5MW-10MWh储能电站项目技术方案DC直流侧582-759VV1.02021年8月第1页共42页目录一、概况.......................................................................................................................4二.总体系统设计方案..................................................................................................42.1标准规范...........................................................................................................42.2设计原则..........................................................................................................52.3总体设计内容..................................................................................................52.4储能区域布局图..............................................................................................62.5设计方案..........................................................................................................6三.设备参数及技术指标.....................................................................................73.1电池舱.............................................................................................................73.2电池簇系统.....................................................................................................123.3电池箱.............................................................................................................153.4电池模组........................................................................................................163.5电芯................................................................................................................173.7单个系统电池配置信息.................................................................................183.8簇堆对应PCS系统电气一次图..................................................................183.9系统特色功能.................................................................................................183.10电气舱..........................................................................................................19四、管理系统...........................................................................................................233.1电池管理系统（BMS）...............................................................................233.2本地监控系统...............................................................................................263.3电池管理系统（主控功率箱）....................................................................333.4电池管理系统（从控BMU）.....................................................................333.5直流并机总控功率箱（柜）........................................................................333.6数据采集屏.....................................................................................................35五、设备运输、安装、调试...................................................................................365.1电池集装箱运输.............................................................................................365.240尺箱体地基.............................................................................................365.3电池集装箱安装.............................................................................................375.4检查................................................................................................................385.5调试流程.........................................................................................................38六、安全措施...........................................................................................................386.1安全培训........................................................................................................396.2安全规则需知................................................................................................396.3现场安装施工安全方案措施........................................................................406.4操作人员要求................................................................................................406.5注意事项........................................................................................................40七、主要设备清单.....................................................................................................41八、储能电站系统定期常规维护.............................................................................42第2页共42页版本修订内容修订人日期V1.0首版2021-8第3页共42页一、概况储能系统（EnergyStorageSystem，简称ESS）储能即能量存储，是指通过一种介质或者设备，把一种能量形式用同一种或者转换成另一种能量形式存储起来，基于未来应用需要以特定能量形式释放出来的循环过程。储能系统是电网“发-输-变-配-用”环节的重要组成部分，是能源互联网和智慧能源的必不可少的组成部分。发电侧：储能系统可以参与快速响应调频服务，提高电网备用容量，并且可将如风能、太阳能等可再生能源向终端用户提供持续供电，扬长避短地利用了可再生能源清洁发电的优点，也有效地克服了其波动性、间歇性等缺点;输配环节：储能系统可以有效地提高输电系统的可靠性，提高电能的质量;用户侧：分布式储能系统在智能微电网能源管理系统的协调控制下优化用电，降低用电费用，并且保持电能的高质量。二.总体系统设计方案2.1标准规范储能系统设计主要参考标准规范包括：GB/T34120-2017《电化学储能系统储能变流器技术规范》GB/T34133-2017《储能变流器检测技术规程》GB/T36558-2018《电力系统电化学储能系统通用技术条件》GB/T36547-2018《电化学储能系统接入电网技术规定》GB/T36548-2018《电化学储能系统接入电网测试规范》GB/T36276-2018电力储能用锂离子电池GB/T36547-2018电化学储能系统接入电网技术规定GB/T36548-2018电化学储能系统接入电网测试规范GB/T34131-2017电化学储能电站用锂离子电池管理系统技术规范GB/T34120-2017电化学储能系统储能变流器技术规范GB21966-2008锂原电池和蓄电池在运输中的安全要求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GB14048.1低压开关设备和控制设备第1部分：总则GB/T2829周期检查计数抽样程序及抽样表(适用于生产过程稳定性的检查)GB/T2423.1-2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温第4页共42页GB/T2423.2-2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B：高温GB/T2423.3-2006电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Cab：恒定湿热试验GB/T2423.8-1995电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ed：自由跌落GB4208-2008外壳防护等级（IP代码）GB7947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/T14537-199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GB/T50065交流电气装置的接地设计规范2.2设计原则电池选型及电池成组设计：电芯和电池模组的各项性能符合国标《GB/T36276-2018电力储能用锂离子电池》的要求；系统设计中如何避免电池出现问题；BOM系统符合GB∕T34131-2017《电化学储能电站用锂离子电池管理系统技术规范》认证；集装箱系统设计：热设计、机械应力设计、一致性设计等；预警及联动设计：电池预警及联动设计；灭火系统设计，《建筑灭火器配置设计规范》GB50140的有关规定：精准的定位；灭火介质选择；快速的响应；抑制复燃；努力做到统一性与可靠性、适应性、先进性、经济性和灵活性的协调统一。2.3总体设计内容基于磷酸铁锂电池技术的5.04MW-10.43MWh储能系统设施，该系统为4个2.6MWh电池舱，每个电池舱由14簇组成，每7簇对应一个630kKW-PCS,每簇由13个电池箱组成，每个电池箱体由16S-280ah电芯组成。2个2.5MW-升压6KV电气舱组成的储能系统电站，每2个电池舱对应1个电气舱，输出功率为2.5MW。整系统按5MW/0.5C输出设计。每套储能系统预制舱配备本地控制器一套，实现电池、消防、配电、空调、监视、门禁、电池自治管理。第5页共42页具备调峰、一次调频、自动发电控制（AGC）、自动电压控制（AVC）功能。2.4储能区域布局图2.5设计方案2.5.1系统架构方框图1）单个集装箱单元储能预制舱系统与电气舱及调度中心系统架构图。第6页共42页2）储能系统配置容量设计为5.04MW/10.43MWh3）电池循环次数电芯循环次数25±2°C初始夹紧力300Kgf，标准充放电测试@80%EOL，≥6000Cycles。三.设备参数及技术指标3.1电池舱3.1.11.26MW-2.6MWh储能单元的电气指标如下：序号项目单位规格1容量kWh2609kW12602额定充电功率Vac582.4~759.2IP543电压范围米≤20004防护等级第7页共42页5允许海拔高度6工作环境温度℃-25—557工作环境湿度%RH10—958箱式系统尺寸mmW12192D2438H28969集装箱重量吨＜403.1.2特点1mm4个40英尺，40英尺集装箱包括14簇电池，电量：2.6MWh；包括：EMS、直流并机汇流柜、空调、监控、水浸、消防、门禁、温感组成。集装箱强度分析防水等级IP54。箱体经过受力分析，变形量不超过1mm，应力变形不超过材料的屈服强度；满足40吨的成套设备的吊装和运输要求；箱体采用底部八点起吊、顶部加吊杠的吊装方式，起吊点的位置通过计算保证吊装时的平衡；箱体底座载重能力符合电池系统要求。集装箱采用高品质隔热阻燃系统，集装箱天花板/侧墙：岩棉，厚度50mm阻燃材质,阻燃等级A级。集装箱壳体满足三层防护(标准：参照ISO12944)：内部油漆为富锌底漆（厚度25μm）＋环氧树脂漆（厚度50μm），总漆膜厚度不小于75μm。外部油漆为富锌底漆（厚度30μm）＋环氧树脂漆（厚度40μm）＋氯化增塑橡胶或丙烯酸面漆（厚度40μm），总漆膜厚度不少于110μm。防腐等级：C4。高强度外壳，一体式设计，可整体吊装、运输，内部线缆连接出厂完成安装，施工现场安装调试方便快捷。防护等级IP54，全面考虑排风散热、防风沙、防雨雪、防腐蚀、抗低温等要求。集装箱设泄压口，用于箱内电池发生火灾时泄压，设置在箱体上部，采用爆破式或常闭翻板式；3.1.340尺电池舱布局集第装箱8页布局共示42意页图3.1.4电池舱设计功能备注项目防雷设计接地设计照明系统设计集装箱承重设计热管理环境监控系统消防安全系统(1)接地设计集装箱提供接地铜排。接地铜排可与整个集装箱的非功能性导电导体（正常情况下不带电的集装箱金属外壳等）可靠联通，同时，集装箱以铜排的形式向用户提供2个符合最严格电力标准要求的接地点，向用户提供的接地点必须与整个集装箱的非功能性导电导体形成可靠的等电位连接，接地点位于集装箱的对角线位置。非功能性导电导体接地点。(2)防雷设计在线路上安装有防浪涌保护模块，并带有辅助报警开关，一旦发生雷击可通过监控平台发出对外报警信号。监控系统实时监测防雷器信号，一旦发生报警，系统自动切换到相应的监控界面，同时产生报警事件及有相应的处理提示。防雷系统通过接地扁钢或接地圆钢连接至集装箱给用户提供的不少于2个的接地铜排上。(3)照明系统设计可实现对集装箱内照明灯光的控制，照明灯具有防暴功能，为集装箱内部的监控提供一个安全的照明环境。管理人员可在现场用手动开关控制照明灯。另外，集装箱内至少配置2盏应急照明灯，一旦系统断电，集装箱内的应急照明灯会立即投入使用，5年内，单盏应急照明灯的有效照明时间不小于30分钟。(4)安全及报警系统设计集装箱具有报警系统，通过在特殊位置安装一报警灯，能够为外界提供比较明显的信息，从而起到预警作用。集装箱内配置烟雾传感器、温度传感器、湿度传感器、应急灯、门磁开关、灭火器、防雷器等必不可少的安全设备，烟雾传感器和温度传感器和系统的控制开关形成电气连锁，一旦检测到环境参数超出合理范围、门磁开关报警、灭火器启动、雷击报警等，立即切断正在运行的电池成套设备，并进行声光报警，同时通过电池管理系统将数据上传远第9页共42页程监控平台，进行远程报警监测。(5)消防系统设计采用多种监控手段、探测逻辑进行消防预警。当发生热失控后，电池箱、电池簇甚至电池舱内会充满可燃气体。其中，CO、H2对于电池热失控表征最为明显，可通过CO、H2等可燃气体浓度探测进行提前预警，和BMS联动控制。电池箱内或簇内增加复合探测器（烟雾、温度、可燃气体），用于局部的早期预警和灭火介质释放，做到精准预警、探测、释放。(6)热管理设计方案电池是一种对温度较为敏感的储能介质，磷酸铁锂电池的适宜工作温度一般为0~30℃。电池放置于集装箱封闭环境中，需要合理的热管理措施以控制环境温度，保障电池的长寿命运行。集装箱热管理方案分为2部分——温度检测部分，磷酸铁锂集装箱内有约1800个温度检测点，可全面监测电池的温度，以便热管理控制系统进行合理的温度调整动作。空调和加热器是常用的温度控制设备，其功率设计的热管理设计的重要工作。风道设计热设计的均匀性，关系到电池的寿命，特设置风道，并在风道中设置风扇导流，最大限度利用空调制冷，使电池温差控制在5°C左右。空调选型本方案配置2台分体式立柜12.5KW制冷量空调，总的制冷量为25KW。(1)40尺集装箱体积为：12.192(L)×2.438(W)×2.896(H)=86.08㎡①电池发热量电池模组为16S1P发热量（280Ah电池，0.5C充放电）：P₁=(0.5/98.5%-0.5)×P=109.1W第10页共42页其中，一个模块功率P=U×I=163.2280=14336w整个集装箱有182个电池模组，发热量为19.86KW左右。②制冷量计算假设集装箱外部温度为25℃，集装箱内部温度为45℃，集装箱电池隔间内外导热功率计算公式为：P₁=γ∙A（Th-Tc）/δ=0.04×86.08×20/0.08=0.86kW公式中：P₂为导热功率，kW;γ为岩棉热阻系数，γ=0.04W/m·℃；A为导热面积（40尺集装箱），A=133.7㎡；Th、Tc分别为高温和低温面温度，既集装箱内外温度℃；δ为集装箱2个面之间的距离，δ=0.08m。考虑门或其他缝隙导热，去修正值为2，修正后导热功率为：P₂=0.86×2=1.72kW。电池的发热量P₁约为19.86kW，则所需要的制冷量为：P=P₁+P₂=21.58kW。③具体温度控制策略如下：a.由待机状态起机模式：当集装箱内温度低于0℃时，空调启动加热，持续加热到10℃，然后允许电池进入正常的工作状态，即充放电状态。b.正常运行状态模式：当集装箱内温度低于5℃时，启动加热；当集装箱内温度高于30℃时，启动制冷。温控系统保持集装箱内温度维持在5~30℃。c.其他情况，如系统频繁进行充放电，造成集装箱内部温度骤升，通过自然散热方式无法迅速降低温度。造成系统内部热量积累，古需要开启空调制冷进行快速降温。2)空调基本参数第11页共42页工作原理空调通电后，制冷系统内制冷剂的低压蒸汽被压缩机吸入并压缩为高压蒸汽后排至冷凝器，同时室外风扇吸入的空气流经冷凝器，带走制冷剂放出的热量，使高压制冷剂蒸汽凝结为高压液体。高压液体经过节流装置后喷入蒸发器，并在相应的低压下蒸发，吸取周围的热量。同时室内风扇使空气不断通过蒸发器的翅片进行热交换，并将放热后变冷的空气送向柜内。如此柜内空气不断循环流动，达到降低温度的目的。环境监控系统集装箱动环监控系统采用一体化监控模块监控环境因素与安全状况，包括温度、湿度、消防、防盗等。当检测到该状态量超过设定的安全阈值，系统将通过RS485方式上报给EMS。同时具备完善的设备检测功能，可以通过预留告警自定义接口检测开关电源系统、空调系统等运行状态。3.2电池簇系统3.2.1单个单簇由13个电池箱和一个主控功率箱（含BMS主控）管理从控，及与并机总第12页共42页控CAN通讯。电量为186.368KWh，标准电压为665V。3.2.2电池架原理图第13页共42页3.2.2电池架参数序号名称规格备注1电池架尺寸1140mm（w）800mm（D）2210mm(H)±5mm2标称容量3标称电压280Ah/0.5C-25℃1c（30s）4工作电压范围665v任一只电芯5标准充电倍率任一只电芯6最大持续放电倍率582.4v~759.2v70.5C-25℃8能量1C-25℃9单体最大充电电压186.368KWh单体最小放电电压3.65V2.5V第14页共42页3.3电池箱3.3.1电池箱设计激光焊接汇流排，低阻抗、高强度；专用线束集成板，防止线束损坏引起短路；电芯采用绝缘膜包覆壳体，电极和汇流排采用塑料卡槽设计，防止漏电；所用材料满足V0-阻燃等级；电箱能够满足国标中关于热扩散的要求；电池箱示意参考图电池箱设计时，充分考虑其强度，通风能力及电芯连接部分在任何情况下不会短路3.3.2电池箱参数电池箱示意图单个电池包由16个电芯组成，规格1P16S；电量：14.336KWh；标准电压51.2v；电池包配置BMS的采样模块，用于电压和温度等参数采集。序号名称规格备注1电池尺寸500mm800mm251mm(±2mm)2标称容量3标称电压280Ah/0.5C-25℃4工作电压范围51.2v40v~58.4v第15页共42页5标准充电倍率0.5C-25℃1C-25℃6最大持续放电倍率14.336KWh1.2c（30s）7能量3.65V任一只电芯2.5V任一只电芯8单体最大充电电压≥500MΩ9单体最小放电电压≥1000Ω/V10电池模块与外壳间绝缘电阻11绝缘性能3.4电池模组3.4.1本项目电池为1P8S-280Ah磷酸铁锂蓄电池3.4.2外观尺寸第16页共42页3.5电芯3.5.1电芯参数3.5.2外观第17页共42页3.7单个系统电池配置信息类型型号/参数最低电最高电压额定电压容量能量kwh数量压58.451.2(Ah)14.336（包）280电池包280AH16S402801821960电池簇280AH208S582.4759.2665186.368143920子系统280AH208S7582.4759.26652.622.77MW280AH208S7h单元582.4759.266526091簇2堆系统3.8簇堆对应PCS系统电气一次图3.9系统特色功能1）系统无安全风险：第18页共42页具多主动防安全：分析能力与策略控制，提前预防事故灾害、避免发生事故。具有人工智能平台，预测电池循环寿命和电池故障；远程关断：可以根据危险等级，实施远程控制集装箱的开关；消防具备双重消防功能：七氟丙烷自动消防系统，及自动注水喷淋消防功能，避免次生灾害。2)可以降容稳定运营：当电池系统部分出现故障，自动关停故障部分（告警维修），其余部分继续稳定运营，把损失降低到最少，提高利用率。对于不良电池会提示客户进行及时更换，以避免影响系统继续运营。3)AI人工智能大数据云计算预警平台系统基于AI人工智能大数据云计算平台，为基础核心的系统安全预警，预测电池SOH状况，确保提前预警及提供维护依据。3.10电气舱第19页共42页3.8.1特点储能单元由标准25尺“逆”“变”一体储能变流器集装箱；功率：2500KW；25尺箱式储能逆变器箱体采用标准箱体进行设计，需具备良好的防腐、防火、防水、防尘（防风沙）、防震、防紫外线等功能；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；储能系统采用一面WEB作为人机界面。通过按键操作，液晶显示屏（LCD）可清晰显示实时各项运行数据，实时故障数据，历史故障数据。防护等级IP54，全面考虑排风散热、防风沙、防雨雪、防腐蚀、抗低温等要求。提供有RS485、CAN、以太网多种通讯接口，遵循Modbus通讯协议。集装箱采用高品质隔热阻燃系统，集装箱天花板/侧墙：岩棉，厚度50mm阻燃材质,阻燃等级A级。集装箱壳体满足三层防护(标准：参照ISO12944)：内部油漆为富锌底漆（厚度25μm）＋环氧树脂漆（厚度50μm），总漆膜厚度不小于75μm。外部油漆为富锌底漆（厚度30μm）＋环氧树脂漆（厚度40μm）＋氯化增塑橡胶或丙烯酸面漆（厚度40μm），总漆膜厚度不少于110μm。防腐等级：C3。高强度外壳（SPA-H（耐候钢）），一体式设计，可整体吊装、运输，内部线缆连接出厂完成安装，施工现场安装调试方便快捷。电气集成设计，一次升压到0.6KV~35KV。宽×高×深：6058×2896×2438mm。3.8.2电气舱布局图第20页共42页3.8.3电气舱电气图2.8.4电气舱主要参数表直流电压范围直流参数500~900V最大直流电流电网参数4000A额定交流功率4630kW最大交流功率（长期运行）2750kVA<3%(额定功率时)电流总谐波失真<0.5%直流电流分量0.4kV/6.6kV额定电网电压(变压器侧)50Hz额定电网频率45～55Hz允许电网频率范围>0.99额定功率下的功率因数第21页共42页功率因数可调范围常规参数1(超前)～1(滞后)尺寸(宽×高×深)6058×2896×2438mm防护等级IP54运行温度范围-30~55℃相对湿度（无冷凝）0~95%，无冷凝6000m(＞4000m需降额)最高海拔防腐等级C3冷却方式风冷<85dB噪声RAL7035箱体颜色不低于7级设备抗震等级RS485、Ethernet、光口对外通讯接口ModbusRTU、ModbusTCP、IEC104通讯协议3.8.5双向变流器的保护功能直流侧保护包括：过压/欠压保护、过流保护、输入反接保护、短路保护、绝缘检测保护（1）极性反接保护当直流输入侧的极性反接时，PCS能可靠保护而不会损坏。极性正接后，PCS能正常工作。（2）输入过压、过流保护PCS具备完备的直流过压、过流保护功能。交流侧保护功能包括：过压/欠压保护、过/欠频保护、过流保护、过载保护、过热保护、自动识别相序等。在并网运行时设置Ⅰ段式电网过压定时限保护和Ⅱ段式电网欠压定时限保护。（1）缺相保护PCS具备输出缺相保护功能。（2）防雷保护PCS具备完备的交、直流防雷保护功能。防雷设备损坏后，损坏的防雷器能够可靠地与交、直流电网脱离（具备防雷器失效保护装置）。（3）过欠频和过欠压检测和保护PCS成套装置具备过欠频或过欠压保护功能，当电网出现过欠频或过欠压现象，PCS能够检测过欠频或过欠压，并采取有效的保护措施（停机保护或破坏其发生的条件）。其他保护（1）内部短路保护第22页共42页当PCS内部发生短路时（如IGBT直通、直流母线短路等），PCS内的电子电路快速、可靠动作。（2）过热、过湿保护PCS具备机内环境温度过高保护（例如着火引起的机箱内环境温度过高）、机内关键部件温度过高保护等基本过热保护功能。PCS集装箱具备基本的箱内消除凝露措施。（3）降额警告PCS在温度过高时进入降额运行模式，不直接关机。当PCS因温度过高而自动降额运行时，通过PCS的本地显示屏显示并通过PCS的通信接口向后台提供PCS降额运行的警告信号。PCS成套装置能够准确检测并判断PCS内所有散热风机的工作状态，当散热风机出现故障时，PCS的Web界面和通信接口向用户和后台报警并定位故障风机的类型。3.8.6双向变流器的技术性能指标频率响应PCS具备一定的耐受系统频率异常的能力，频率响应时间如下表。频率范围要求＜49.5Hz储能系统不能处于充电状态。49.5Hz～50.2HzPCS按监控指令或自主决定是否脱离厂用电。大于50.2Hz正常充电或放电运行储能系统不能处于放电状态。PCS按监控指令或自主决定是否脱离厂用电。四、管理系统储能电池管理BMS系统以电池机架为单元对机架内的电池模组、电芯的温度、电压、电流、SOC，隔离开关，充放电，保护等参数和控制进行管理，通过PCB集成电路实现。3.1电池管理系统（BMS）第23页共42页本方案系统符合如下标准：GB/T34131-2017《电化学储能电站用锂离子电池管理系统技术规范》根据系统通信能力和系统安全性，电池管理系统采用五层架构：从控层(电池管理单元)，负责采集电芯电压及温度；主控层(电池簇管理系统)，负责收集电芯数据，并采集电池簇电流，进行电池簇的充放电管理及状态估计；并机层(电池堆管理系统)，统一管理电池组内各电池簇的接入与退出，具备簇间电池均衡管理，及簇间防环流等功能。管理状态与参数发送至总控层；总控层(电池堆管理系统)，汇集电池系统内各电池簇信息，采集及管理单元储能系统环境监控信息，并机将电池组的状态参数发送至本地监控；本地监控层（集装箱储能管理系统EMU），通过采集的基本数据，对电芯各个指标进行计算，并对电芯循环次数、电芯衰减度、电池能效等进行统计与分析，并对电池充放电情况进行管理，评估和分析电池的健康度，生成相应的统计分析报表；电池管理系统通讯拓扑示意图3.1.1BMS系统具有高安全、高可靠性充、放电管理系统运行时，实时监测每个单体电压以及电池包温度，当单体电压达到最大充电电压时，BMS强制切断继电器，对电池进行保护；当单体电压低于最低放电电压时，BMS强制切断继电器，对电池进行保护；第24页共42页多级保护机制，包括：软件、硬件。软件保护：通过系统管理策略控制，实现PCS、EMS、BMS等多级控制保护。硬件保护：BMS从控器能在电池异常情况下，启动二级保护机制，实现强制保护电池及系统。当系统当中任何一个PACK的BMS由于各种原因失控时，当充电电压达到阈值以上时候，BMS强行切断这个电池包的充电，确保不安全事故的发生。并机总控装置与策略(BAMS)具备多簇间均衡的能力，以消除簇间的电压差异引起的簇间不平衡；具备单簇电池故障自动退出能力，系统具有降功率继续使用功能，且有防止继电器带电流断开产生拉弧的现象，延长继电器安全使用寿命；充电中不会因为一簇问题影响其他簇的充放电。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，将问题电池簇退出运行，同时上报保护信息，并在本地进行显示。运行参数设定功能（接入调试上位机后可进行设定）本电池管理系统提供本地对电池管理系统的各项运行参数进行修改。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、电池簇过流门限、电池短时温升过快门限系统的故障诊断和预警高压箱的安全检测功能和故障运行模式1)对高压箱进行状态检测和状态预警，以免因继电器的故障导致安全事故的发生；2)当系统电池组存在部分组电池故障，需要拆卸部分电池进行维护时，可关闭故障组电池组MBMS高压盒低压供电，对系统进行重新上电后，系统自检进入故障运行模式，通过功率限制，限制电流。可确保部分需要维修时，不会因电池维修，系统长时间不能运行。3.1.2BMS模块功能描述a)电源模块：给各种用电器件提供稳定电源；b)MCU模块：采集、分析数据、收发控制信号；c)继电器控制模块：控制继电器的吸合、断开来控制锂电池组是否向外供电；d)电流检测模块：采集锂电池组充放电过程中的充放电电流；e)电压检测模块：测量锂电池组各个模块电压；f)温度检测模块：检测锂电池组充放电过程中锂电池组温度；g)被动均衡控制模块：对电池均衡进行控制；h)总电压与绝缘检测模块：检测锂电池组总电压以及锂电池组与车体之间的绝缘是否第25页共42页符合要求；i)CAN收发模块：进行其他控制器与EMS间的数据通信及程序的标定与诊断，协调整簇系统与EMS之间的通信。3.1.3BMS系统基本技术参数BMS系统功能配置与技术参数项目参数电池过充保护电池过放保护有，参数待定。输出短路保护有，参数待定。电池过温保护有，参数待定。绝缘检测功能有，参数待定。被动均衡可选主动均衡可选，有，50~100mA绝缘测量范围温度采样点数可选均衡温度传感器布局单体电压检测精度10K～3MΩ总压检测精度4个（此项目电池包每3S采用1个，共4个）温度检测精度T1~T6（以位置实际结构设计布局需要为准）电流检测范围±10mV电流检测精度1%SOC估算精度±2℃BMS供电电源500A（可根据实际应用调整）BMS电源防反接1%BMS工作环境温度≤5%外部RS485通讯DC24V（高压盒内置开关电源，AC220V转DC24V）外部CAN通讯有干接点25±5℃（可根据实际需要，满足-20~60℃）GPRS无线数据传输可选，有(与EMS通信协议:客户外置RS485转ModbusTCP)售后大数据维护可选，有(按PCS或EMS规约）可选，此项目待定。可选可选3.2本地监控系统3.2.1整体系统架构第26页共42页储能本地设备管理器通过对硬件设备数据的持续采集，并对一系列的模型管理、数据管理、接口管理、访问管理等完成实时监控、电池评价、运维管理、系统管理等功能模块。实时监控储能本地设备管理器运维管理关联系统运行监控电池评价系统管理控制策略电电设故障生运统芯芯充放异常CA健备状与主命维计总体集电电电告警手经电循实申分设备通权云动削济池衰康态时动周报析...概装池池池保簇环减CACASE度基本讯限端况箱簇包串护峰性远程预均衡期管与与监监监监监策填策指次数度管SE管SE反演评信息配配大配置置置对外监控控控控控控略谷略标分析分析理理估监控警诊断理跟踪报表数据平接台口、集控中系统运行管理数据库管理权限管理告警服务流程服务心系统状态管理协同管控数据管理报表服务打印服务核心平台服务层时序数据库关系数据库消息总线服务系统日志服务人机界面框架支撑平台操作系统层Linux操作系统、Windows操作系统硬件系统与智能PCS电表空调消防水浸传感层BMS3.2.2本地监控组网架构储能系统中，EMS通讯拓扑分为两层结构，顶层为总集中监控系统，底层设备：储能变流器、电池管理系统（BMS）、环境监测设备、消防系统、空调或门禁系统等均接入监控系统。监控主机完成现场测控系统之间的网络连接、转换、数据采集、数据本地处理、协议转换和命令的交换、本地用户画面监视操作、控制策略、WEB服务器功能，实现大容量实时数据的高速汇集传输，确保主站系统能够快速、准确地得到所有监测及监控信息，并及时反馈网络检测的系统异常与故障，确保快速定位与恢复。3.2.3系统特点第27页共42页数据模型统一配置灵活参考国际标准，对电站各类设备进行统一建模，配置灵活便利，数据处理高效；硬件运算能力强系统采用人工智能硬件，运算能力强，实时性好；系统存储空间大本地3T,记录时间5年以上，并采用云端服务器；数据记录密度高详细记录每串电池，记录间隔小，数据密度大；系统稳定性高具有双系统、双备份功能；系统安全性高不但具备报警信息，具有故障预警信息和安全预警；可管理性和可维护性高基于云的管理平台，大量节点统一管理，管理效率高，且集成专家知识库，故障提前预警并给出精准维护提示，减少停机维修时间，降低维护成本；可扩展性好整个系统遵循标准化和开放化，采用分布式应用环境的网络管理技术、面向对象数据库技术、跨平台的可视化技术、遵从一体化设计原则，为用户提供统一应用支撑平台和开发应用软件的平台。支持linux、windows操作系统，支持mysql数据库。通信接口丰富系统可接入各种能源设备、负荷设备、储能设备等，也可以接口云平台、集控中心，支持多种行业常见的规约；开发者经验丰富开发者具有BMS经验，具有系统集成经验；第28页共42页3.2.4功能描述1、实时监控主要对集装箱下的电池堆、电池串、PCS、空调、门禁等电参数、运行状态、环境数据、报警事件等进行实时采集与运行监控，以运行系统图、各设备监控图、网络通讯状态图等图形化方式直观展示，并可根据数据实时性要求，动态调整采集频率，优先响应重要事件。控制策略包括削峰填谷自动运行策略与手动运行策略。2、电池评价电池评价系统基于储能电站EMS系统集成的各集装箱BMS、PCS数据，利用历史数据挖掘不断优化评价算法，结合实时数据准确评估到每个单体电池的健康状态，从而支撑对储能系统的整体评价和有效运维。系统主要功能包括：电池簇的指标计算、电芯循环次数分析、电芯衰减度分析、充放电CASE管理、健康度评估等。电池簇指标计算依托时序库中读出的单体电芯电压、温度两个有效指标，实时计算SOC、内阻、SOH三个指标并存储到时序数据库中，计算频率视现场服务器的性能而定，但要满足应用要求；电芯循环次数分析周期性的判断满充满放次数并记录到历史事件表中，以此作为判断锂电池寿命的重要指标。充放电CASE管理当完成一次满充满放后，对这段时间的历史数据进行抽取和转储，时间间隔可以拉长到1分钟或更长，形成一次满充满放过程CASE；满充满放的CASE用于电芯衰减度分析；电芯衰减度分析通过分析电芯温度、湿度等环境参数、电芯电流、满充满放的过程数据，可以较为准确地判断出电芯衰减度；健康度评估通过对电池簇指标统计分析、电芯循环次数计算、衰减度计算对电池健康度进行综合评估；3、运维管理对整个系统设备的运行工况进行远程实时监测；并对设备故障快速进行远程定位和诊断，减少无效的人工检测；并实现电池的主动均衡，完成故障的自我修复，并支持设备的全生命周期管理，对运维申报订单进行申报与跟踪，降低运维成本。第29页共42页状态分析对整个系统的BMS、PCS、空调、DIO等设备的运行状态实时监控与状态分析；事故诊断对所有设备的故障进行在线诊断和分析；可通过远程诊断的方式解决设备出现的问题，快速维修且降低维护成本；主动均衡对BMS电池采用主动均衡技术，使电池单体电压或电池组电压偏差保持在预期的范围内，从而保证每个单体电池在正常的使用时保持相同状态，以避免过充、过放的发生；生命周期管理对设备的生命周期进行管理，制定有效的维保计划，为设备的长期可靠运行提供技术支持；运维申报与跟踪精准把控设备的采购需求，并进行上报；并实时跟踪维修和保养的服务过程，把控服务质量；4、系统管理对接入系统的设备信息、通讯配置、数据采集参数、预警、权限等系统运行参数进行配置和管理，但需要管理权限才能访问。3.2.5数据流图支撑储能电站主动运维健康度评估电芯循环次电芯衰减度充放电CASE电池簇指标数计算计算管理统计分析支持实时请时序数据库数据挖掘算求、离线文写入服务法件等多种传输方式高速时序时序数据库实时电池指数据库读取服务标计算3.2.6界面设计1）集装箱储能总体监视第30页共42页2）逆变器监控3）通信状态监视第31页共42页4）BMS监控5）运行监控6）电池包监控第32页共42页3.3电池管理系统（主控功率箱）主控层：根据从控采样信息，做出向上报告信息、告警等，并根据从控需要，作出主动均衡指令要求，并根据总控系统要求，管控主控功率器件开/关等，及完成包括绝缘检测在内的其它事项。3.4电池管理系统（从控BMU）BMU从控层：负责电压、温度的采用、回报传输，及根据主控信息，实现主动均衡功能。具备二级保护功能，当系统中任何一个PACK的从控由于各种原因失控时，当充电电压达到阈值以上时候，BMS强行切断这个电池包的充电，确保不安全事故的发生。分项参数备注电压/温度采样采集PACK电池包信息核心部件功能外接DC24V电源辅助电源接口24Vdcinput与BMS主控进行通讯通信CAN3.5直流并机总控功率箱（柜）将各个电池簇的直流电汇集，并通过输出总开关到PCS，为PCS提供直流电源。BAMS检测汇流后的直流总电源、电流、充放电电量、通过CAN通讯将数据或状态信息上传到电池系第33页共42页统管理单元，并接收监控后台的命令控制直接汇流各个支路或者汇流总开关的分合。收集主控器采集的电池电压信息、温度信息，及主控功率信息。根据采集信息的设定范围，发出告警、保护等信息。向数据采集屏、或EMS（能量管理系统）上传采集的电池、功率控制信息，及执行上级管理层指令。保护与管理电池充放电。并机总控系统，解决多簇并机环流问题；并机控制系统，单簇电池故障自动退出，解决单簇故障导致PCS长时间停止运行的问题，提高运行效率。分项核心部件参数备注单簇汇流控制管理每簇电流、电压尺寸（LWH）1700800400mm按实际项目需要定制通信协议CAN通讯与从机及EMS进行通信通信协议通信协议CAN通讯对外设备通讯485通讯对外设备通讯第34页共42页3.6数据采集屏BMS数据采集板是一款专门针对多组锂电池组成的后备电池而设计的智能电池监控系统。该系统通过485接口与各组Pack连接，采集各组电池包数据，通过显示屏进行显示，用户通过显示屏查看各组电池包电压、电流、温度、SOC等相关参数；并能通过事件查询功能查询当前事件和历史事件的内容。■特征●界面显示：显示各组电池电压、温度、容量、SOC，通过触摸按键选择查看各个模块中的详细信息。可以通过用户名和密码进入管理员设置界面，设置系统相关的参数。●RS485通信接口：数据采集板可通过遥测、遥信、遥调、遥控等命令实现电池的数据监控、运行控制和参数设定。●历史数据记录存储读取：实时存储市电断电、市电恢复、均充浮充等工作状态切换时的测量数据；实时存储各种告警、保护触发及消除时的测量数据；可通过设置记录开始时间、记录结束时间和记录间隔时间来实现存储一定时间段内的测量数据。储存数据量由达1年以上，用户可以扩展SD卡容量，存储数据时间更长。●各项电池管理参数设置：单体电池过欠压、电池总压过欠压、充电过流、放电过流、电芯高低温、环境高低温、均衡策略、电池串联节数、电池容量等各项电池管理参数都可以通过上位机来重新进行设定。●显示界面开机画面Logo根据客户需要可定制。3.7交流配电柜（UPS）保证电池管理系统供电的可靠性，系统设计两套电源用于电池管理系统供电，其中一套电源接市电（配电箱）AC220V，输出12V/24V供给电池管理系统，另一套电源从单独配的电池取电，通过DC-AC电源模块输出12V/24V/AC220V供给电池管理系统。通过UPS实现电流防反向功能和供应优先功能，即可控制电池第35页共42页管理系统优先市电。当市电断后，电池管理系统供电无缝切换到DC-AC电源模块供电，从而实现供电双重保障，可实现电池管理系统2小时供电，提高电池管理系统供电的可靠性。3.8电缆电缆选型根据《电力工程电缆设计规范》GB50217有关条款的规定，工程电缆选型如下：6.6kV高压动力电缆采用阻燃交联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆；低压动力电缆采用交联聚氯乙烯绝缘铜芯电力电缆；控制电缆采用聚氯乙烯绝缘屏蔽铜芯控制电缆。五、设备运输、安装、调试5.1电池集装箱运输储能箱为40HC集装箱，不需特殊包装。在运输时需将箱内灯具整体摘除，并包装运输，待到目的地后再重新装回。电池箱随集装箱拖运，但每簇电池架抽掉10个电池箱（每簇19包），单独木箱包装，随车运输。另运输时需注意以下事项：（a）尽量确保全程高速，高速路况好，震动小；（b）防震，在集装箱底部垫不少于50mm厚木头，与集装箱固定牢固；（c）集装箱装车固定，放置拖车中间保持重心平衡，用铁葫芦、保险绳、绑带固定到位，每到一处休息地，下来检查是否松动；（d）保持中速行车，不赶时，不赶路，保持车辆稳定，以防震动；（e）保证驾驶人员不疲劳驾驶，保证车队相互之间通讯畅通，以便跟踪掌握货物途中所出现的一切情况；（f）路途如出现不利于出行的天气，车辆车轮对应加防滑铁链等行车保护措施。5.240尺箱体地基4个40尺电池集装箱，独立的避雷针及电缆沟的工程：1)地面硬化处理；2)集装箱地基基础抬高，不低于300mm；第36页共42页5.3电池集装箱安装5.3.1电池集装箱吊装储能箱的吊装需由专业人员进行，并采用专业的吊装设备，集装箱起吊示意图如下：5.3.2储能箱安装固定前检查电池储能集装箱安装前需要检验系统的完好性，步骤如下：（a）外观：检查集装箱外观是否有因运输不当或其它因素造成的变形掉漆；（b）柜体检验：打开端门进入箱内对内部设备进行检验，查看各柜体固定是否到位，固定螺栓是否有松动现象；（c）电气元件检验：打开各机柜柜门检验内部电气元器件，查看各元器件是否有损坏、松动现象，同时需检验固定电缆及铜排的螺栓是否松动。注意：做调试前必须检验各电缆螺栓及铜牌螺栓是否有松动现象，若发现松动需用专用工具进行拧紧。5.3.3电池箱体安装电池集装箱安装固定后，开始安装电池箱。5.3.4各接线线缆的安装第37页共42页电池箱动力串联线安装、通讯线安装、外部通讯线安装、外部动力线安装。5.3.5地线系统的安装电气设备的金属外壳在绝缘损坏时有可能带电。漏电危及人身安全，将电气设备的金属外壳通过接地装置与大地连接称为保护接地。储能箱内所有电池架、汇流柜、配电柜等含有金属外壳的用电设备必须用良导线接地，构成接地网络。电池集装箱外壳为金属，为防雷和漏电保护，也必须做接地，接地方法为储能箱四周接地排用良导线或专用地排接地。5.3.6并机总控直流动力线的安装并机总控直流汇流线到电气舱动力线的安装。5.4检查检查各个系统（消防系统、监控系统、照片系统、热管理系统、环境监控系统）完整性。5.5调试流程六、安全措施本储能系统装置为大型电力电子设备及大规模储能装置，具有能量密度高，体积大，重量重，控制精密，结构复杂，专业性强的特点，同时也是高电压，大电流，高功率的电气设备。在运输，安装，调试，维护过程中，错误的接线，错误的操作，容易对设备造成损坏，严重的甚至威胁人身安全，因此需要采取各种安全措施降低甚至消灭事故发生的可能性。第38页共42页6.1安全培训（1）安全思想教育安全思想教育的主要目的是：通过提高现场施工与维护人员对错误接线，错误操作危害的认识，以增强现场施工与维护人员保护自身和他人人身安全的意识；通过提高现场施工与维护人员对安全施工，安全运行重要意义的认识，以增强现场施工与维护人员保护设备的责任感。（2）操作纪律教育操作纪律教育使施工人员懂得严格执行劳动纪律对实现安全施工的重要性。遵守劳动纪律是贯彻安全生产方针，杜绝伤亡事故，保障安全施工的重要保证。（3）安全知识教育在施工之前须按照《锂电池使用安全常识》、《储能系统安装手册》、《储能系统用户使用手册》对现场施工与维护人员进行全面培训。（4）安全技能培训安全技能培训是指结合本工种，本专业的特点，对现场施工与维护人员进行正确安全操作的培训。每个现场人员都要熟悉本工种本专业的基本技能知识。凡进入现场进行特种作业人员均必须持有特种作业操作许可证。6.2安全规则需知使用本储能系统装置之前，请仔细阅读相关安全注意事项，以免造成不必要的损害。（1）系统的使用环境应满足GB/T4798.3-2007（IEC60721-3-3：2002）中3C1和3S1的要求，周围不得有易燃、易爆、腐蚀性气体或物品；（2）机箱外壳及接地端子一定要可靠接地，最好是直接与设备间专用的二次设备接地网相连（或通过屏柜的专用铜排），并确保保护接地的连续性、可靠性。接地点应远离一次设备的接地点，特别是要远离避雷针（器）的接地点；（3）应使用合格的交流或直流工作电源供电；（4）产品运行时不得随意触摸相关零部件及按键、按钮等，绝对禁止带电插拔插件！必要的操作应有专业人员按照装置说明书及现场运行的作业规程的规定进行；（5）产品的某些端子带有高压电或大电流，正式投运前一定要确认连接无误并拧紧端子；需要测量时，千万要小心使用仪表和工具，避免出现短路、接地、开路等事故；第39页共42页（6）严禁非专业人员打开柜门。专业人员检修时，需注意柜内有高压电容，当断开外部一切电源后，必须等待30分钟以上，待电容完全放电后才能打开柜门进行检修或者更换配件。6.3现场安装施工安全方案措施（1）安装团队指定一名现场施工安全员；（2）安装调试施工人员必须进行上岗安全培训，熟读安装调试安装指南；（3）要有严格的总体施工安全技术方案和安全措施，对各种危险点要有充分预想，要有具体的预防措施；（4）开好班前班后会，每天的开收工都要开，缺一不可，要有记录，若不开班前班后会，不认真研究制定安全技术措施的，一经发现不论后果与否，都将严惩不贷；（5）严格停电、验电、挂地线程序，拉开低压开关施工的一律挂“禁止合闸有人工作”标示牌，停送电工作要专人负责，操作时要使用合格的安全器具；（6）现场施工人员必须戴安全帽，安全帽必须系带，无安全帽保护的一律不准进入施工现场；（7）全部高压操作，必须佩戴绝缘手套，穿着绝缘鞋进行；（8）安装工具必须有绝缘胶带缠绕或其他绝缘措施；（9）在电池组进行串联前，先用万用表检测是否漏电，如有漏电，必须检查并排除漏电故障；（10）线路安装时要严格核对线号和色标，防止误接线；（11）安装施工现场配备干粉灭火器，防止出现火灾事故。6.4操作人员要求（1）为了防止人为误操作而导致的安全事故，本储能系统装置只允许受过培训的合格电气工作人员进行操作。（2）系统操作人员应配有足够的安全设备并具备基本的急救能力。（3）系统操作人员要求熟悉本手册相关内容的所有说明和安全警告。6.5注意事项（1）系统运行时，运行人员应尽可能的在后台进行相关操作，尽量避免直接接触装置本体；（2）系统运行过程中，严禁任何人员带电插拔端子或碰触PCS内部元件及接触点；第40页共42页（3）系统运行过程中，严禁任何人员在柜门上的液晶面板上进行随意操作；（4）系统运行过程中，如出现异常现场需停机检修时，操作人员应从就地监测系统操作台或站级监控系统下达停机指令，尽量避免在柜门前拍急停按钮来使系统停机；（5）系统运行过程中，任何人员不得随意打开前/后柜门；（6）系统运行过程中，避免触摸接近热源的外壳零件以免烫伤；（7）系统在运行过程中，任何人员不得有意或无意手动断开上级电源开关，应有相应的监护机制；（8）系统内PCS在需要停机检修时，装置停电并确认断开一切外部电源后，由于内部高电压电容的存在，技术人员需最少等待30分钟后才能打开柜门进行检修；（9）在电池柜进行高压操作时必须带绝缘手套、绝缘鞋、绝缘帽；（10）安装或检修工具必须有绝缘胶带缠绕或其他绝缘措施；（11）在电池组进行串联前，先用外用表检测是否漏电，如有漏电，必须检查并排除漏电故障；（12）在进行电池组串联故障排查时，必须遵循下列流程：1）断开该电池组串的总正总负接触器以及断路器，确保该电池组串与其他电池组串没有任何电气连接；2）定位问题电池组，断开该电池组与其他电池组的连接；3）断开该电池组与电池管理系统的电压采集连接和温度采集连接，进行故障排查。13）运行现场配备干粉灭火器，防止火灾事故发生。七、主要设备清单电池舱和电气舱清单,本项目实际应用为4个40尺电池舱集装箱和2个电气集装箱。名称规格型式数量1电池集装箱系统1.3MW/2.6MWh41.1集装箱40英尺4个1.2监控系统1.3热管理设备4套1.4消防设施空调8个火灾报警及联动设4套施第41页共42页1.5备用电源系统电池、UPS4套1.6连接线若干1.7BMS系统高低压线、光缆、网4套线等561.7.1从控从控板116487281.7.2高压功率箱高压器件、主控板2套1.7.32个1.8并机总控功率箱（柜）并机总控板、高压元2套器件本地设备监控系统1.8.1系统主机、显示器、交1.8.2本地监控设备换机、IO控制器、1.9电池堆485转TCP器1P208S1.9.1电芯280Ah1.9.2电池包1P16S2PCS舱2.1集装箱25英尺2.2PCS630KW42.3隔离变压器干式隔离变压器6.6KV2.4PCS监控系统八、储能电站系统定期常规维护a.系统运行一段时间或长时间未运行，需进行安全维护，并做好维护保养记录，事项如下：b.检查储能箱安全门、正门、电池仓门能否正常打开，保证储能箱内外环境干净、整洁；电池舱体防尘网检查和清洁；c.检查集装箱内部是否有漏水现象；d.检查空调有误漏水现象，清洁空调过滤网；e.检查照明系统；f.检查消防设备是否能正常报警、启动；g.检查各动力线路绝缘是否异常，电气安全间隙是否达到安全标准，接线螺栓是否松动；h.检查各电气元件是否正常，各动力源总闸是否能有效分断。第42页共42页