数量95重量1228.8Vdc61075.2～1401.6（单体2.8～3.65）71支路约37T104.电池管理系统方案4.1系统拓扑该集装箱型电站每组储能系统的电池管理系统均采用三层构架。最高层由顶级主控负责统一管理，可根据实际情况设计为一主一从或增加就地管理系统。每个顶级主控对应的每一簇电池的次级主控。次级主控分别管理下属电池插箱的采集板。采集板负责采集1P16S电池插箱内每个电芯的温度及电压。4.2系统功能电池管理系统（BMS）的主要功能如下：（1）电池模拟量高精度监测及上报功能包括电池组串实时电压检测，电池组串充放电电流检测，单体电池端电压检测，电池组多点温度检测，电池组串漏电监测。（2）电池系统运行报警、报警本地显示及上报功能包括电池系统过压告警，电池系统欠压告警，电池系统过流告警，电池系统高温告警，电池系统低温告警，电池系统漏电告警，电池管理系统通信异常告警，电池管理系统内部异常告警。（3）电池系统保护功能电池管理系统在电池系统出现电压、电流、温度等模拟量出现超过安全保护门限的情况时，将进行故障隔离，将问题电池组串退出运行，同时上报保护信息，并在本地进行显示。（4）自诊断功能本电池管理系统具备自诊断功能，在电池管理系统内部通信或与外部通信出现中断故障时，能够上报通信中断告警；另外，针对模拟量采集异常等其他异常也具备故障自诊断、本地显示和上报就地监测系统的功能。（5）均衡功能本电池管理系统具备均衡功能，通过高效的均衡策略能够很好的维护电池组的一致性。（6）运行参数设定功能本电池管理系统提供本地和远程两种方式对电池管理系统的各项运行参数进行修改，并提供修改授权密码验证功能。本地参数修改在电池管理系统本地触摸屏上完成，远程参数修改通过以太网通信完成，电池管理系统提供参数修改使用的通信规约及命令字格式。11参数设定项目包括：单体电池充电上限电压单体电池放电下限电压电池运行最高温度电池运行最低温度电池组串过流门限电池组串短路保护门限电池短路时温升过快门限（7）本地运行状态显示功能本电池管理系统能够在本地对电池系统的各项运行状态进行显示，包括：系统运行状态显示电池单体电压/温度查询及显示电池组电压/温度查询及显示电池组串电流/SOC/SOH查询及显示告警信息显示保护信息显示其他异常信息显示（8）电池组串接入/退出运行功能电池管理系统能够接受储能监控系统对储能单元下发命令，利用功率接触器完成针对每个电池组串接入或退出运行的功能。（9）电池系统容量标定及SOC标定本电池管理系统系统能够在PCS的配合下进行电池组的全充全放，完成电池系统容量标定以及SOC标定的功能。5.热管理系统集装箱热管理系统是由压缩式机械制冷系统、加热系统、风系统以及控制系统四大基本部分组成。根据电池系统的实际运行工况进行热性能分析，对整个集装箱的内部环境温度进行有效的控制，该控制系统根据室内外温度、湿度自动控制和协调两个制冷系统和加热系统的工作，通过风系统来实现自然通风冷却、压缩式机械冷却、加热、除湿等功能。热管理系统可根据电芯温度，自动投切热管理，并且设置温度回差值，避免连续启停设备，12缩减寿命，甚至造成设备损坏。热管理设计，分别设立主辅风道，主风道连接空调，将冷量送至每个电池簇辅风道，通过调节每簇冷量的流量，达到均衡的状态，主辅风道示意图如下：主辅风道示意图电池簇辅风道，正向采用风扇引流，使其整个集装箱内部循环，减少冷量的损失，提升电池系统热管理系统效率。常规工况下，电芯温度维持在25℃~35℃左右。以集装箱系统的热仿真，单个电池插箱的热图谱，如下图所示：模组仿真示意图连续运行工况下，电芯温度维持在25℃~40℃左右。以集装箱系统的热仿真，单个电池插箱的热图谱，如下图所示：13模组仿真示意图温控系统主要特点：由压缩式机械制冷系统、加热系统、风系统以及控制系统组成；掉电记忆和自动重启；远程故障识别与报警；远程通讯控制；模糊智能控制；寿命≥15年；连续运行无故障时间≥25000h；恶劣环境工作能力强。6.消防系统由于储能系统特殊需求，配置火灾探测器、可燃气体探测器、气体灭火设备，建立分级消防监测预警处置体系，根据不同级别发出保护指令，提升消防安全。消防系统采用三级保护设计，1级为告警，向消防主机或综保上传告警信息；2级保护，需通过上级判断是否启动消防措施；3级保护，为消防系统自动启动消防设备。也可采用常规二级保护，1级告警、2级消防动作。消防灭火剂为全氟己酮的自动灭火系统。该系统采用全淹没式的灭火方式，电池簇级的高密度消防监控方式，精确到电池插箱级的消防灭火喷洒。保证在电池发生火灾时，灭火剂能够快速的直达起火点，防止恶性事故扩大化，最大化降低财产的损失，提高对灭火的安全可靠性。消防系统由火灾探测系统、火灾警示系统、火灾控制系统、灭火剂等组成。当火灾探测器将信号传输到控制系统，控制系统根据控制逻辑进行判断，若发生火灾，将灭火剂通过官网系统自动释放到防护区，同时启动火灾告警，将信号上传到消防主机，并在就地启动声光报警及14火灾指示牌，消防系统控制流程，如下图所示：14消防系统控制示意图消防系统主要特点：系统能自动检测火灾，自动报警，自动启动灭火系统；有自动控制、手动控制和机械应急操作三种启动方式；独立的应急手动操作机构；配备火灾和灭火剂释放的警铃及声光报警器；自检系统，定期自动巡查，监视故障及故障报警。157.设备清单序号分系统规格单位数量备注1电池系统3.096MWh套100电池簇（含BMS、电1.1池架、簇内线束1228.8V/280Ah套91.2直流汇流柜汇流台120kW1.3温控系统七氟丙烷台21.4消防系统/套1含可燃气体探测1.5辅控系统含监控、UPS、配套1电、照明等1.6电池舱订制套116