300KW儲能系統(tǒng)初步設計方案和配置

1、中山銓鎂能源科技有限公司儲能系統(tǒng)項目初步設計方案2017年06月目錄1項目概述 32項目方案 32.1智能光伏儲能并網電站 33.2儲能系統(tǒng) 53.2.1磷酸鐵鋰電池 53.2.2電池管理系統(tǒng)（BMS 53.2.3儲能變流器（PCS 63.2.4 隔離變壓器 93.3能量管理監(jiān)控系統(tǒng) 93.3.1微電網能量管理 93.3.2 系統(tǒng)硬件結構 103.3.3系統(tǒng)軟件結構 113.3.4系統(tǒng)應用功能 12一、項目概述分布式能源具有間歇性、波動性、孤島保護等特點，分布式能源電能質量差，分布 式能源設備利用率沒有被充分發(fā)掘。微電網是為整合分布式發(fā)電的優(yōu)勢、削弱分布式發(fā) 電對電網的沖擊和負面影響而提出的一

2、種新的分布式能源組織方式和結構，能有效改善分布式能源電能質量差、分布式能源設備利用率不能被充分發(fā)掘等分布式能源的不足。微電網通過整合分布式發(fā)電單元與配電網之間關系， 在一個局部區(qū)域內直接將分布 式發(fā)電單元、電力網絡和終端用戶聯(lián)系在一起，可以方便地進行結構和配置以及電力調 度的優(yōu)化，優(yōu)化和提高能源利用效率，減輕能源動力系統(tǒng)對環(huán)境的影響， 推動分布式電 源上網，降低大電網的負擔，改善可靠安全性，并促進社會向綠色、環(huán)保、節(jié)能方向發(fā) 展。微電網是當前國際國內能源和電力專家普遍認可的解決方案。本項目擬建設一套鋰電池儲能系統(tǒng)， 通過低壓配電柜給部分辦公樓宇負荷供電， 可 實現(xiàn)對各個設備接口采集相關信息，

3、并通過智能配電柜對各個環(huán)節(jié)進行投切， 在并網及 孤島情況下實現(xiàn)發(fā)電、儲能及負荷的控制，保持微電網系統(tǒng)的平衡運行。二、項目方案2.1智能光伏儲能并網電站本電站系統(tǒng)目的在于擬建設中山銓鎂能源科技有限公司儲能并離網系統(tǒng)示范工程， 通過接入辦公樓宇的日常照明等真實負載， 可演示離網狀態(tài)下正常供電系統(tǒng)示范； 分布 式光伏多余電量進行儲能示范；以及后臺監(jiān)控及能量調度等示范。本項目擬建設的儲能系統(tǒng)，系統(tǒng)由鋰電池儲能系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)以及能量 管理系統(tǒng)構成。其中控制系統(tǒng)可實現(xiàn)對分布式電源、負載裝置和儲能裝置的遠程控 制，監(jiān)控系統(tǒng)對分布式電源實時運行信息、報警信息進行全面的監(jiān)視并進行多方面的統(tǒng)計和分析實現(xiàn)

4、對分布式電源的全方面掌控，能量管理系統(tǒng)可控制分布式電源平滑出 力與能量經濟調度。系統(tǒng)一次拓撲結構如下圖所示：市電電網能量管理及系統(tǒng)監(jiān)控網絡結構圖如下圖所示:Z叫土IX 申趟相和可卅可4T1航內涼 pec址卅 BM$K K： Tin 甕n 億醴 仁丸FLS能量管理系統(tǒng)可以根據(jù)儲能情況及負載情況實現(xiàn)并離網切換控制，以及微電 網系統(tǒng)幾種不同運行模式的切換，可以實現(xiàn)分布式電源離網運行控制，并網點電 氣參數(shù)監(jiān)控，實現(xiàn)系統(tǒng)負載遠程投切控制。配置一套電池管理系統(tǒng)實現(xiàn)對儲能電 池的充放電狀態(tài)及電池電量估計，實現(xiàn)分布式電源能量均衡控制及系統(tǒng)的經濟運行。根據(jù)微電網交流母線電壓頻率情況，實現(xiàn)負荷分類切除，保證重要負

5、荷的優(yōu) 先供電保障。2.2儲能系統(tǒng)2.2.1 磷酸鐵鋰電池配置容量300kWh2.2.2 電池管理系統(tǒng)（BMSBMS是用于監(jiān)測、評估及保護電池運行狀態(tài)的電子設備集合。主要功能：1）監(jiān)測并傳遞鋰離子電池、電池組及電池系統(tǒng)單元的運行狀態(tài)信息，如電池電壓、電流、溫度以及保護量等；2）評估計算電池的荷電狀態(tài) SOC壽命健康狀態(tài)SOH及電池累計處理能量等；3）保護電池安全等。電池智能管理系統(tǒng)可對單體及整組電池進行實時監(jiān)控、充放電、均衡、巡檢、溫度監(jiān)測 等，采用諸如電壓均衡控制、超溫保護等智能化技術，可以管理多組電池，檢測每組中 所有單體電池電壓、電池組總電流、多路環(huán)境溫度等，是一套功能強大、技術指標完善

6、 的電池管理系統(tǒng)。電池管理系統(tǒng)（BMS組成：電池模組監(jiān)測裝置（BMU、電池簇管理 單元（BCMS、直流監(jiān)控單元（DMU、電池堆管理單元BAM皈顯示、監(jiān)控上位機等組 成。表電池管理系統(tǒng)主要參數(shù)表序號項目名稱技術參數(shù)及指標1工作電源1832V2單體電壓采集范圍05V3單體電壓采集誤差w均mV4電流采集氾圍 300A5電流采集誤差 %6溫度采集誤差w C7電壓采集周期10000 條16歷史數(shù)據(jù)存儲 10天223 儲能變流器（PCS本系統(tǒng)配置1臺100KW儲能變流器1）產品特性先進的無通訊線電壓源并聯(lián)技術，支持多機無限制并聯(lián)（數(shù)量、機型）；支持多源并機，可與油機直接組網；先進的下垂控制方法，電壓源并聯(lián)

7、功率均分度可達99%;支持低溫、無蓄電自主黑啟動；支持三相100%不平衡帶載運行；支持并、離網運行模式在線無縫切換；具有短路支撐和自恢復功能；采用雙電源冗余供電方式，提升系統(tǒng)可靠性；支持多類型負載單獨或混合接入（阻性負載、感性負載、容性負載）；具備完善的故障以及操作日志記錄功能，可記錄故障時高分辨率的電壓、電流波形；優(yōu)化的硬件及軟件設計，轉換效率可高達 98.7%。直流側可接入光伏組件, 同樣支持多機電壓源并聯(lián)，可作為離網光伏電站低溫、無蓄電情況下的黑 啟動電源。2）技術參數(shù)表表儲能變流器主要技術參數(shù)表型號100KW交流側參數(shù)交流接入方式二相二線（無變壓器）額定功率100kW取大容量IIOkV

8、A額定電網電壓400V電壓運行范圍400+10%（可設定）最大運行電流158A輸出過載能力1.1額定電網頻率50HZ頻率范圍47 51.5 （可設定）總電流波形畸變率（THD3% （額定功率）功率因數(shù)0.9 （超前）-0.9 （滯后）直流側（電池）參數(shù)額定功率100kW最大穩(wěn)定運行功率110kW直流電壓范圍580V 850V最大長時運行電流185A穩(wěn)壓精度 1%穩(wěn)流精度 2%保護低電壓穿越有防孤島保護有（支持計劃性孤島）交流過流保護有交流過壓保護有交流欠壓保護有交流過頻保護有交流欠頻保護有相序錯誤保護有過載保護有直流過流保護有直流過壓保護有直流欠壓壓保護有直流極性反接保護有內部短路保護有過溫保

9、護有絕緣保護有開關狀態(tài)異常保護有降額保護有功率模塊（IGBT）保護有系統(tǒng)最大轉換效率0.987尺寸（寬*高*深）1000mm*2200mm*800mm重量1260kg允許最咼海拔5000米（ 3000米需降額使用）防護等級IP20噪聲65dB工作環(huán)境溫度35C+45C存儲環(huán)境溫度40C+70C冷卻方式風冷允許相對濕度0 95%無凝露通訊接口以太網、RS485 CAN2.0224隔離變壓器產品型號額定容量110kVA輸入電壓400V+10%( 3P)輸出電壓400V+10%(3P+N)額定頻率50Hz土 2.5%連接組別Dyn11（可定制）絕緣耐熱等級H級溫升w 110C使用海拔 98.5%工作

10、溫度-35 C 45 C防護等級IP20冷卻方式風冷結構尺寸（寬*深*高）1200mm*650mm*1976mm總重量1300kg2.3能量管理監(jiān)控系統(tǒng)2.3.1微電網能量管理微電網能量管理系統(tǒng)用于保障微電網的穩(wěn)定和經濟優(yōu)化運行。其是一種計算機系統(tǒng)，包括提供基本支持服務的軟件平臺，以及提供使微電網內發(fā)電、配電、用電設備有 效運行所需功能的一套應用軟件， 是微電網監(jiān)控系統(tǒng)核心，擔負著系統(tǒng)電源管理、負荷 管理以及統(tǒng)計分析、評估等功能。微電網能量管理系統(tǒng)基本功能包括數(shù)據(jù)信息采集和處 理、數(shù)據(jù)庫管理、人機界面、設備控制等。系統(tǒng)控制功能包括微網運行基礎控制、計劃 無縫切換控制、外部故障下的無縫切換控制、

11、離網功率平衡優(yōu)化控制、功率波動平滑控 制等。系統(tǒng)應用功能包括分布式電源的運行分析與展示、微網運行效益分析、有功功率 整體優(yōu)化控制、無功電壓整體優(yōu)化控制、電能質量優(yōu)化控制等。232 系統(tǒng)硬件結構微電網能量管理系統(tǒng)的典型實施方案如下圖所示，由就地設備層、協(xié)調控制層和能 量管理層組成。就地設備層為光伏發(fā)電儲能電池、可中斷負荷、可控負荷等設備；協(xié)調 控制層由通信控制器、串口服務器、光纖交換機、協(xié)調控制器等設備構成；能量管理層 由前置服務器、工作站、GPS防火墻、打印機、顯示大屏等構成。協(xié)調控制負責微網 運行基礎控制、計劃無縫切換控制、外部故障下的無縫切換控制、 離網功率平衡優(yōu)化控 制、功率波動平滑控制

12、等功能；能量管理負責全局能量管理目標制定、全局優(yōu)化策略運行和具體執(zhí)行目標下發(fā)。數(shù)據(jù)采集通信網絡采用串口和以太網接口， 通信控制器支持多種標準通信協(xié)議及定 制協(xié)議，并提供RS-232、RS-485串口及100/1000M以太網接口，通信控制器可將特殊 或非標準的通信規(guī)約轉換為標準的IEC60870-5-104或Modbus規(guī)約，以便于前置服務器 處理。協(xié)調管理層通信主要采用以太網接口， 距離較遠的系統(tǒng)使用光纖以太網進行信息 傳輸。通過防火墻隔離，協(xié)調管理系統(tǒng)可以接入因特網，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程轉發(fā)和共享。定.氐醸fll滬 I：牛卒I.忤站it械 電筑iS仲耳中新 KiS y發(fā)取 4巧 氓祗 JT天 *

13、5農忱熬 匕劇微電網能量管理系統(tǒng)結構233 系統(tǒng)軟件結構能量管理系統(tǒng)軟件體系結構由操作系統(tǒng)、 支撐平臺、應用功能共三個層次組成，應 用功能又分為基本應用功能和高級管理功能兩個部分，如下圖所示。操作系統(tǒng)支持跨平臺，支撐平臺包含數(shù)據(jù)采集管理、數(shù)據(jù)庫管理、網絡通信管理、圖形管理、報表管理、 權限管理、報警管理、計算統(tǒng)計等模塊。基本應用功能包括 SCADA處理、監(jiān)控功能、統(tǒng) 計分析功能、安全 WE徽據(jù)發(fā)布等。高級管理功能包括全局能量管理目標制定等。應用功能I11I 1:廠石軍|就|融券采鬢 I盤揑尉號； I窈屛風Rfta 廉統(tǒng)肯理 按表 ffi醪界血計弊1L 二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二二

14、I操作系締Unix/1-i Biijf/KjnElin?K能量管理系統(tǒng)軟件層次結構圖協(xié)調控制器采用B/S結構，包括硬件控制器、功能控制軟件和瀏覽器用戶工作界面。 協(xié)調控制器的軟件體系結構如下圖所示。協(xié)調控制器的服務器端包括支撐軟件和功能軟 件兩部分。功能軟件包括微電網協(xié)調控制和設備協(xié)調控制。微電網協(xié)調控制功能包括微 網運行基礎控制、無縫切換控制、功率平衡優(yōu)化控制、功率波動平滑控制、有功功率整 體優(yōu)化控制、無功電壓整體優(yōu)化控制、電能質量優(yōu)化控制等。設備協(xié)調控制功能包括光 伏發(fā)電出力控制、可控負荷調節(jié)、可中斷負荷調節(jié)、有功無功優(yōu)化控制。協(xié)調控制器的瀏覽器端是用戶工作界面，可觀察協(xié)調控制功能軟件工作

15、狀態(tài)、配置參數(shù)、控制工作模式等。實悔豌據(jù)牡理Uni x/L inust鍛網運行 基礎控制功率渡動 平滑控制無驢釗換 控制削曬填群策略控制功辜平衡 憂化揑制有功無功 優(yōu)此捋制誡業(yè)阿協(xié)調輪制光伏堂電町揑負荷削峰增答出力控制國節(jié)療略控制風力發(fā)電可中斷負有功無功出力控制苛謂節(jié)優(yōu)化控制M城徙備協(xié)!控材風覽器端川戶界向協(xié)調控制軟件層次結構圖234 系統(tǒng)應用功能（1）設備監(jiān)控實時監(jiān)測微電網系統(tǒng)內各設備運行狀態(tài)， 并能對設備進行控制與運行情況分析。 系 統(tǒng)采集和處理各類實時數(shù)據(jù)，并將實時數(shù)據(jù)處理后送至實時數(shù)據(jù)庫與歷史數(shù)據(jù)庫。 例如: 對儲能電池的實時運行信息、報警信息進行全面的監(jiān)視，并進行多方面的統(tǒng)計和分析，

16、 實現(xiàn)對儲能的全面掌控；（2）微電網運行控制1）微電網的基本控制功能：實現(xiàn)微電網離網啟動與停止2）計劃無縫切換功能：按照計劃要求實現(xiàn)微電網從并網狀態(tài)無縫轉化成離網狀態(tài) 以及從離網狀態(tài)無縫轉化成并網狀態(tài)。無縫切換過程中微電網內的負荷不會失電3）離網功率平衡控制功能：微網離網運行時，首要目標是保證重要負荷的供電， 在此基礎上，可有選擇地保證非重要負荷的供電。離網功率平衡控制策略的核心是根據(jù) 微電網內儲能單元的剩余儲能容量決定微電網內發(fā)電單元和負荷單元的調節(jié)方法。4）設備計劃控制：對特定需要計劃運行的設備，可以編制計劃值或計劃運行曲線, 使得該設備按照計劃值或計劃曲線運行。（3）運行效益分析1）電能

17、統(tǒng)計：實時監(jiān)測分布式電源的發(fā)電數(shù)據(jù)、各類負荷的用電數(shù)據(jù)以及微電網 與主網的交換功率數(shù)據(jù)，為其它分析提供數(shù)據(jù)支撐。2）數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析：統(tǒng)計光伏年發(fā)電量、系統(tǒng)年上網電量、光伏歷史總發(fā)電量、系統(tǒng)累計上網電量、停電累計時間、離網運行累計時間等數(shù)據(jù)；分析節(jié)能減排指標，如節(jié) 省燃煤、節(jié)省燃油、減排氮氧化合物、減排二氧化碳等；分析對比各分布式電源的發(fā)電 量、運行狀況以及建設投資，計算項目投資回報率，對項目的技術經濟指標進行評價。3）經濟運行：制定微網經濟運行目標，如儲能壽命最長、可再生能源最大化利用，電價效益最優(yōu)等，按照目標能量管理系統(tǒng)形成決策并指導協(xié)調控制器控制具體設備。（4）目標控制管理1）目標控制：例如可以制定微網并網點功率一定范圍變化目標，減少微電網和電 網的功率交換波動，提高用電安全可靠性。2）電能質量監(jiān)測分析與治理：通過微電網內布設的電能質量相關設備，如有源濾波器，能量管理系統(tǒng)可以監(jiān)視微電網內的電能質量指標，并根據(jù)各項技術數(shù)據(jù)形成控制命令，指導電能質量治理設備的實際運行。a）可設定低谷電價時段，能量管理柜控制交流電通過儲能逆變器、 向蓄電