10MW/20MWh储能系统设计方案本项目采用磷酸铁锂电池储能介质，通过PCS（储能变流器）与用电设备相连接，同时每个电池组均装有BMS（锂电池管理系统）对电池的充放电进行在线管理，BMS与PCS通过以太网与EMS相连，执行充放电策略。根据电池配组，充放电电流等多方面因素，本期设计建设规模为10MW/20MWh，共采用8个40尺电池集装箱及4个PCS升压一体舱组成。1.1储能集装箱设计方案1、磷酸铁锂电池技术介绍铁锂电池是根据十多年在磷酸铁锂及相关材料的核心知识产权和技术积累的基础上开发的一款高容量、高安全性、长寿命的储能及动力汽车用锂离子电池，具有高倍率循环寿命好、单体大容量、高安全性、高一致性等特点，各方面性能指标达到国际领先，国内先进水平。◆超长循环寿命◆良好的高温性能◆可以快速充电◆出色高倍率放电性能◆高安全性◆环境友好◆安装灵活方便，整体美观FE125A电芯产品规格表电池额定额定容量外形尺寸（mm）重量型号电压（V）容量(Ah)能量(Wh)厚宽高总高（kg）FE125A3.2125400361302352402.5FE125A电芯技术参数表第1页序号项目技术参数备注FE125A1型号36130235~2.502尺寸规格（mm）3.23重量（kg）≥125Ah2.50-3.804标称电压（V）0.5C5标称容量（Ah）2C（10S）6工作电压范围（V）0.5C交流内阻2C（10S）7最大持续充电电流（A）≤0.8mΩ充电：0~45℃8最大瞬间充电电流（A）放电：-20~55℃6000次@80%DOD9最大持续放电电流（A）10最大瞬间充电电流（A）11内阻（单体）12工作温度13放电深度/循环寿命2、20MWh储能系统成组构成如下额定电额定容存储电序号项目描述压（V）量量备注(Ah）（kWh）1单体电芯3.2V1250.4FE125A电磷芯酸铁锂2电池模组51.225012.81括个电32池个模电组芯包14个电池模组串3电池簇716.8250179.2联组成1个电池簇4电池箱集装716.816个电池簇组成2502.86721个电池集装箱储能系统5储能系统716.825022.93768组个成电储池能集系装统箱第1页3、电池管理系统技术方案BMS系统采用三级架构，BMU/BCMU/BAMS，每组电池含过压、欠压、过流、短路、过温欠温保护。BMS示意图如下：系BA统M主S储要能组系成统模管块理：单元,该管理单元对BMS上传的电池实时数据进行数值计算、性能分析、报警处理及记录存储；BCMU电池组控制单元,BCMU主要是对整组电池的运行信息收集，采集整组电池的总电压和电流，对电池组出现的异常进行报警和保护；BMU蓄电池组监护模块,该单元集电池运行信息监测采集、自动充电、放电均衡管理、故障诊断等功能于一体。全面电池信息管理实时采集每一节电池电压、每个电池箱或电池柜内部温度（根据箱体、机柜尺寸和设计情况，具备多个温度检测点）、整组电池组端电压、充放电电流等；采样精度高，电压精度≤±0.2%，电流精度≤±1%。无损主动均衡充电管理在充电过程中，采用我司“补偿式串联电流均衡法”和“集中式均衡法”两项发明专利技术调整单节电池充电电流，保证系统内所有电池的电池端电压在每一时刻有良好的一致性，同时减少有损均衡方法带来的能量浪费，均衡电流可达第3页2A。系统保护功能对运行过程中可能出现的电池严重过压、欠压、过流（短路）、漏电（绝缘）等异常故障情况，通过高压控制单元实现快速切断电池回路，并隔离故障点、及时输出声光报警信息，保证系统安全可靠运行。热管理功能对电池箱的运行温度进行严格监控，如果温度高于或低于保护值将输出热管理启动信号，系统可配备风机或保温储热装置来调整温度；若温度达到设定的危险值，电池管理系统自动与系统保护机制联动，及时切断电池回路，保证系统安全。自我故障诊断与容错技术电池管理系统采用先进的自我故障诊断和容错技术，对模块自身软硬件具有自检功能，即使内部故障甚至器件损坏，也不会影响到电池运行安全。不会因电池管理系统故障导致储能系统发生故障，甚至导致电池损坏或发生恶性事故。专业的负荷联动控制及优化电池管理系统具备相应的数字通讯接口及开放的通讯协议，以及必要的输入输出干节点，可灵活接口PCS、储能电站监控调度系统等，实现联动控制，提高储能电站效率，优化负荷控制和调度决策。灵活的模块化设计系统采用模块化设计思路，针对储能电站电池增长扩容的需要，可灵活增加BCMU模块配置，满足升级扩容要求；同时，针对储能电站用“智能一体化电池”的应用，可灵活配置BCMU模块在电池箱中，方便用户运行维护。4、系统保护方案储能用BMS系统采用三级式保护架构，分别是熔丝、接触器、保护开关共三级；系统有单体过压和欠压、组端过压和欠压、系统过流、短路、温度异常、SOC异常等，根据情况都会进入报警或保护状态；1）储能用BMS和PCS及后台都有数据通信，通信方式与PCS是以太网或RS485的方式，与后台监控是以太网的方式，采用的通信协议都是Modbus或IEC61850（可选），确保当BMS和PCS间出现通信异常时，BMS、电池、后台能第4页正常工作，能确保电池和BMS正常运行。2）电池管理系统BMS与后台通信采用标准Modbus协议或IEC61850（可选），具有高性能、高可靠性、实时性的通讯能力，具有多种错误检测方式，保证庞大数据量上传及指令下发的准确性和及时性。3）BMS通过以太网（或RS485）和两路硬接点两种方式与PCS进行联系，保证在电池组出现严重故障时及时停运。5、消防系统技术方案为了保障电站的安全，在设备的选型设计中，遵循“预防为主、防消结合”和“保证重点、兼顾一般、便于管理、经济实用”的原则。（1）针对本电站的具体情况，严格考虑防火间距、安全疏散通道、消防设备配置及对外通道。采用排烟、消防配电以及自动报警等消防措施，积极采用先进的防火技术，做到保障安全、使用方便、技术先进、经济合理；（2）在进行消防设计的过程中，将“预防为主、防消结合”，“自防自救”，的消防工作方针贯彻始终。消防设计参考《水利水电工程防火设计规范》SDJ278的要求，灭火器的配置满足《建筑灭火器配置设计规范》GB50140的要求。除以上两个标准外，还满足国家现行的其他相关设计标准、规范的要求；（3）为避免和减少火灾危害，电气设备的选型在满足技术经济合理的前提下，优先选用不燃或难燃的电气设备；（4）按照有关标准的规定合理地布置和安装机电设备；（5）依据有关标准，针对不同的火灾危险性类别和火灾种类合理地选择和配置灭火装置；（6）合理地配置消防供电电源、选择消防配电用电设备，以提高消防供电可靠性；（7）按照“少人值守，集中控制”的运行管理要求进行消防监控自动报警系统设计。采用管网式消防，在电池机柜保护相对完善的前提下，烟雾传感器，一旦检测到告警信号，系统自动触发消防喷淋灭火。消防系统制策略：当出现大量可见烟雾，可利用光电效应检测可见烟雾颗粒的存在；第5页在电池发生热失控中期、起火前的阶段环境温度变化较为缓慢，而电池内部温度却迅速升高，因此可根据BMS电池管理系统传输的电池内部温度异常数据结合烟雾传感给出高级别报警；在火灾发生早期阶段就可发出报警，再通过手动或自动启动方式启动集装箱储能站内灭火装置。消防系统专用火灾报警和防护装置（灭火装置）系统由：电池专用火灾探测、集中控制器、防护装置（灭火装置）、紧急启停按钮、声光报警器、放气指示灯组成。6、暖通系统技术方案考虑系统设备和电池在运行过程中损失的电能大部分会以热能的形式散发出来，因此，储能系统引用气体动力学和流体学的理论，设计独特的控温送风系统，确保储能系统各单元温度均匀，并保持最佳的运行环境，保障各单体储能电池的性能一致，降低电池年容量衰减率。（1）采用一体化空调，将室内、外机集成于一体的室内放置型产品。设备结构紧凑，减少安装成本，且整体外观良好，防盗。系统由循环内机、循环外机、压缩机、蒸发器、冷凝器、以及控制模块六部分组成。（2）空调系统采用7寸触摸屏，提供触摸屏进行参数设置，具有良好的人第6页机交互界面，用来显示温度、相对湿度、系统运作状况、设定值和警告。（3）控制系统具备远程控制、通讯能力。与上位机之间采用485、机组间采用CAN、具备电气硬接点（常开/常闭）提高控制系统的稳定可靠。保证系统运行状态远程可控、可读。（4）考虑集装箱电池模组布置跟空调系统性能，集装箱采用模组后端风道设计，保证模组间热量均衡，避免部分电芯模组温度不一致，影响电池一致性，保证集装箱模组模组温差控制在8℃之内，集装箱内部环境温度控制在15℃至35℃，保证电芯良好的充放电温度条件。（5）电池在充放电过程中，电池的充放电效率决定了电池的发热量大小，电池充放电效率越大，发热量就越小。根据电芯的发热量来选用合适制冷量的空调。1.2升压一体舱建设方案单个升压一体舱采用一个标准20尺集装箱，集装箱内配备4台630kW储能双向变流器，1台2500kVA双绕组升压变压器，1台环网柜，形成一个标准的2.5MW功率单元。1、储能双向变流器成组方案储能变流器除了双向逆变功能外，同时可以进行实现支撑电网，保证电网系统的稳定运行，提供抗短时冲击能力，平滑供电、储能、削峰填谷。设备拓扑采用三电平设计，相比较于两电平拓扑，三电平拓扑能够提高开关频率、转换效率和系统稳定性，降低输出谐波、开关损耗和变流器体积。本项目选用630kW储能双向变流器（PCS）。2、储能双向变流器性能特点支持直流/交流双向功率流动功能；模块化设计，易于功率扩展；三电平拓扑，最大转化效率达99%。第7页3、升压一体舱性能特点“逆”“变”一体化设计，方便运输、安装及运维；集成本地控制器，实现统一控制调度及故障在线诊断；集成高效的三电平拓扑储能变流器，变流器最大效率达到99%；强制风冷，110%长期过载能力，50℃环温不降容；适用于削峰填谷，调峰调频，辅助新能源并网等多种储能应用场景；支持高/低压穿越，频率穿越，快速功率调度，电网适应能力强；集成蓄电池充放电管理，延长蓄电池使用寿命；具备PQ、VF、VSG、SVG等功能，支持离网运行和“黑启动”。4、升压一体舱技术参数直流电压范围直流侧参数额定功率时最大直流电流DC580V～850V额定功率时最大直流功率4868A2824kW额定功率时额定交流功率最大交流功率交流侧参数交流电流畸变率2500kVA2750kVA直流分量＜3%隔离方式＜0.5%额定电网频率电网频率范围变压器隔离功率因数50Hz功率因数可调范围45～55Hz变压器额定功率＞0.99变压器最大功率1（超前）-1（滞后）变压器参数2500kVA2750kVA第8页电压变比0.4kV/35kV组别DY11集装箱尺寸（宽高系统参数深）605828962438mm集装箱重量防护等级16.0T含变压器运行温度范围IP54运行湿度范围-30～50℃最高工作海拔0～95%无冷凝1000m＞1000m需降逆变器冷却方式系统通讯接口容系统通讯协议强制风冷RS485，EthernetModbusRTU，ModbusTCP，IEC618505、布局优化方案本项目采用集装箱进行安装，电池简要布局图如下，项目确定后详细出安装布置图。电池机柜为单电池簇布局图，尺寸为10007552400mm（WDH）。储能区域整体布置详见后附升压站电气布置图。40呎电池集装箱布局图第9页PCS升压一体舱布局图1.3储能系统主要设备清单10MW/20MWh储能系统主要设备清单序号名称规格单位数量备注电池预制舱集装箱40呎台每台集装箱包含空调、照18明、配电、消防等电池系统2.5MWh套3.2V/125Ah磷酸铁锂电28池，含线束及电池机柜风道等3直流汇流柜台164BMS系统B250套16包含高压盒、线束等PCS预制舱1集装箱20呎每台集装箱包含照明、配电台4等2储能逆变器630kW台16/3变压器2500kVA台44高压环网箱台4EMS系统第10页1EMS系统储能专用套1第11页