2023年200MW儲能電站儲能系統(tǒng)設(shè)計方案

200MW/400MWh200MW/400MWhPAGEPAGE40200MW/400MWh目錄TOC\o"1-2"\h\u208641.儲能系統(tǒng) 3153021.2. 4286301.2.2. 5208451.3.儲能系統(tǒng)的架構(gòu)及設(shè)計原則 10286731.3.2.儲能系統(tǒng)設(shè)計原則 12215441.3.3.儲能系統(tǒng)技術(shù)路線方案對比 1326201.3.3.1.直流1000V方案 1366161.3.3.2.直流1500V方案 1423451.3.3.3.高壓級聯(lián)方案 1514651.3.3.4.模塊化方案 184331.3.3.5.結(jié)論 2013451.4.關(guān)鍵設(shè)備選型 2113281.4.2.儲能變流器（PCS）選型 27283411.5.儲能系統(tǒng)控制及保護 311146BMS 321241BMS 37216711.5.2.EMS 38288481.5.3.儲能協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)CCS 4016299雙機切換功能 4022817有功功率控制功能 4127257無功功率控制 422679命令轉(zhuǎn)發(fā) 4299541.6.電池集裝箱熱管理系統(tǒng)設(shè)計 43130861.7.儲能系統(tǒng)主要設(shè)備材料清單 461.儲能系統(tǒng)儲能必要性“雙碳”戰(zhàn)略目標下，國家明確提出構(gòu)建逐步提高新能源占比的新型電力系統(tǒng)。隨著以風(fēng)電、太陽能發(fā)電為代表的新能源逐步實現(xiàn)對煤電、氣電等傳統(tǒng)化石能源的替代，新能源發(fā)電“隨機性、間歇性、波動性”出力明顯加快，已經(jīng)呈現(xiàn)出高比例可再生能源、高比例電力電子器件、高比例外來電“三高”電力系統(tǒng)特征，能源電力安全、綠色、經(jīng)濟發(fā)展面臨的各++儲能作為順應(yīng)能源革命最具發(fā)展前景的靈活調(diào)節(jié)資源，是實現(xiàn)能源電現(xiàn)階段，在諸多儲能技術(shù)中，從規(guī)模、安全性、成本等方面綜合考慮最成熟的技術(shù)是抽水蓄能。除抽水蓄能外，尚沒有一種儲能技術(shù)在應(yīng)用規(guī)抽水蓄能是電力系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛、最成熟的大規(guī)模儲能技術(shù)，具有容量大、壽命長、運行費用低的優(yōu)點。抽水蓄能電站單位投資在3000~60001075%左右。壓縮空氣儲能具有容量大、連續(xù)工作時間長、壽命長等優(yōu)點，全生命周期內(nèi)的度電成本低于大部分電化學(xué)儲能，具有良好的經(jīng)濟性，但大型壓縮空氣儲能系統(tǒng)一般需要利用鹽穴、礦坑等特殊地理條件建設(shè)儲氣室。美國、德國均有百兆瓦級壓縮空氣儲能電站投入商業(yè)運營，國內(nèi)常州金壇60MW×4h鹽穴壓縮空氣儲能項目已并網(wǎng)成功。飛輪儲能具有瞬時功率大、能量轉(zhuǎn)換效率高、壽命長等優(yōu)點，但其存儲能量較小，持續(xù)放電時間僅在分鐘級，同時存在自放電率高的問題，停BeaconPower超級電容器、超導(dǎo)儲能等電磁型儲能具有瞬時功率大、響應(yīng)速度快、壽命長等優(yōu)點，但其持續(xù)放電時間很短，一般不超過數(shù)分鐘，比較適用于功率型應(yīng)用，如應(yīng)對瞬時電壓跌落、瞬時斷電供電等。目前電磁儲能成本較高，在超導(dǎo)臨界溫度、超導(dǎo)線材、電極材料等方面仍有待突破。電化學(xué)儲能具有設(shè)備機動性好、響應(yīng)速度快、能量密度高和循環(huán)效率高等技術(shù)優(yōu)勢，是目前各國儲能產(chǎn)業(yè)研發(fā)創(chuàng)新的重點領(lǐng)域和主要增長點。電化學(xué)儲能技術(shù)主要包括鉛蓄（鉛炭）電池、鋰離子電池、液流電池和鈉硫電池，其中鉛炭電池、鋰離子電池發(fā)展較快，有望率先帶動電化學(xué)儲能商業(yè)化。在前沿技術(shù)方面，近年來全球儲能技術(shù)研發(fā)的腳步不斷加快，超臨界壓縮空氣、可變速抽水蓄能等新一代儲能技術(shù)進入試驗示范階段，鋰離子電池、液流電池在新型電極材料、電解液、隔膜材料生產(chǎn)制造工藝等方面-空氣電池、鉛蓄電池是使用最廣泛的蓄電池儲能技術(shù)，具有價格低廉、安全可靠等優(yōu)點，但由于能量密度低、壽命短和不可深度放電等因素限制了更大范圍應(yīng)用。以鉛炭電池為代表的先進鉛蓄電池技術(shù)改善了傳統(tǒng)鉛蓄電池的缺陷，成為鉛蓄電池技術(shù)發(fā)展的重要方向。鉛炭電池相較傳統(tǒng)鉛蓄電池的生產(chǎn)成本僅有小幅增加，但充放電功率、循環(huán)壽命、充電速度等關(guān)鍵指標實現(xiàn)了明顯提升。與鋰電池等其它主流電化學(xué)儲能技術(shù)相比，鉛炭電池的成本較低，短期性價比優(yōu)勢明顯。但是鉛炭電池放電深度一般在60%左右（鋰離子電池可達80%以上），同時大功率放電能力也弱于鋰離子電池。長期來看，鋰離子電池等其它電化學(xué)儲能的發(fā)展和成本降低將對其市場空間構(gòu)成一定挑戰(zhàn)。鉛炭電池優(yōu)缺點對比優(yōu)點缺點（1）安全性：優(yōu)（1）能量密度：中（2）電池價格：優(yōu)（2）循環(huán)壽命：中（3）回收方案：優(yōu)（3）充放電倍率：中（4）自放電：良（4）充放電深度：中（5）維護量：良（6）循環(huán)效率：良膠體電池屬于鉛酸蓄電池的一種發(fā)展分類，最簡單的做法，是在硫酸中添加膠凝劑，使硫酸電液變?yōu)槟z態(tài)。電液呈膠態(tài)的電池通常稱之為膠體電池。膠體電池的優(yōu)點：循環(huán)壽命好、耐過放電、可以長期不充足電又進行放電、高低溫性能也好。缺點是：膠體電池存在熱失控現(xiàn)象，在北方用得要多些。膠體電池相對普通鉛酸電池價格較貴，且維護較困難，在溫度較高時易產(chǎn)生熱失控現(xiàn)象，不易用在南方。這也是膠體電池始終得不到廣泛應(yīng)用的最根本原因。此外，膠體電池帶有毒性物質(zhì)，不利于環(huán)保，綜合考慮不建議使用膠體電池。鋰離子電池應(yīng)用范圍廣、能量密度高、充放電速率快，近年來其規(guī)模和技術(shù)發(fā)展迅速。在全球已建兆瓦級電化學(xué)儲能項目中，鋰離子電池項目裝機容量約占總?cè)萘康?5%，國內(nèi)的張北風(fēng)光儲示范電站、深圳寶清儲能電站、江蘇、XX、山東儲能等項目，也都將鋰電儲能作為重點技術(shù)路線發(fā)展。受電動汽車動力電池需求增長的拉動，鋰電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。目前鋰離子電池儲能的規(guī)模效應(yīng)已逐漸顯現(xiàn)，儲能成本實現(xiàn)快速下降。以電力儲能領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的磷酸鐵鋰電池為例，2013年磷酸鐵鋰電池成本在4500-6000元/kWh左右，2015年后最低可至2000-3000元/kWh，預(yù)計到2022年底有望降至1400元/kWh。優(yōu)點缺點優(yōu)點缺點（1）能量密度：優(yōu)（1）安全性：中（2）循環(huán)效率：優(yōu)（2）維護量：中（3）充放電倍率：優(yōu)（4）自放電：優(yōu)（5）循環(huán)壽命：良液流電池種類繁多，具有充放電性能好、循環(huán)壽命長、功率容量可調(diào)的特點，適合大規(guī)模儲能應(yīng)用。全釩液流電池是目前應(yīng)用最廣泛的液流電池技術(shù)。全釩液流電池循環(huán)次數(shù)超過1萬次，系統(tǒng)功率和容量相互獨立，并且容量可在線恢復(fù)。全釩液流電池技術(shù)的主要缺點包括：單位千瓦時電池成本是鉛炭、鋰離子電池的2-4倍，造成初始投資較高，但考慮到其循環(huán)次數(shù)是鉛炭、鋰離子電池的2-3倍，單次循環(huán)的度電成本與鉛炭、鋰離子電池相比也具有一定的競爭力；能量轉(zhuǎn)換效率較低，在70%左右；能量密度低，需要占用較多的土地和建筑資源；全釩液流電池正常運行需要電解液循環(huán)泵等輔助設(shè)備，運維相較其它電化學(xué)儲能技術(shù)更為復(fù)雜。全釩液流電池優(yōu)缺點對比優(yōu)點缺點（1）安全性：優(yōu)（1）能量密度：差，占地較大（2）循環(huán)壽命：優(yōu)，可低成本在線恢復(fù)（2）電池價格：差（3）回收方案：優(yōu)（3）自放電：中（4）充放電倍率：良（4）維護量：中（5）循環(huán)效率：中，70%左右鈉硫電池可實現(xiàn)較高的儲能容量，電池運行穩(wěn)定，維護量非常少，循環(huán)壽命可達4000余次，并且已經(jīng)有不低于10年以上的業(yè)績實證。但鈉硫電池需要300℃~350℃的高溫運行條件，具有一定的安全運行風(fēng)險。鈉硫電池在國外應(yīng)用較為成熟，在全球范圍內(nèi)已建成200余座鈉硫電池儲能電站，其規(guī)模僅次于鋰離子電池。日本NGK公司在鈉硫電池系統(tǒng)研發(fā)方面處于國際領(lǐng)先地位，是全球唯一具有大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)鈉硫電池能力的企業(yè)。國內(nèi)鈉硫電池研制起步較晚，短期難以商業(yè)化推廣。鈉硫電池優(yōu)缺點對比優(yōu)點缺點（1）能量密度：優(yōu)（1）安全性：中，需要高溫運行環(huán)境（2）維護量：優(yōu)（2）充放電倍率：中（3）循環(huán)壽命：良（4）循環(huán)效率：良（5）自放電：良（6）電池價格：良綜上所述，從儲能技術(shù)的經(jīng)濟性來看，鋰離子電池有較強的競爭力，鈉硫電池和釩液流電池未形成產(chǎn)業(yè)化，供應(yīng)渠道受限，成本昂貴。從運營和維護成本來看，鈉硫電池需要持續(xù)供熱，釩液流電池需要泵進行流體控制，增加了運營的成本，而鋰電池維護量相對較小。而同樣對于鋰電池來說，常見使用類型為三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池。三元鋰電池正極材料的分解溫度在200℃左右，磷酸鐵鋰電池正極材料的分解溫度在700℃左右。實驗室測試環(huán)境下短路磷酸鐵鋰電池單體，基本不發(fā)出現(xiàn)著火的情況，三元鋰電池則不然，在使用三元鋰電池時尤其要對熱管理提出較高的要求，一旦出現(xiàn)過溫、過充、過流等異常情況基友可能造成起火、爆炸等嚴重后果，因而在安全性方面磷酸鐵鋰電池較三元電池而言有著較大優(yōu)勢。磷酸鐵鋰電池的全名是磷酸鐵鋰鋰離子電池，簡稱為磷酸鐵鋰電池。磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩(wěn)固，難以分解，即便在高溫或過充時也不會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)崩塌發(fā)熱或是形成強氧化性物質(zhì)，因此擁有良好的安全性；磷酸鐵鋰為橄欖石結(jié)構(gòu)，材料熱穩(wěn)定性高，不會形成尖銳的結(jié)晶，刺穿隔膜，導(dǎo)致內(nèi)部短路；采用高安全性的六氟磷酸鋰電解質(zhì)，添加了阻燃添加劑和防爆添加劑，不會出現(xiàn)由于電解液而導(dǎo)致的安全故障。磷酸鐵鋰具有嚴格的生產(chǎn)工藝要求及質(zhì)量檢測要求。電池在無塵車間內(nèi)生產(chǎn)，生產(chǎn)線為全自動產(chǎn)線，對每個工序都進行全程監(jiān)控并配有追溯系統(tǒng)。質(zhì)量部門對每批次都需進行抽樣檢測，而針刺檢測是眾多測試實驗中最為直觀驗證磷酸鐵鋰電池安全可靠性實驗。將針直接刺入電池殼體，此時電池發(fā)生內(nèi)部短路，而發(fā)生內(nèi)部短路的情況下，磷酸鐵鋰電池只是冒煙而無明火或爆炸現(xiàn)象。新能源客車安全技術(shù)管理規(guī)定測試要求及標準以磷酸鐵鋰技術(shù)指標為測試驗證指標，尤其在熱失控及熱失控管理方面的實驗要求也僅僅只有磷酸鐵鋰電池符合要求。公共設(shè)施首重安全，公共汽車等尤為嚴格，對此嚴格要求，僅僅只有磷酸鐵鋰電池滿足其要求。世博會期間，人流量高達45萬多人，且在夏天高溫情況下，磷酸鐵鋰電池大巴滿足運載要求，未發(fā)生一例因磷酸鐵鋰電池引起安全事故，磷酸鐵鋰電池在如此惡劣的高溫環(huán)境下經(jīng)受住了考驗，其安全性是有一定保障的。儲能系統(tǒng)的架構(gòu)及設(shè)計原則儲能系統(tǒng)的架構(gòu)儲能系統(tǒng)由電池單元、電池管理系統(tǒng)、儲能變流器、協(xié)調(diào)控制器以及相應(yīng)的能量監(jiān)控與測控保護單元集成而成。電站儲能系統(tǒng)采用了科學(xué)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計，先進的電池生產(chǎn)工藝，并配置較先進的電池管理系統(tǒng)以及能配置在電源交流側(cè)的儲能系統(tǒng)也可以稱之為交流側(cè)儲能系統(tǒng)。該配置方案可在現(xiàn)有電站進行升級安裝，形成站內(nèi)儲能系統(tǒng)。這種模式克服了直流側(cè)儲能系統(tǒng)無法進行多余電力統(tǒng)一調(diào)度的問題，便于集中管理調(diào)度。由于本項目兼顧儲能與放電兩種型式的運行，交流側(cè)儲能能量宜雙向流動，并且考慮到本項目儲能系統(tǒng)參與調(diào)峰、調(diào)頻，跟蹤調(diào)度指令等多重應(yīng)用，本項目儲能系統(tǒng)推薦采用交流側(cè)儲能型式。儲能系統(tǒng)設(shè)計原則系統(tǒng)可靠性包括了成熟性、容錯性、易恢復(fù)性和安全性四個方面。成熟性是指系統(tǒng)為避免由本身存在的故障而導(dǎo)致失效的能力。本項目的軟硬件配置應(yīng)符合低失效度、低故障度和高有效度的要求。容錯性是指在出現(xiàn)故障或違反規(guī)定接口的情況下，系統(tǒng)維持規(guī)定性能級別的能力。本項目的軟硬件配置應(yīng)符合高防死度和高防錯度的要求。易恢復(fù)性是指在失效發(fā)生的情況下，系統(tǒng)重建規(guī)定的性能級別和恢復(fù)直接受影響的數(shù)據(jù)的能力。安全性是指電化學(xué)儲能電站應(yīng)具備模塊級安全分斷和簇級均流控制等安全防護功能，應(yīng)具備電芯內(nèi)短路檢測。本項目的軟硬件配置應(yīng)符合高重用度和高修復(fù)度的要求。系統(tǒng)的先進性體現(xiàn)在選用業(yè)界目前廣泛使用的產(chǎn)品和解決方案，技術(shù)選型具有前瞻性，保證在未來數(shù)年內(nèi)處于主流并能獲得充足的技術(shù)支持。系統(tǒng)選用的軟硬件方案要充分結(jié)合中國業(yè)務(wù)特點和電池儲能電站系統(tǒng)架構(gòu)現(xiàn)狀，在保證系統(tǒng)可靠性和可用性的前提下，最大程度的達到實用、好用的目的，實現(xiàn)界面友好、操作直觀、功能貼合實際、系統(tǒng)響應(yīng)迅速、部署方便、運行穩(wěn)定等特性，促進用戶運行操作更加便利，提高運行工作效率。系統(tǒng)配置必須符合標準性的原則，軟硬件選型應(yīng)普遍采用遵循業(yè)界規(guī)范的、由國內(nèi)外主流組織或企業(yè)參與和支持的標準產(chǎn)品。系統(tǒng)的軟硬件配置選型在符合上述幾項重要原則的基礎(chǔ)上，還要兼顧節(jié)約投資的需要，優(yōu)先選用功能價格比高和性能價格比高的軟硬件產(chǎn)品?！啊眱δ芟到y(tǒng)技術(shù)路線方案對比根據(jù)目前儲能市場的主要應(yīng)用技術(shù)路線同時結(jié)合XX電網(wǎng)側(cè)儲能的情況進行分析，目前儲能電站技術(shù)路線共分4種模式，本工程重點對四種模式進行技術(shù)經(jīng)濟分析。直流1000V方案下圖為XX電網(wǎng)二期項目中使用的直流1000V方案接線示意圖：該方案電池通過2240串組成電池簇，直流側(cè)電壓范圍為672V~864V，多個電池簇并聯(lián)后接入PCS進行交直流變換，該方案技術(shù)成熟，國內(nèi)應(yīng)用案例較多，目前江蘇、河南、青海等地區(qū)均有大量應(yīng)用，設(shè)計、生產(chǎn)、檢驗標準完善，大部分廠家均能滿足要求，其缺點在于運行效40直流1500V方案下圖為XX電網(wǎng)儲能二期項目中使用的直流1500V方案接線示意圖：1500V系統(tǒng)是目前儲能行業(yè)討論比較熱門的話題。根據(jù)相關(guān)資料1500V2020年初，1500V1500V儲能系統(tǒng)解決方案，成為不少儲能企業(yè)紛紛布局的技術(shù)方向，包括陽光電源、晶科、寧德時代等大部分領(lǐng)軍企業(yè)已形成共識，認可1500V是未來發(fā)展的方向。目前國內(nèi)項目也有一定的應(yīng)用，初步了解，高壓系統(tǒng)有三方面的優(yōu)勢：11500V35%以上（404MWh2.43米0.3%2100MWh/200MWh1500V1000V3、電池簇并聯(lián)數(shù)量較少，緩解了多個電池簇并聯(lián)運行時偏流情況。高壓級聯(lián)方案下圖為XX電網(wǎng)側(cè)儲能二期項目中使用的高壓級聯(lián)方案接線示意圖：高壓級聯(lián)方案由于沒有變壓器，其效率相對其他方案要略高，系統(tǒng)成本相對有所降低；但該方案目前國內(nèi)應(yīng)用案例較少（二期工程邵陽磨石變雖有應(yīng)用，但并未正式投入使用，應(yīng)用效果未知），系統(tǒng)的成熟度仍需市場檢驗，且市場上知名的大廠家不多，招標可供選擇范圍小，其存在的問題在于：HH橋儲能系統(tǒng)將電池組直接接在H橋的直流側(cè)，每個H致H100Hz而傳統(tǒng)的儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，電池組并在直流側(cè)的公共端，電池組是與三相交流系統(tǒng)共同交換能量，在電網(wǎng)正常情況下，直流側(cè)并不會產(chǎn)生功率波動問題，直流側(cè)將處于恒定狀態(tài)。HH橋儲能系統(tǒng)采用多個HH此外，由于電池組與H橋連接的直流電纜也處于高壓側(cè)的懸浮電位，如何在保證電氣絕緣的前提下，合理設(shè)計和分配大量的低壓直流電纜也是工程設(shè)計中需要考慮的問題，將電池組與H橋就近配置雖然可以縮短直流電纜長度，但對安全空間的要求較高，且單個電池組出現(xiàn)安全問題，可能威脅整個級聯(lián)型H橋儲能系統(tǒng)的運行穩(wěn)定。而傳統(tǒng)的儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并不存在這些問題。HH橋的直流側(cè)電壓都應(yīng)該一致，但實際中電池組老化程度不一，各H橋儲能系統(tǒng)對端電壓差異性較大的電池組的適應(yīng)能力有限，當(dāng)H橋直流側(cè)端電壓不一致性到達一定范圍時，會影響整個級聯(lián)型HH帶來共模諧振問題。由于級聯(lián)型H橋儲能系統(tǒng)電池組數(shù)量和體積十分龐大，不可避免地造成電池組、直流電纜和地之間的寄生電容，形成共模諧振H同H橋電池組在運行過程由于自身參數(shù)、導(dǎo)線及開關(guān)器件的不一致性會導(dǎo)致電池SOCH橋及相間HSOC進行均衡控制，保證各H橋電池組SOC盡H橋電池組的SOCSOC而傳統(tǒng)的儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)控制結(jié)構(gòu)簡單，荷電狀態(tài)主要是作為功率輸出的約束條件，并不參與到控制計算中，降低了對高要求SOC的直接依賴程度。模塊化方案下圖為XX電網(wǎng)側(cè)二期項目中使用的模塊化方案接線示意圖：PCS，可減少多簇并聯(lián)后存在的環(huán)流問題，能精確控制每簇的充放電，可以實現(xiàn)不同但該模式由于PCS設(shè)備增多，系統(tǒng)成本有所增加且系統(tǒng)效率與其他方案相比有所降低，另，該方案采用多PCS并聯(lián)，協(xié)調(diào)控制難度增加，存在PCS多機并聯(lián)（并聯(lián)數(shù)超過4臺）諧振風(fēng)險。該方案目前國內(nèi)廠家較少，可供選擇的空間有限，目前國內(nèi)應(yīng)用案例不多。四種模式的具體主要技術(shù)經(jīng)濟指標對比表如下：比較模式比較內(nèi)容直流1000V直流1500V高壓級聯(lián)模塊化單位面積能（單元）28.3kWh/㎡38.1kWh/㎡39.3kWh/㎡40.4kWh/㎡系統(tǒng)效率/可用容量85%/存在簇間不均衡性，容量不能全部利用，容量損失約7%85.3%/存在簇間不均衡5%90%/無簇間并聯(lián)，無簇間不均衡，但需要配置備用模塊，備用容量約8%84%/無簇間并聯(lián)，無簇間不均衡，簇間不均衡的容量損失小二期系統(tǒng)租（廠家選用不僅供參考）2.78元/Wh.年電池:南都PCS:索英、許繼3.15元/Wh.年電池:比亞迪PCS:上能2.99元/Wh.年電池:?；鵓CS:智光3.15元/Wh.年電池:億緯電池PCS:奇點簇管理需求需要考慮簇間均衡，一致性要求高，易出現(xiàn)木桶效應(yīng)需要考慮簇出現(xiàn)木桶效應(yīng)不需要考慮簇制復(fù)雜不需要考慮簇能實現(xiàn)新舊電池混用國內(nèi)應(yīng)用業(yè)績應(yīng)用廣泛，累計業(yè)績達到吉國外應(yīng)用較多，國內(nèi)業(yè)績案例較少，國內(nèi)業(yè)績在一百兆案例較少，國內(nèi)業(yè)績在一百兆瓦時在幾百兆瓦時瓦時左右瓦時左右生產(chǎn)廠家數(shù)量國內(nèi)主流廠家均可生產(chǎn)大部分一線品牌都可以生產(chǎn)國內(nèi)廠家大概5家左右，但知名廠家不多國內(nèi)廠家大概5家左右，知名廠家不多系統(tǒng)安全性技術(shù)成熟、運技術(shù)相對成尚未大規(guī)模應(yīng)應(yīng)用案例較少、行經(jīng)驗豐富、熟、國外應(yīng)用用，正常運行時從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分安全性較高運行經(jīng)驗豐浮地電位高，人析，直流側(cè)安全富，國內(nèi)有一定運行經(jīng)驗、安全性較高員無法進入艙內(nèi)，運維巡檢需要系統(tǒng)停機，系PCS并聯(lián)數(shù)較統(tǒng)安全性有待諧振風(fēng)險進一步考證結(jié)論1000V系統(tǒng)是目前國內(nèi)儲能技術(shù)比較成熟的，應(yīng)用案例也比較多，安全性比較高，但運行效率40尺“”1500V系統(tǒng)在國外應(yīng)用比較多，國內(nèi)也有部分項目進行了應(yīng)用，技術(shù)相對成熟，安全性比較高，是目前大部分廠家探索研究的方向，也是電化學(xué)儲能技術(shù)路線發(fā)展的電池簇并聯(lián)數(shù)量較少，緩解多個電池簇并聯(lián)運行時偏流情況等方面具有相對優(yōu)勢。綜合以上分析比較，結(jié)合XX省電網(wǎng)側(cè)儲能的運行情況，針對1500V高壓系統(tǒng)具有能量密度高，節(jié)省用地面積的優(yōu)點，同時結(jié)合本工程本著節(jié)省用地成本的原則，本工程推薦采用1500V系統(tǒng)。關(guān)鍵設(shè)備選型儲能電池艙選擇電池選型原則1、配置靈活，安裝建設(shè)方便儲能系統(tǒng)應(yīng)配置靈活，可擴容性好，另外系統(tǒng)的建設(shè)周期要短，沒有過多的特殊要求。儲能電池容易實現(xiàn)多方式組合，可滿足較高的工作電壓和較大工作電流；易于安裝和維護；配置靈活，安裝建設(shè)方便。2、循環(huán)壽命長，高安全性、可靠性儲能電池的循環(huán)壽命對于系統(tǒng)的可靠運行有重要影響。儲能電池循環(huán)壽命長可減少電池的更換，對于節(jié)約運行成本，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性有重大1290%下，循環(huán)壽命在6000次以上。由于電網(wǎng)的特殊性，運行安全作為電網(wǎng)運行需考慮首要問題，安全性不高的設(shè)備不能進入電網(wǎng)。儲能系統(tǒng)的目的就是保證電力系統(tǒng)安全、高效、穩(wěn)定運行，只有安全性高的儲能系統(tǒng)才能滿足要求。要求儲能電池在極限情況下，即使發(fā)生故障也在受控范圍，不應(yīng)3、具有良好的快速響應(yīng)、充放電能力及較高的充放電轉(zhuǎn)換效率；電池儲能系統(tǒng)間歇性運行要求系統(tǒng)有較好的啟動特性，儲能電池在充放電狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換頻繁，要求電池具有較快的響應(yīng)速度。由于能量損失使系統(tǒng)效率受到影響，而提高儲能系統(tǒng)在存儲過程中的能量轉(zhuǎn)化率將有助于提高系統(tǒng)的整體效率。另外，電池充放電效率的高低也會影響到系統(tǒng)的成本。4、具有較好的環(huán)境適應(yīng)性，較寬的工作溫度范圍；5、成本適合。成本是儲能電池選擇的重要參考依據(jù)，是儲能電池能否大規(guī)模推廣應(yīng)用的決定因素。6、不得選用梯次利用電池和生產(chǎn)日期超過3個月以上的庫存電池7、符合環(huán)境保護的要求，在電池生產(chǎn)、使用、回收過程中不產(chǎn)生對環(huán)境的破壞和污染。主要電池類型比較本項目針對鉛酸（炭）電池、磷酸鐵鋰電池、液流電池等進行綜合對比，比較表如下。電池種類鉛酸電池鉛炭電池磷酸鐵鋰電池鈉硫電池液流電池30-5040-60130-200150-24080-130150-350300~400200-31590-23050-140充放電效率/%60-757090-9580-9065-75常溫循環(huán)壽命/次5-15500-10005-1520005-15年2000-600012-20年1500-250015-20年大于16000自放電(%/月)2-51-21-200單位成本(元/kWh)700-1200800~13001500~20001500~20003500~4500全壽命周期度電成本（元/kWh）0.61-0.820.61-0.820.62-0.820.67-0.880.71-0.95安全性技術(shù)成熟，安全技術(shù)成熟，安全技術(shù)成熟，安全陶瓷隔膜比較脆，易引起火災(zāi)或爆炸事故安全環(huán)保性毒性物質(zhì)毒性物質(zhì)無無無MW從運營和維護成本來看，釩液流電池需要泵進行流體控制，增加了運營的成本，鋰電池和鉛炭維護成本較低。從度電成本（項目周期內(nèi)的成本現(xiàn)值/生命周期內(nèi)發(fā)電量現(xiàn)值）來看，目前鉛酸（炭）電池和磷酸鐵鋰電池度電成本相當(dāng)，但鉛酸（炭）電池不宜深充深放，且放電倍率低，循環(huán)壽命較低。全釩液流電池優(yōu)勢在于其安全性，但是占地面積大，后期維護繁瑣，適合長充放電時間大容量（能量）儲能場合。綜上所述，磷酸鐵鋰電池優(yōu)勢在于對建設(shè)環(huán)境無特殊要求，建設(shè)周期短，能量效率高、功率和時間配置靈活，因此本工程選用磷酸鐵鋰電池。電池形式選擇磷酸鐵鋰電池依據(jù)外殼封裝型式不同，主要有方形鋁殼和軟包鋁塑膜和硬包圓柱三種類型。三者內(nèi)部組成（正極、負極、隔膜、電解液）相差甚微，主要區(qū)別在于外殼封裝材料，三者優(yōu)缺比較如下表5.5-1中所示：5.5-1電池類型優(yōu)勢劣勢軟包電池1、重量輕：軟包電池重量較同等容量1、鋁塑膜制造工藝要求高的鋼殼鋰電池輕40%，較鋁殼鋰電池輕2、疊片工藝自動化程度不高20%2、設(shè)計靈活：可以制作更薄，外形可3、外包裝較薄，極端情況下易被刺穿改變?nèi)我庑螤?，可根?jù)客戶需求定制3、單位體積容量更大硬殼方形電池1、結(jié)構(gòu)堅固，抗沖擊性好2、電池形狀多變，大小任意3、尺寸靈活，可以定制化生產(chǎn)邊角處化學(xué)活性能較差硬殼圓柱電池1、卷繞工藝成熟，自動化程度高2、極耳易焊接3、PACK方案簡單1、外形導(dǎo)致空間利用率低2、徑向?qū)岵罹C上所述，磷酸鐵鋰電池軟包結(jié)構(gòu)和硬包結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點，電池質(zhì)量更多的是取決于材料和制作工藝好壞，本工程推薦選用目前大規(guī)模儲能電站中應(yīng)用廣泛的方形鋁殼電池。電池容量選擇0.5C（2小和1C(1)40Ah-320Ah，4000次-10000（。大容量儲能項目單芯電池宜選擇容量相對大的電池，一方面可提高功率密度，減少占地；另一方面減少電池的串并聯(lián)回路數(shù)，減少木桶效應(yīng)帶“”和”280Ah表5.5-2電芯基本性能參數(shù)序號項目規(guī)格1類型磷酸鐵鋰電池2封裝形式方形鋁殼3標稱電壓3.2V4標稱容量不小于280Ah（0.5C）5工作電壓范圍2.8V～3.6V6循環(huán)次數(shù)（成組）≥80%額定容量＞6000次7工作溫度范圍充電0～+45℃放電-20～+45℃8電池內(nèi)阻0.18±0.05m9自放電率月<3.5%電池艙形式選擇電池艙目前主要分為步入式和非步入式兩種型式，步入式電池艙內(nèi)可步入式方案同等單位面積條件下布置容量較少，檢修人員可進入艙內(nèi)對設(shè)備進行運維檢修，不受天氣因素限制，艙內(nèi)檢修方便，但安全系數(shù)方面較低，需對艙體進行可靠的逃生設(shè)計；非步入式方案較步入式方案電池艙體外形尺寸較小，同等單位面積條件下布置容量較多，總體布置方案較步入式方案要相對節(jié)省用地，同時非步入式方案檢修設(shè)備時人員不用進入艙內(nèi)，在室外即可進行，能有效提升運維人員的運維安全性，但運維檢修時受天氣影響較大，同時對艙體、電池模組等防護等級要求更高。兩個方案的技術(shù)經(jīng)濟比較如下：序號比較項目步入式非步入式1單位面積可安裝容量402.5~3MWh較高，單位面積可安裝電池容量提高約30%2運維安全性運維人員需要艙內(nèi)操作，需設(shè)置可靠的安全疏散措施，安全性較好運維人員無需艙內(nèi)操作，安全性好3檢修環(huán)境要求艙內(nèi)環(huán)境較好受環(huán)境影響，需要設(shè)置可移動檢修棚，同時對電池模組的防護等價要求較高。4工程成本占地較大，工程成本較高占地小，能有效節(jié)約工程成本綜合比較來看，步入式和非步入式各有優(yōu)缺點，考慮到運維檢修的安全和方便性，同時本著節(jié)省用地的原則，本工程建議推薦采用非步入式布置方案。儲能預(yù)制艙基本要求預(yù)制艙應(yīng)配置通風(fēng)系統(tǒng)、電池溫度控制系統(tǒng)、隔熱系統(tǒng)、阻燃系統(tǒng)、火災(zāi)報警及消防聯(lián)動系統(tǒng)等自動控制和安全保障系統(tǒng)。預(yù)制艙中的走線應(yīng)全部為內(nèi)走線，除了鋰電池（安裝在電池支架上）落地安裝外，直流匯流設(shè)備根據(jù)設(shè)備的特點確定安裝方式。預(yù)制艙必須具備優(yōu)異的可維修性和可更換性，方便設(shè)備維護、維修和更換。IP55205mm/min～7mm/min55℃同原因，可降低傳熱系數(shù)要求，供貨方應(yīng)提供電池艙高溫測試報告。251.5h≥20%，阻沙率≥99%。（10）預(yù)制艙需設(shè)置泄壓口。儲能變流器（PCS）選型PowerConversionPCSPCS應(yīng)支持CAN、MODBUS、TCP/IP、IEC61850通信，配合監(jiān)控系統(tǒng)(EMS能量管理系統(tǒng))及電池管理系統(tǒng)(BMS)完成對儲能單元的監(jiān)控及保護。PCSEMSEMS通信協(xié)議為IEC61850PCSBMS)CANRS485)////短路保護、直流過壓/欠壓保護、直流極性功功率應(yīng)在《GB/T36547-20187VSG（虛擬同步電機）和旋轉(zhuǎn)備用功能，可參與電網(wǎng)變流器需具備無功調(diào)節(jié)能力，可參與電網(wǎng)AVC1（）~+1（）50ms。儲能變流器技術(shù)參數(shù)表序號名稱要求值備注1交流接入方式三相三線制2交流過載能力110%@2500kW@50℃長期運行120%1分鐘3功率控制精度（輸出＞20%）≤5%最大效率≥99%4允許環(huán)境溫度-30℃～+65℃；5允許相對濕度0%～95%無冷凝、無結(jié)冰6防護等級IP217耐用時間25年25℃，24h/日250kW500kW630kW1000kW250kWT97.5500kWT型三99%；630kWT型991000kW便于運輸，安裝及運維。35kV250kW500kW1000kW及以上的儲能變流器單位功率密度大，根據(jù)相關(guān)調(diào)研情況，目前上述變流器技術(shù)均是比較成熟的，根據(jù)不同應(yīng)用場景可以選用不同類型的產(chǎn)品。序號比較項目250kW、500kW、630kW變流器1000kW及以上變流器備注1技術(shù)成熟度成熟、三電平技術(shù)成熟、三電平技術(shù)2最大效率97.5%-99%99%3并聯(lián)數(shù)量需要多機（4臺以上）并聯(lián)，需要解決諧振問題并聯(lián)數(shù)量較少，諧振問題更易解決4防護等級IP20，需設(shè)置專門艙體布置IP65，防護等級高，可以獨立戶外布置5應(yīng)用場景主要應(yīng)用于直流1000V系統(tǒng)，整體效率偏低主要應(yīng)用于1500V系統(tǒng)，系統(tǒng)效率較1000V系統(tǒng)更高6經(jīng)濟性一般可減少DC側(cè)匯流柜，節(jié)省集裝箱箱體材料，經(jīng)濟性更優(yōu)根據(jù)上述分析，建議本工程選用1000kW及以上容量的變流器，與本站選用的直流1500V系統(tǒng)配套。升壓變壓器采用三相雙繞組，戶內(nèi)干式變壓器。變比：3522750kVAD/y11Ud=6%。PCS升壓一體設(shè)備采用戶外集裝箱形式，集成布置。儲能系統(tǒng)控制及保護電池管理系統(tǒng)（BMS）電池管理系統(tǒng)(BatteryManagementSystem,BMS)是電池儲能系統(tǒng)的核心子系統(tǒng)之一，負責(zé)監(jiān)控電池儲能單元內(nèi)各電池的運行狀態(tài)，保障儲能BMS每個儲能電池組（2.5MW/5MWh）BMSBMSBMSBMSBMSBMSBMSSOC、SOHPCSBMS本地對電池系統(tǒng)的各項事件及歷史關(guān)鍵變化數(shù)據(jù)進行存儲，記錄數(shù)據(jù)不低BMS項目是三級BMSBMSBMSPCS電流采樣分辨率宜結(jié)合電池容量和充放電電流確定，測量誤差應(yīng)不大于±0.2％，采樣周期不大于50ms。單體電壓測量誤差應(yīng)不大于±0.3％，采樣周期應(yīng)不大于200ms。1℃，測量誤差不大于±2℃，采樣周期不大3s。計算要求：BMS)，最大充電電流，最大放電電流等狀態(tài)參數(shù)，且具有掉電保持功能，SOC3s3％。BMSPCS電池管理系統(tǒng)應(yīng)具備自診斷功能，對電池管理系統(tǒng)與外界通信中斷，電池管理系統(tǒng)內(nèi)部通信異常，模擬量采集異常等故障進行自診斷，并能夠上報到監(jiān)控系統(tǒng)。BMSBMS應(yīng)能對充放電進行有效管理，確保充放電過程中不發(fā)生電池過充電、過放電，以防止發(fā)生充放電電流和溫度超過允許值，主要功能應(yīng)符合下列要求：可用容量；BMSBMSBMS1BMS/PCSBMS支持IEC61850與EMS2100/1000MAB和PCS2（分AB光口接入EMSBMSBMS響應(yīng)時間滿足EMS200msIEC61850。BMS應(yīng)具備對時功能，能接受IRIG-B(DC)碼對時或者NTP網(wǎng)絡(luò)對時。10)平均故障間隔時間BMS應(yīng)具備良好的可靠性與可用率，平均故障間隔時間不應(yīng)小于40000h。電池管理系統(tǒng)運行各項參數(shù)應(yīng)能通過本地和遠程兩種方式在電池管理系統(tǒng)或儲能電站監(jiān)控系統(tǒng)進行修改，并有通過密碼進行權(quán)限認證功能。當(dāng)需要遠程修改運行參數(shù)時，將與設(shè)備供應(yīng)方溝通確認BMSBMS10000/BMS應(yīng)具備遠程及就地切斷直流斷路器或接觸器的能力，并具有遠程/就地切換開關(guān)。具備接受遠程對BMS直流側(cè)并網(wǎng)的控制。BMS15。10min。BMSBMS應(yīng)符合GB/T17626.2規(guī)定嚴酷等級為三級靜電放電抗擾度、GB/T17626.4GB/T17626.5GB/T17626.8額定絕緣電壓Un/V介質(zhì)交流試驗電壓/V介質(zhì)直流試驗電額定絕緣電壓Un/V介質(zhì)交流試驗電壓/V介質(zhì)直流試驗電壓/V沖擊試驗電壓/VUn≤63500700100063＜Un≤250200028005000250＜Un≤500200028005000BMS應(yīng)能經(jīng)受GB/T2423.4規(guī)定的濕熱試驗，在試驗后應(yīng)能正常工作，且滿足5.2條狀態(tài)參數(shù)測量要求。BMS其他需滿足GB/TBMS儲能BMSPCS1PCS22PCSBMS（SOC_S）及儲能電站可用能量（SOC_Avail）SOC_SSOCSOC202116GBT34131-201730（按照XX電網(wǎng)已有電科院驗收認可項目數(shù)據(jù)點和采）BMSBMS（or跳閘）BMS末端壓差＜500mV。就地控制模塊數(shù)據(jù)應(yīng)滿足GB/T34131-2017《電化學(xué)儲能電站用鋰離子電池管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（設(shè)計聯(lián)絡(luò)會時確定具體數(shù)據(jù)需求清單）。BMSBMSBMS（不可以與PCS。EMSSCADA系統(tǒng)以及其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，實現(xiàn)該儲能系統(tǒng)內(nèi)所有電池單體、電池簇、電池主要功能：統(tǒng)電池串內(nèi)阻等?；谌胺治鏊惴ǎ贸鲭姵亟M重要信息（可用容量/能量、可持續(xù)工PCS1）有功優(yōu)化控制儲能電站的有功優(yōu)化控制是指上級電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)給儲能監(jiān)控系統(tǒng)的有功調(diào)度指令，功率調(diào)度中心按照設(shè)定的優(yōu)化調(diào)度控制目標，形成優(yōu)化控制策略，并下達給各可調(diào)度的獨立儲能電池組的有功調(diào)度指令（i1,N，為可調(diào)度的獨立儲能電池組總數(shù)），PCS調(diào)度電池組分別執(zhí)行。PCSSOCPCSPCS系統(tǒng)SOC2)無功優(yōu)化控制系統(tǒng)無功分布的合理與否直接影響著電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定，并與經(jīng)濟效益直接掛鉤。合理的無功補償將能合理改善全網(wǎng)電壓分布，提高電能AVC節(jié)SVG”、“無功優(yōu)先調(diào)節(jié)PCS”。5.6-2EMS儲能協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)CCSGOOSE網(wǎng)絡(luò)，具備AGVC雙機切換功能協(xié)調(diào)控制裝置具備四種狀態(tài)：主機、備機、檢修、故障，主機和備機狀態(tài)支持遠方設(shè)定。主機、備機、檢修狀態(tài)支持人工切換和自動切換。PCS2、“備機狀態(tài)”表示當(dāng)前為熱備用狀態(tài)，裝置能夠接收PCS上送數(shù)據(jù)并處理，正常上送實時數(shù)據(jù)，但不承擔(dān)控制調(diào)節(jié)功能，不響應(yīng)穩(wěn)態(tài)控制命令，不向外發(fā)送GOOSE控制命令；3、“檢修狀態(tài)”表示當(dāng)前裝置檢修壓板投入，處于檢修測試狀態(tài)；4、“故障狀態(tài)”表示當(dāng)前裝置由硬件或軟件異常為不可用狀態(tài)，處于故障狀態(tài)時不上送測量數(shù)據(jù)，不響應(yīng)遠方遙控命令。同時不能切換為備用或運行狀態(tài)。有功功率控制功能儲能協(xié)調(diào)控制器的有功功率控制有三種模式：源網(wǎng)荷儲控制、一次調(diào)頻控制和恒有功控制，優(yōu)先級為：源網(wǎng)荷儲控制>一次調(diào)頻控制>恒有功控制。儲能協(xié)調(diào)控制器的源網(wǎng)荷儲緊急控制是指在電網(wǎng)處于緊急狀態(tài)下，電各PCS“停止”命令或電池SOC“”儲能協(xié)調(diào)控制器的一次調(diào)頻功能是指當(dāng)電網(wǎng)的頻率一旦偏離額定值時，儲能協(xié)調(diào)控制器在綜合考慮拓撲關(guān)系、不參與調(diào)節(jié)的設(shè)備、各種約束條件后，計算出儲能電站中各母線PCS的有功目標值，從而