儲能電站技術(shù)方案

1、儲能電站整體技術(shù)方案2020-12-20目錄 HYPERLINK l _TOC_250005 概述3 HYPERLINK l _TOC_250004 設(shè)計標準4儲能電站（配合光伏并網(wǎng)發(fā)電）方案6系統(tǒng)架構(gòu)6光伏發(fā)電子系統(tǒng)7儲能子系統(tǒng)7 HYPERLINK l _TOC_250003 儲能電池組8 HYPERLINK l _TOC_250002 電池治理系統(tǒng)(BMS)9 HYPERLINK l _TOC_250001 并網(wǎng)操縱子系統(tǒng)12儲能電站聯(lián)合操縱調(diào)度子系統(tǒng)14 HYPERLINK l _TOC_250000 儲能電站（系統(tǒng)）整體進展前景16概述大容量電池儲能系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應用已有20連年

2、的歷史初期要緊用于孤立電網(wǎng)的調(diào)頻、電池儲能系統(tǒng)在新能源并網(wǎng)中的應用國外也已開展了必然的研究上世紀 90 年代末德國在 Herne 1MW 的光伏電站和 Bocholt2MW 的風電場別離配置了容量為1.2MWh 的電池儲能系統(tǒng)，提供削峰、不中斷供電和改善電能質(zhì)量功能。從 2003 年開始， 日本在Hokkaido 30.6MW風電場安裝了6MW /6MWh 的全釩液流電池（VRB）儲能系統(tǒng)，用于平抑輸出功率波動。2020 年英國 EDF 電網(wǎng)將 600kW/200kWh 鋰離子電池儲能系統(tǒng)配置在東部一個配電網(wǎng)中，用于潮流和電壓操縱，有功和無功操縱。科學平安，建設(shè)周期短；綠色環(huán)保，增進環(huán)境友好；

3、集約用地，減少資源消耗等方面。設(shè)計標準GB21966-2020鋰原電池和蓄電池在運輸中的平安要求GJB4477-2002鋰離子蓄電池組通用標準QC/T743-2006電動汽車用鋰離子蓄電池GB/T 12325-2020 電能質(zhì)量供電電壓誤差GB/T 12326-2020 電能質(zhì)量電壓波動和閃變GB/T 14549-1993 電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波GB/T 15543-2020 電能質(zhì)量三相電壓不平穩(wěn)GB/T2297-1989太陽光伏能源系統(tǒng)術(shù)語DL/T527-2002靜態(tài)繼電保護裝置逆變電源技術(shù)條件GB/T13384-2020GB/T14537-1993機電產(chǎn)品包裝通用技術(shù)條件量度繼電器和保護裝

4、置的沖擊與碰撞試驗GB/T14598.27-2020量度繼電器和保護裝置 第27部分：產(chǎn)品安全要求DL/T478-2001靜態(tài)繼電保護及安全自動裝置通用技術(shù)條件GB/T191-2020包裝儲運圖示標志GB/T2423.1-2020GB/T2423.2-2020電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗 第 2 部分：試驗方法 試驗 A：低溫電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗 第 2 部分：試驗方法 試驗 B：高溫GB/T 2423.3-2006電工電子產(chǎn)品環(huán)境實驗 第 2 驗GB/T 2423.8-1995電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗 第 2 部分：試驗方法 試驗 Ed：自由跌落GB/T 2423.10-2020弦）電工電子產(chǎn)品環(huán)境實驗

5、 第 2 部份：實驗方式 實驗 Fc：振動（正GB 4208-2020外殼防護等級（IP 代碼）GB/T 17626 -2006電磁兼容 試驗和測量技術(shù)GB 14048.1-2006低壓開關(guān)設(shè)備和操縱設(shè)備 第 1 部份：總那么GB 7947-2006GB 8702-88DL/T 5429-2020DL/T 5136-2001DL/T 620-1997DL/T 621-1997GB 50217-2007蓄電池名詞術(shù)語人機界面標志標識的基本和安全規(guī)則 導體的顏色或數(shù)字標識電磁輻射防護規(guī)定電力系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程火力發(fā)電廠、變電所二次接線設(shè)計技術(shù)規(guī)程交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合交流電氣裝置的接地電

6、力工程電纜設(shè)計規(guī)范IEC 61427-2005光伏系統(tǒng)（PVES）Q/GDW 564-2020儲能系統(tǒng)接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定QC/T 743-2006電動汽車用鋰離子蓄電池GB/T 18479-2001 地面用光伏（PV）發(fā)電系統(tǒng)概述和導那么GB/T 19939-2005 光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求GB/T 20046-2006 光伏（PV）系統(tǒng)電網(wǎng)接口特性GB 2894 平安標志（neq ISO 3864：1984） GB 16179 平安標志利用導那么GB/T 17883 0.2S 和 0.5S 級靜止式交流有功電度表DL/T 448 能計量裝置技術(shù)治理規(guī)定；光伏控制器鐵鈕電池組井網(wǎng)逆變器|i|i機

7、主控監(jiān)儲能電站（配合光伏并網(wǎng)發(fā)電應用）架構(gòu)圖呂呂艇呂呂艇去剛暹訊通尸 一暹訊款地臣款地臣控采疵儲能電池組電池選型原那么是超級重要的一個部件，必需知足以下要求：容易實現(xiàn)多方式組合，知足較高的工作電壓和較大工作電流；負荷的調(diào)度操縱；高平安性、靠得住性：在正常利用情形下，電池正常利用壽命不低于 15 即便發(fā)生故障也在受控范圍，不該該發(fā)生爆炸、燃燒等危及電站平安運行的故障；5-10倍的充放電能力；較高的充放電轉(zhuǎn)換效率；易于安裝和保護；具有較好的環(huán)境適應性，較寬的工作溫度范圍；符合環(huán)境愛惜的要求，在電池生產(chǎn)、利用、回收進程中不產(chǎn)生對環(huán)境的破壞和污染；要緊電池類型比較表 1、幾種電池性能比較現(xiàn)有應用鈉硫電

8、池全釩液流電池磷酸鐵鋰電池閥控鉛酸電池100kW34MW5kW6MWkWMWkWMW規(guī)模等級比較適合大規(guī)模削峰填谷、大規(guī)模削峰填可選擇功率型或大規(guī)模削峰填谷、的應用場平抑可再生能源谷、平抑可再生能量型，適用范圍平抑可再生能源發(fā)合發(fā)電波動能源發(fā)電波動廣泛電波動不可過充電；鈉、硫的滲漏，存在潛在安全隱患安全需要單體監(jiān)控，安全性能已有較大突破100-700 Wh/kg-120-150Wh/kg30-50 Wh/kg5-10C1.5C5-15C0.1-1C95%70%95%80%2500 次15000 次2000 次300 次23000 元/kWh15000 元/kWh3000 元/kWh700 元/

9、kWh資源豐富；存在一資源豐富資源豐富；環(huán)境友資源豐富；存在一定的環(huán)境風險好定的環(huán)境風險150-200 平米/MW800-1500 平米/MW100-150 平米/MW(h)150-200 平米 MW安全、一致性、成一致性一致性、壽命本成本安全性能量密度安全性能量密度倍率特性轉(zhuǎn)換效率壽命成 本 資源和環(huán)保MW 級系統(tǒng)占地關(guān)注點建議儲能電站電池選型要緊為磷酸鐵鋰電池。電池治理系統(tǒng)(BMS)電池治理系統(tǒng)的要求在儲能電站中，儲能電池往往由幾十串乃至幾百串以上的電池組組成。由于電池在生產(chǎn)進程和因此，關(guān)于磷酸鐵鋰電池電池組而言，均衡愛惜電路是必需的。固然，鋰電池的電池治理系統(tǒng)不單單是電池的均衡愛惜，還有

10、更多的要求以保證鋰電池儲能系統(tǒng)穩(wěn)固靠得住的運行。BMS的具體功能大體愛惜功能單體電池電壓均衡功能同都在必然的合理范圍內(nèi)。要求各節(jié)電池之間誤差小于。電池組愛惜功能單體電池過壓、欠壓、過溫報警，電池組過充、過放、過流報警愛惜，切斷等。數(shù)據(jù)搜集功能搜集的數(shù)據(jù)要緊有：單體電池電壓、單體電池溫度（實際為每一個電池模組的溫度、組端電壓、充放電電流，計算取得蓄電池內(nèi)阻。通信接口：采納數(shù)字化通信協(xié)議 IEC61850。在儲能電站系統(tǒng)中，需要和調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)進行通信，上送數(shù)據(jù)和執(zhí)行指令。診斷功能BMS （目前儲能電站無相關(guān)標準，對剩余容量（SOC）5%（SOH）的診斷精8%。熱治理鋰電池模塊在充電進程中，將產(chǎn)生大

11、量的熱能，使整個電池模塊的溫度上升，因此，BMS 應具有熱治理的功能。故障診斷和容錯假設(shè)遇異樣，BMS 應給出故障診斷告警信號，通過監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給上層操縱系統(tǒng)。線或支路電池堆，從而幸免惡性事故發(fā)生。免對整組電池運行產(chǎn)生阻礙。能因治理系統(tǒng)故障致使儲能系統(tǒng)發(fā)生故障，乃至致使電池損壞或發(fā)生惡性事故。建議方案均衡愛惜技術(shù)建議能量轉(zhuǎn)移法（儲能均衡。其它愛惜技術(shù)關(guān)于電池的過壓、欠壓、過流等故障情形，采取了切斷回路的方式進行愛惜。不時刻是微秒級的，幾乎是短路的剎時就切斷了回路，能夠幸免短路對電池帶來的龐大損傷。SOCSOC。分析鋰電池的放電特性,基于積分法采納動態(tài)更新電池電量的方式,考慮電池自放電現(xiàn)象,對電

12、 SOC的預測值。時基準電量還需要依照外界環(huán)境溫度轉(zhuǎn)變進行相應修正。SOHSOH，同時依照運行環(huán)境對評估值進行修正。蓄電池組的熱治理在電池選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計中應充分考慮熱治理的設(shè)計。圓柱形電芯在排布中的透氣孔設(shè)計及鋁殼封裝能幫忙電芯更好的散熱，可有效防鼓，保證穩(wěn)固。BMS 含有溫度檢測，對電池的溫度進行監(jiān)控，若是溫度高于愛惜值將開啟風機強制冷卻，假設(shè)溫度達到危險值，該電池堆能自動退出運行。并網(wǎng)操縱子系統(tǒng)部份。PCS拓撲設(shè)計原那么符合大容量電池組電壓品級和功率品級；結(jié)構(gòu)簡單、靠得住穩(wěn)固，功率損耗低；能夠靈活進行整流逆變雙向切換運行；采納常規(guī)功率開關(guān)器件，設(shè)計模塊化、標準化；并網(wǎng)諧波含量低，濾波簡單；

13、進展現(xiàn)狀低壓品級（2kV 以下）PCS 系統(tǒng)初期一樣是采納基于多重化技術(shù)的多脈波變換器， 功率管采納晶閘管或 GTO級（5kV6kV）PCS IGCT IGBT 串聯(lián)。另外一種方案是采納 DC/DC+DC/AC 兩級變換結(jié)構(gòu)，通過 DC/DC 先將電池組輸出升壓，再DC/AC DC/DC Buck/Boost 電路，多模塊交織并聯(lián)實現(xiàn)擴容；DC/AC 技術(shù)，以降低并網(wǎng)諧波，簡化并網(wǎng)接口。建議方案PCS，并聯(lián)接入電網(wǎng)，PCS 設(shè)計成四象限運行，能獨立DC/AC 變換結(jié)構(gòu)，通過升壓變接入電網(wǎng)利用多變流器單元并聯(lián)技術(shù)進行擴容，采納移相載波調(diào)制和環(huán)流抑制實現(xiàn)單元間的功率均分。易操縱、模塊化、容錯性好和

14、效率高。PCS操縱策略操縱要求高效平安電池充放電；知足電網(wǎng)相關(guān)并網(wǎng)導那么；進行有功、無功獨立調(diào)劑；能夠適應電網(wǎng)故障運行。研究現(xiàn)狀照操縱目標的不同，提出了 PQ 了自然坐標系、靜止坐標系和同步坐標系下的操縱策略。電池儲能系統(tǒng)PCS 網(wǎng)變流器要求，更重要的要知足電池充放電要求，尤其是電網(wǎng)故障情形下的操縱。建議方案采納多目標的變流器操縱策略，一方面精準操縱充放電進程中的電壓、電流，確保電池組高效、平安充放電；另一方面依照調(diào)度指令，進行有功、無功操縱。低電壓穿越能力強，逆變器對電網(wǎng)電壓應始終工作在恒流工作模式，輸出端壓跟從市電， 儲能電站聯(lián)合控制調(diào)度子系統(tǒng)自己的標準,整個儲能電站里運行的規(guī)約就可能達到

15、好幾種。于是當一個儲能電站需要將不同廠商IEC61850 的系統(tǒng)方案。IEC61850 是關(guān)于變電站自動化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的國際標準。制定 IEC61850 要緊目的確實是使不同制造廠商的產(chǎn)品具有互操作性,使它們能夠方便地集成到一個系統(tǒng)中去，能夠在各類IEC61850 IEC61850 的操縱系統(tǒng)有利于處置并傳送從儲能電站操縱系統(tǒng)到聯(lián)合發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)各類實時信息。儲能電站操縱系統(tǒng)采納模塊化、功能集成的設(shè)計思想，分為系統(tǒng)層和設(shè)備層兩層結(jié)構(gòu)，全站監(jiān)控雙網(wǎng)采納 100M 光纖以太網(wǎng)作為通信網(wǎng)絡(luò)，采納星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)層配置：系統(tǒng)層要緊實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)搜集、與聯(lián)合發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)通信等功能。實時數(shù)據(jù)

16、搜集通過子系統(tǒng)的智能組件從功率調(diào)劑系統(tǒng)、電池系統(tǒng)、配電系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括電池容量、線路狀態(tài)、電流、有功功率、無功功率、功率系數(shù)和平均值。與聯(lián)合發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)通信：在儲能電站和變電站之間鋪設(shè)光纖，將儲能電站的實時數(shù)據(jù)、故障信息等上傳到聯(lián)合發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)；同時同意聯(lián)合發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)的操縱命令。設(shè)備層配置電系統(tǒng)愛惜測控裝置等。電池治理系統(tǒng)（BMS）及其智能組件：電池治理系統(tǒng)（BMS）對整個儲能系統(tǒng)的平安運行、儲能系統(tǒng)操縱策略的選擇、充電模式都要靠得住的完成電池狀態(tài)的實時監(jiān)控和故障診斷。并通過智能組件將相關(guān)信息轉(zhuǎn)化為IEC61850 協(xié)議通過光以太網(wǎng)上送到監(jiān)控系統(tǒng)，以便采納加倍合理的操縱策略，達到有效且高效利用電池的目的。能量治理系統(tǒng)（PCS）及其智能組件：（PCS）實現(xiàn)對電池充放電的操縱，知足儲能系統(tǒng)并網(wǎng)要求。研究多目標的PCS PCS 需要IEC61850 協(xié)議通過以太網(wǎng)上傳給監(jiān)控系PCS。配電系統(tǒng)愛惜測控裝置：采納數(shù)