2MW-5MWh儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

122MW/5.11MWH儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 41、12MW/5.11MWH儲(chǔ)能系統(tǒng)集成方案 41、1、1儲(chǔ)能系統(tǒng)方案概述 4 41、1、3電池儲(chǔ)能系統(tǒng)功能說(shuō)明 51、22MW/5.11MWH儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)參數(shù) 71、2.1單體電池設(shè)計(jì)及參數(shù) 71、2.2電池箱設(shè)計(jì)及參數(shù) 81、2.3電池柜設(shè)計(jì)及參數(shù) 81、2.4控制柜及高壓電氣匯流柜 91、2.5電池柜布線設(shè)計(jì) 1、3集裝箱設(shè)計(jì)方案 1、3.1集裝箱排布設(shè)計(jì) 1、3.2集裝箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、3.3集裝箱照明 1、3.4集裝箱熱管理設(shè)計(jì) 1、3.5集裝箱防火系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1、3.6集裝箱接地及防雷設(shè)計(jì) 1、3.7集裝箱安全逃生設(shè)計(jì) 1、3.8集裝箱安裝固定 1、3.9集裝箱布線設(shè)計(jì) 1、3.10集裝箱供電設(shè)計(jì) 1、3.11視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1、3.12集裝箱對(duì)外接口設(shè)計(jì) 1、4電池管理系統(tǒng)(BMS)設(shè)計(jì)方案 1、4.1電池監(jiān)測(cè)電路(CSC)概述及功能 1、4.2從電池管理單元(SBMU)概述及功能 1、4.3主電池管理單元(MBMU)概述及功能 1、4.4電池管理系統(tǒng)功能 1、4.6電池監(jiān)控系統(tǒng)功能與特點(diǎn) 1、5電池均一性控制方案 3 2.1供貨范圍 42MW/5.11MWh儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案1.12MW/5.11MWh儲(chǔ)能系統(tǒng)集成方案1.1.1儲(chǔ)能系統(tǒng)方案概述本項(xiàng)目需求為2MW/5.11MWh(標(biāo)稱能量)儲(chǔ)能系統(tǒng)，根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)功率2MW、充放電倍率0.5C要求，本設(shè)計(jì)方案用了高安全性、高可靠性磷酸鐵鋰電芯進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本方案共包含2套40尺集裝箱儲(chǔ)能系統(tǒng)，每套1MW/2.55MWh。每個(gè)集裝箱單元包含2個(gè)1、279MWh電池單元，共包含12個(gè)電池柜、1個(gè)控制柜及2個(gè)匯流柜。每個(gè)電池柜由17個(gè)磷酸鐵鋰電池箱串聯(lián)系統(tǒng)組成，由1套電池管理系統(tǒng)進(jìn)行管理。每個(gè)電池箱由14個(gè)280Ah電芯通過(guò)1P14S方式進(jìn)行成組，由1個(gè)SBMU電池監(jiān)測(cè)單元來(lái)管理。2個(gè)子單元的高壓直流總線匯流到2個(gè)高壓電氣匯流柜上。每個(gè)控制柜控制2個(gè)子單元，為每個(gè)電池柜提供CAN通訊匯總接口，同時(shí)也可以向電站能源管理系統(tǒng)上傳電池?cái)?shù)據(jù)和信息。管理及監(jiān)控系統(tǒng)配有UPS,能在電網(wǎng)斷電時(shí)，維持系統(tǒng)監(jiān)控運(yùn)行一定時(shí)間。本系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：■用磷酸鐵鋰電池，能量密度高，循環(huán)壽命長(zhǎng)；■電池系統(tǒng)用標(biāo)準(zhǔn)化模塊式設(shè)計(jì)，可靈活擴(kuò)展，系統(tǒng)維護(hù)檢修方便；■良好的散熱管理系統(tǒng)，電池組壽命和可靠性有保障；■電池組用高效連接工藝，實(shí)現(xiàn)電池模塊功率連接的高可靠、低阻抗及高相同性；■用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保障電池系統(tǒng)在長(zhǎng)途運(yùn)輸及極端情況下(如地震)的安全性；■CATL自主研發(fā)的電池均衡控制策略，可有效保障儲(chǔ)能系統(tǒng)的可用容量和使用壽命；■自主開發(fā)的電池及系統(tǒng)監(jiān)控軟件，可實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行；■集裝箱式儲(chǔ)能系統(tǒng)用電柜雙列布置設(shè)計(jì)，過(guò)道寬度≥750MM,便于日常維護(hù)和管理；■集裝箱內(nèi)設(shè)置手\自動(dòng)一體化的全氟己酮?dú)怏w滅火系統(tǒng)；■集裝箱具有逃生門及逃生鎖設(shè)計(jì)。1.1.2儲(chǔ)能系統(tǒng)構(gòu)成本項(xiàng)目2MW/5.11MWh儲(chǔ)能系統(tǒng)由2個(gè)1MW/2.55MWh集裝箱組成。5圖1-11MW/2.55MWh儲(chǔ)能單元電氣圖■2個(gè)子單元共計(jì)12個(gè)電池柜的直流電纜連接到高壓電氣柜直流輸入母排上；■電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)光纖以太網(wǎng)與儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)連接；電池子單元的BMS與PCS通過(guò)CAN或RS485進(jìn)行通訊。1、1、3電池儲(chǔ)能系統(tǒng)功能說(shuō)明本系統(tǒng)用CATL成熟、可靠、大批量生產(chǎn)的磷酸鐵鋰方形鋁殼280Ah的電芯，額定電壓3.2V,最大持續(xù)倍率為0.5C。電池堆具有如下功能：1)提供一個(gè)設(shè)計(jì)需求的儲(chǔ)能容量，根據(jù)系統(tǒng)需求存儲(chǔ)能量或放出已儲(chǔ)存的能量；2)具有自我維護(hù)與保護(hù)的管理系統(tǒng)，使電池在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，保持平衡，并自我保護(hù)，確保電池堆的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行；3)具有良好、快速的數(shù)據(jù)采集及與PCS、上層監(jiān)控設(shè)備保持實(shí)時(shí)通訊，使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)作實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化6控制，并可按要求存儲(chǔ)必要的運(yùn)行數(shù)據(jù)；4)模塊化的設(shè)計(jì)，非常便于系統(tǒng)的安裝、維護(hù)及系統(tǒng)的升級(jí)。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)具有完備的保護(hù)功能。系統(tǒng)保護(hù)功能主要分為三類保護(hù)；設(shè)備級(jí)保護(hù)；通訊異常保護(hù)；1)系統(tǒng)級(jí)保護(hù)儲(chǔ)能系統(tǒng)就地監(jiān)控系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析功能。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)各個(gè)部分的參數(shù)進(jìn)行分析，監(jiān)控系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)諸如：設(shè)備多次保護(hù)告警、溫度變化異常、電壓變化趨勢(shì)異常等與系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)不符的異常與隱性故障，從而預(yù)先啟動(dòng)應(yīng)對(duì)措施防止故障的發(fā)生或降低故障的影響。2)設(shè)備級(jí)保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)設(shè)備均具有自保護(hù)功能。如電池組都具有防雷保護(hù)、接地保護(hù)、電壓短路保護(hù)等。當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí)各設(shè)備實(shí)時(shí)進(jìn)行保護(hù)，以最快速度將故障隔離出整個(gè)系統(tǒng)同時(shí)向就地監(jiān)控單元報(bào)告故障。全部設(shè)備均能被完全隔離出系統(tǒng)的電氣連接，不影響其它正常設(shè)備的運(yùn)行，以確保故障影響最小化。3)通訊異常保護(hù)整個(gè)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制與調(diào)度是設(shè)在儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)與就地監(jiān)控系統(tǒng)的通訊的基礎(chǔ)上的。所以當(dāng)儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)退出或意外中斷運(yùn)行時(shí)，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)將按上一次接收到的來(lái)自儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)的控制指令繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，運(yùn)行時(shí)間可設(shè)，設(shè)定時(shí)間到，通訊仍然沒(méi)有正常則將電池儲(chǔ)能系統(tǒng)停運(yùn)，通訊恢復(fù)后系統(tǒng)與設(shè)備均能自動(dòng)判斷重新進(jìn)入可運(yùn)行狀態(tài)。就地監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部的通訊同樣重要，所以系統(tǒng)內(nèi)部全部設(shè)備均有通訊異常保護(hù)功能。當(dāng)就地監(jiān)控單元與電池管理系統(tǒng)，或變流器就地控制器通訊異常時(shí)，通訊異常設(shè)備，立刻停止運(yùn)行。就地監(jiān)控單元發(fā)現(xiàn)通訊異常后立刻將此設(shè)備從系統(tǒng)中隔離開來(lái)。同時(shí)將故障狀態(tài)上報(bào)儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)，通訊恢復(fù)后系統(tǒng)與設(shè)備均能自動(dòng)判斷重新進(jìn)入可運(yùn)行狀態(tài)。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的監(jiān)控功能主要包括以下部分：■電池管理系統(tǒng)對(duì)電池?cái)?shù)據(jù)采集，運(yùn)行控制和故障報(bào)警的功能■就地監(jiān)控單元對(duì)電池管理系統(tǒng)、變流器就地控制器采集數(shù)據(jù)的接收，存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)處理和分■就地監(jiān)控單元向電池管理系統(tǒng)、變流器就地控制器的控制命令下發(fā)功能；■就地監(jiān)控單元向儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)上傳功能；■就地監(jiān)控單元接受儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)控制指令功能；7■實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前運(yùn)行數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀態(tài)的功能，包括電池組，雙向變流器的運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行模式。并能夠通過(guò)聲光報(bào)警方式提示設(shè)備出現(xiàn)故障。還可以通過(guò)就地監(jiān)控單元或儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)查詢歷史數(shù)據(jù)，分析故障原因。1.22MW/5.11MWh儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)儲(chǔ)能系統(tǒng)最終配置容量為：儲(chǔ)能單元(集裝箱):1MW/2.55MWh;1.2.1單體電池設(shè)計(jì)及參數(shù)本設(shè)計(jì)方案用CATL成熟的由全自動(dòng)生產(chǎn)線生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)的280Ah磷酸鐵鋰(LFP)方形鋁殼電芯，單表1-1280Ah電芯參數(shù)表No.規(guī)格1標(biāo)稱容量280Ah2標(biāo)稱電壓3工作電壓范圍2.8V～3.6V4工作溫度范圍充電：0℃~55℃5存儲(chǔ)溫度-30℃~60℃6電芯重量5.4±0.37電芯尺寸(W*D*H)173.9*71、65*207.3MM8圖1-3電芯外觀示意圖1.2.2電池箱設(shè)計(jì)及參數(shù)電箱的設(shè)計(jì)是進(jìn)行電池串聯(lián)設(shè)計(jì)，根據(jù)電箱的尺寸和所選的電芯，電箱以14個(gè)電芯進(jìn)行串聯(lián)，串聯(lián)后電箱為1P14S,電壓為44.8V,具體參數(shù)如下所示：表1-2電箱參數(shù)表No.單體電池280Ah,LFP1電池串并聯(lián)2標(biāo)稱電壓44.8V3電壓范圍39.2V~50.4V4標(biāo)稱能量5工作溫度-20℃~55℃6重量約95kg7尺寸(W×D×H)516*695*234MM圖1-4電池箱的構(gòu)成圖1.2.3電池柜設(shè)計(jì)及參數(shù)電柜內(nèi)部主要安裝電池箱、主控箱配套電線電纜，主控箱包括電池管理系統(tǒng)、高低壓電器保護(hù)件等。電柜的設(shè)計(jì)用分組分層設(shè)計(jì)，機(jī)柜外觀用免維護(hù)技術(shù)。本項(xiàng)目電柜主要安裝17個(gè)電箱、1個(gè)主控箱，電池柜具備完整的安裝連接材料，并能完成電池輸出端的接線。標(biāo)準(zhǔn)電池柜參數(shù)如下表：表1-3電柜參數(shù)表No.規(guī)格1標(biāo)稱電壓2標(biāo)稱容量9No.規(guī)格3電壓范圍666.4~856.8V4標(biāo)稱能量213.25kWh5電池箱6主控箱7重量約2T8尺寸(W*D*H)1200*725*2300MM1個(gè)主控箱圖1-5電池柜構(gòu)成示意圖(具體以實(shí)物為準(zhǔn))每個(gè)1MW/2.55MWh集裝箱設(shè)計(jì)配備1個(gè)控制柜及2個(gè)高壓電氣匯流柜，其主要功能如下：(1)高壓電氣匯流柜為2個(gè)1、279MWh子單元提供高壓直流總線并聯(lián)匯流，并配置防雷保護(hù)器件及各匯流支路斷路器短路保護(hù)；(2)高壓電氣匯流柜為12個(gè)電池柜共計(jì)2個(gè)子單元和總控柜內(nèi)的電池監(jiān)控系統(tǒng)提供系統(tǒng)緊急退出(3)控制柜提供12個(gè)電池柜共計(jì)2個(gè)子單元CAN總線匯總，集成一套單元系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)，并通過(guò)電池監(jiān)控系統(tǒng)把各電池柜信息轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)協(xié)議發(fā)送給儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)，并可獨(dú)立完成電池系(4)控制柜提供與PCS的通訊接口；(5)控制柜中的電池監(jiān)控系統(tǒng)具備網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)的功能；(6)待機(jī)狀態(tài)下，通過(guò)儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)能單元下發(fā)命令，能夠完成系統(tǒng)調(diào)度功能?？刂乒裢庥^示意圖如下：圖1-6控制柜及匯流柜示意圖(具體以實(shí)物為準(zhǔn))1)電池柜內(nèi)元器件安裝及走線整齊可靠、布置合理，電器間絕緣符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。2)電池柜內(nèi)內(nèi)直流回路分布合理、清晰，進(jìn)出線用魏德米勒及其它知名品牌接線端子，接線端子之間具有有隔離保護(hù)；主控箱內(nèi)端子排的設(shè)計(jì)合理，檢修、調(diào)試方便；3)電池柜設(shè)計(jì)有隔離開關(guān)，確保檢修時(shí)能逐級(jí)斷開系統(tǒng)；4)直流正負(fù)導(dǎo)線用不同色標(biāo)；5)高低壓及信號(hào)線分開不同線槽，進(jìn)出線用下進(jìn)下出的引線及連接線方式；6)強(qiáng)電、弱電的二次回路的導(dǎo)線分開敷設(shè)，每個(gè)接線端子只接一根導(dǎo)線。電流端子和電壓端子明7)柜內(nèi)元件位置編號(hào)、元件編號(hào)與圖紙相同，并且全部可操作部件均有標(biāo)識(shí)標(biāo)明功能。內(nèi)部接線根據(jù)接線圖套圈和編號(hào)，全部面板上安裝的設(shè)備用平面識(shí)別標(biāo)志和功能標(biāo)志標(biāo)出。1.3集裝箱設(shè)計(jì)方案本項(xiàng)目?jī)?chǔ)能系統(tǒng)用集成化設(shè)計(jì)，將儲(chǔ)能電池柜、電池管理系統(tǒng)集成到安裝在一個(gè)40尺集裝箱內(nèi)，放置電池柜、匯流柜、控制柜、自動(dòng)消防系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等設(shè)備。集裝箱擁有自己獨(dú)立的供電系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、隔熱系統(tǒng)、阻燃系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、安全逃生系統(tǒng)、應(yīng)急系統(tǒng)等自動(dòng)控制和安全保障系統(tǒng)。集裝箱尺寸按標(biāo)準(zhǔn)40尺高柜集裝箱設(shè)計(jì)，便于堆碼。No.規(guī)格1標(biāo)稱能量2.55MWh2放電深度97%(0.5C,25℃)3可用能量2.47MWh4尺寸12192L*2438W*2896H5重量約35t2MW/5.11MWh系統(tǒng)由2套1MW/2.55MWh儲(chǔ)能系統(tǒng)組成，單個(gè)1MW/2.55MWh集成安裝在1個(gè)40尺集裝箱中，共包含12個(gè)電柜、2個(gè)匯流柜、1個(gè)控制柜、消防系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等。集裝箱布置如下圖所示：圖1-740尺集裝箱排布示意圖考慮到電池儲(chǔ)能系統(tǒng)裝置的施工、調(diào)試、維護(hù)和檢修，在集裝箱設(shè)計(jì)時(shí)集裝箱內(nèi)電柜雙列布置，中間過(guò)道寬度≥750MM,以便于電池系統(tǒng)的日常維護(hù)和管理；熱管理用工業(yè)空調(diào)及獨(dú)立風(fēng)道設(shè)計(jì)。集裝箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括外形、鋼結(jié)構(gòu)的選用、殼體防護(hù)、集裝箱進(jìn)出線等設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)如下所示：2)集裝箱具備良好的防腐、防火、防水、防塵(防風(fēng)沙)、防震、防紫外線、防盜等功能，保障集裝箱不會(huì)因腐蝕、防火、防水、防塵和紫外線等因素出現(xiàn)故障。3)具有防火功能：保障集裝箱外殼結(jié)構(gòu)、隔熱保溫材料、內(nèi)外部裝飾材料等全部使用阻燃材料；4)集裝箱整體防護(hù)等級(jí)IP56,集裝箱門板與外界連通的部位用密封條防護(hù)，防止在戶外遭遇風(fēng)沙或降雨天氣時(shí)灰塵或雨水進(jìn)入集裝箱內(nèi)部。保障箱體頂部不積水、不滲水、不箱體底部不滲水；5)具有防塵(防風(fēng)沙)功能：保障在集裝箱的進(jìn)、出風(fēng)口和設(shè)備的進(jìn)風(fēng)口加裝可方便更換的標(biāo)準(zhǔn)通風(fēng)過(guò)濾網(wǎng)，同時(shí)，在遭遇大風(fēng)揚(yáng)沙電氣時(shí)可以有效阻止灰塵進(jìn)入集裝箱內(nèi)部；6)具有防震設(shè)計(jì)：保障運(yùn)輸和地震條件下集裝箱及其內(nèi)部設(shè)備的機(jī)械強(qiáng)度滿足要求，不出現(xiàn)變形、功能異常、震動(dòng)后不運(yùn)行等故；7)具有防紫外線功能：保障集裝箱內(nèi)外材料的性質(zhì)不會(huì)因?yàn)樽贤饩€的照射發(fā)生劣化、不會(huì)吸收紫外線的熱量等；8)集裝箱逃生設(shè)計(jì)用了標(biāo)識(shí)、逃生鎖、應(yīng)急燈、自動(dòng)滅火氣體釋放聲光報(bào)警等措施。9)具有防盜功能：保障集裝箱在室外露天條件下不會(huì)被偷盜者打開，保障在偷盜者試圖打開集裝箱時(shí)產(chǎn)生威脅性報(bào)警信號(hào)，同時(shí)，通過(guò)遠(yuǎn)程通訊方式向站控層監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警，該報(bào)警功能應(yīng)可以由用戶屏蔽。10)具有門禁功能，門禁系統(tǒng)可以通過(guò)環(huán)網(wǎng)交換機(jī)接入上層服務(wù)器。集裝箱的照明系統(tǒng)由一般照明和應(yīng)急照明二部分構(gòu)成：1)一般照明選用具有節(jié)能效果的LED燈具。2)應(yīng)急照明選用具有應(yīng)急出口標(biāo)識(shí)的燈具。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障導(dǎo)致交流供電中斷時(shí)，應(yīng)急照明燈點(diǎn)亮。本項(xiàng)目集裝箱內(nèi)壁用50MM厚的金屬面巖棉夾芯板作為隔熱層，夾芯板巖棉防火等級(jí)為A級(jí)，耐火極限不小于1h,使系統(tǒng)具備儲(chǔ)熱保暖、隔熱、阻燃功能。考慮到儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)地運(yùn)行環(huán)境，為確保電池長(zhǎng)期可靠運(yùn)行，集裝箱配置采暖系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)，并進(jìn)行制冷、采暖風(fēng)道設(shè)計(jì)，保障箱內(nèi)溫度均勻。為滿足集裝箱內(nèi)溫度保持在一定范圍內(nèi)以滿足電池對(duì)溫度適應(yīng)性的要求，既要補(bǔ)充集裝箱在夜間低溫環(huán)境下的熱量損失，還須平衡在極端高溫環(huán)境下集裝箱內(nèi)熱量累積。依據(jù)外界環(huán)境溫度、集裝箱熱損耗、電池充放電產(chǎn)熱綜合考慮，集裝箱選用兩臺(tái)空調(diào)保障集裝箱內(nèi)溫度維持在20±5℃內(nèi)，空調(diào)供電AC380V?？照{(diào)選用嵌入式工業(yè)空調(diào)，安裝在集裝箱端部，依據(jù)集裝箱內(nèi)環(huán)境溫度切換制冷/加熱模式?？照{(diào)以嵌入式安裝在集裝箱端墻板上，冷風(fēng)/熱風(fēng)從空調(diào)內(nèi)循環(huán)出風(fēng)口通過(guò)集裝箱風(fēng)道平均分配到集裝箱內(nèi)，提高集裝箱內(nèi)部溫度相同性?？照{(diào)技術(shù)術(shù)參數(shù)表參數(shù)型號(hào)MC200HCNC1A尺寸、質(zhì)量&安裝方式外形尺寸(寬×深×高)mm800×650×2100質(zhì)量安裝方式應(yīng)用環(huán)境環(huán)境保護(hù)&性能工作環(huán)境范圍℃噪聲等級(jí)dB(A)IP防護(hù)等級(jí)制冷劑R410AYes制冷/加熱能力制冷量@L27(50%YL35加熱量(選配)8消耗功率制冷輸入功率@L27(50%)L35風(fēng)量?jī)?nèi)循環(huán)風(fēng)量m3/h6600電源制式電源范圍V.Hz380-415±10%,3N~,50額定工作電壓-控制器V,Hz380-415,3N~,50額定工作電壓-制冷/加熱系統(tǒng)V,Hz380-415,3N~,50最大電流A空氣斷路器C32圖1-8嵌入式工業(yè)空調(diào)為同時(shí)應(yīng)對(duì)高低溫兩種極端氣候條件，同時(shí)減小集裝箱內(nèi)部環(huán)境溫度差。集裝箱內(nèi)空調(diào)具備制冷和加熱的功能，將空調(diào)制冷或加熱的風(fēng)接入集裝箱風(fēng)道，由風(fēng)道統(tǒng)一將冷風(fēng)/熱風(fēng)引導(dǎo)至集裝箱內(nèi)各電柜上方，再由電箱的風(fēng)扇將冷/熱空氣抽入電柜內(nèi)為電芯降溫/加熱。集裝箱空氣循環(huán)如下圖所示。冷風(fēng)冷風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)熱管理設(shè)計(jì)熱風(fēng)圖1-9集裝箱熱管理設(shè)計(jì)示意圖1.3.5集裝箱防火系統(tǒng)設(shè)計(jì)集裝箱防火設(shè)計(jì)從以下幾個(gè)方面展開：1)集裝箱內(nèi)選用手動(dòng)、自動(dòng)一體化氣體滅火系統(tǒng)，滅火介質(zhì)用80L全氟己酮；2)對(duì)電池系統(tǒng)的運(yùn)行溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦出現(xiàn)溫度嚴(yán)重異常，將提示報(bào)警甚至停止運(yùn)行；3)設(shè)備和電池箱體、柜體及線纜等設(shè)備的材質(zhì)選用阻燃材料；4)集裝箱內(nèi)壁選用防火等級(jí)為A級(jí)的金屬巖棉夾芯板，厚度：50MM,耐火極限不小于1h;5)整個(gè)系統(tǒng)采取消防聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)，當(dāng)消防控制器發(fā)出報(bào)警信號(hào)時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)、通風(fēng)散熱等系統(tǒng)都會(huì)停止運(yùn)行，以確保消防滅火系統(tǒng)能夠正常滅火。本項(xiàng)目消防系統(tǒng)由火災(zāi)報(bào)警控制器/氣體滅火控制盤、復(fù)合型探測(cè)器(包括可燃?xì)怏w探測(cè)、煙霧探測(cè)、溫度探測(cè)等)、聲光報(bào)警器、警鈴、放氣指示燈、手動(dòng)緊急啟/停按鈕、業(yè)務(wù)箱滅火裝置(含滅火劑儲(chǔ)存瓶、電磁驅(qū)動(dòng)裝置、壓力信號(hào)器)、業(yè)務(wù)箱配套件(噴頭、高壓軟管)、供電箱滅火裝置(含滅火劑儲(chǔ)存瓶、電磁驅(qū)動(dòng)裝置、壓力信號(hào)器)組成。消防系統(tǒng)功能1)滅火系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)控制、手動(dòng)控制和機(jī)械應(yīng)急操作三種啟動(dòng)方式。2)滅火系統(tǒng)能自動(dòng)檢測(cè)火災(zāi)，自動(dòng)報(bào)警，自動(dòng)啟動(dòng)滅火系統(tǒng)，操作與該系統(tǒng)連鎖動(dòng)作的相關(guān)設(shè)備，施放滅火劑。3)滅火系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)、手動(dòng)操作轉(zhuǎn)換開關(guān)，能將自動(dòng)操作轉(zhuǎn)換為手動(dòng)操作。該轉(zhuǎn)換開關(guān)和系統(tǒng)手動(dòng)控制應(yīng)設(shè)在每個(gè)防護(hù)區(qū)便于操作的地方，手動(dòng)操作應(yīng)能在至少一處完成系統(tǒng)啟動(dòng)的全部操作。4)滅火系統(tǒng)設(shè)有獨(dú)立的應(yīng)急手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，以備其他操作方式失靈時(shí)，作為應(yīng)急釋放氣體滅火劑之用，應(yīng)急手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)用機(jī)械式，并能在一個(gè)地點(diǎn)完成釋放滅火劑的全部操作。5)系統(tǒng)有自檢系統(tǒng)，定期自動(dòng)巡查，監(jiān)視故障及故障報(bào)警。6)電池預(yù)制艙設(shè)置一個(gè)消防控制主機(jī)。消防控制主機(jī)應(yīng)支持多種通訊方式，可上傳站內(nèi)探測(cè)器工作及預(yù)警狀態(tài)，也可與站內(nèi)BMS、EMS、PCS等設(shè)備交互通訊，為儲(chǔ)能系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)提供依據(jù)；復(fù)合式探測(cè)器發(fā)出預(yù)警信號(hào)給到BMS,BMS將信號(hào)發(fā)送至變流器控制回路，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，能夠識(shí)別并告知用戶，同時(shí)控制PCS停止運(yùn)行。集裝箱的螺栓固定點(diǎn)與整個(gè)集裝箱的非功能性導(dǎo)電導(dǎo)體可靠聯(lián)通，同時(shí)，集裝箱以銅排的形式提供至少2箱體接地點(diǎn)和兩個(gè)設(shè)備接地點(diǎn)，向用戶提供的接地點(diǎn)須與整個(gè)集裝箱的非功能性導(dǎo)電導(dǎo)體形成可靠的等電位連接。接地系統(tǒng)中的有效截面積不小于250MM2。接地電阻≤4Q,連集裝箱內(nèi)部有接地銅排，電池柜、直流柜等的地線接至內(nèi)部接地銅排上，由銅排引出至外部接地設(shè)集裝箱頂部配置連接可靠的高質(zhì)量防雷系統(tǒng)，防雷系統(tǒng)通過(guò)接地扁鋼或接地圓鋼在不同的2點(diǎn)連接至主地網(wǎng)上，接地系統(tǒng)中導(dǎo)體的有效截面積在后續(xù)圖紙確認(rèn)時(shí)確認(rèn)。圖1-10集裝箱接地銅排位置示意圖集裝箱安全逃生設(shè)計(jì)主要以安全通道、安全標(biāo)識(shí)、逃生鎖、自動(dòng)滅火氣體釋放聲光報(bào)警和應(yīng)急照明、逃生門等多個(gè)方面來(lái)考慮。1)安全通道設(shè)計(jì)：在集裝箱設(shè)計(jì)時(shí)集裝箱內(nèi)部電柜用雙列布置，中間過(guò)道寬度大于750MM,在緊急情況發(fā)生時(shí)便于逃跑；2)安全標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)：集裝箱內(nèi)有明確的安全逃生通道標(biāo)示。一旦發(fā)生危險(xiǎn)，工作人員可根據(jù)安全標(biāo)示迅速逃離現(xiàn)場(chǎng)，逃生通道安全標(biāo)示如下圖所示。圖1-11逃生通道安全標(biāo)示3)逃生門及逃生鎖設(shè)計(jì)，緊急情況下在消防通道安全出口能安全逃生的鎖。同時(shí)具有安防的功能。如下圖所示為逃生門和逃生鎖示意圖。圖1-12逃生門和逃生鎖(參考)4)自動(dòng)滅火氣體釋放聲光報(bào)警器設(shè)計(jì)：圖1-13自動(dòng)滅火氣體釋放聲光報(bào)警(參考)5)應(yīng)急照明設(shè)計(jì)：集裝箱逃生門頂部設(shè)有安全出口標(biāo)識(shí)及應(yīng)急照明燈，發(fā)生緊急情況和系統(tǒng)斷電時(shí)，該照明燈自動(dòng)點(diǎn)亮，方便工作人員逃生。安全出口標(biāo)識(shí)和應(yīng)急照明燈如下圖所示：圖1-14安全出口標(biāo)識(shí)和應(yīng)急照明燈1.3.8集裝箱安裝固定集裝箱按現(xiàn)場(chǎng)條件選擇安裝固定方式。集裝箱底部須要有足夠強(qiáng)度的混凝土基礎(chǔ)，集裝箱安裝時(shí)，集裝箱四個(gè)角件處及底側(cè)梁需要有足夠的支撐。集裝箱固定有焊接與螺栓連接兩種方式，焊接是將集裝箱底部四個(gè)角件直接與預(yù)埋鋼板焊接固定。固圖1-15集裝箱焊接固定示意圖螺栓連接是將集裝箱底部四個(gè)角件與預(yù)埋支座各用一套T形螺栓組連接，固定方式如下圖：圖1-16集裝箱螺栓固定示意圖1.3.9集裝箱布線設(shè)計(jì)1)集裝箱內(nèi)電池柜安裝及柜間走線整齊可靠、布置合理，絕緣設(shè)計(jì)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。2)集裝箱中電柜動(dòng)力線纜纜走線同二次控制電線，通訊線分開擺放，美觀有序，防止干擾。3)集裝箱電柜動(dòng)力電纜從電池柜底部出線通過(guò)集裝箱內(nèi)底部線槽連接至匯流柜的直流斷路器。如下圖所示。圖1-17集裝箱內(nèi)動(dòng)力線和信號(hào)線布置示意圖1.3.10集裝箱供電設(shè)計(jì)集裝箱供電設(shè)備用壁掛式安裝的動(dòng)力配電箱，主要給集裝箱內(nèi)電池柜、空調(diào)、消防系統(tǒng)照明、備用插座等設(shè)備供電，集裝箱內(nèi)設(shè)備供電需外部引入AC380V交流電。如下圖所示為集裝箱內(nèi)配電示意：圖1-18集裝箱內(nèi)配電示意圖1.3.11視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)視頻頻監(jiān)控系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對(duì)主要電氣設(shè)備、安裝地點(diǎn)進(jìn)行全天候的常規(guī)視頻監(jiān)控，同時(shí)能與其它子系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警聯(lián)動(dòng)，滿足運(yùn)行管理對(duì)安全、巡視的要求。本方案通過(guò)在集裝箱內(nèi)安裝高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)，監(jiān)控方案系統(tǒng)圖如下所示：核心交換機(jī)顯示接入交換機(jī)光纖收發(fā)器接入交換機(jī)前端子系統(tǒng)光纖圖1-19監(jiān)控方案系統(tǒng)示意圖圖本方案在箱體中配置2臺(tái)高清攝像機(jī)，利用箱內(nèi)電源保障設(shè)備24小時(shí)，時(shí)時(shí)在線，同多口光纖收發(fā)器，將攝像機(jī)的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)轉(zhuǎn)化光信號(hào)，以便遠(yuǎn)距離傳輸。半球型網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)性能參數(shù)圖1-20攝像機(jī)外觀示意圖半球型網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)功能●最高分辨率可達(dá)2M(1920×1080)@25fps;●支持3D數(shù)字降噪，支持120dB寬動(dòng)態(tài)；●支持ONVIF(PROFILES,PROFILEG),ISAPI,支持GB28181,E家平臺(tái)接入，支持螢石云平臺(tái)●支持IK10防暴等級(jí)；●支持1對(duì)音頻輸入(Linein)/輸出接口(-S);●支持2對(duì)報(bào)警輸入/輸出接口(-S);●初始設(shè)備開機(jī)修訂密碼，保障密碼安全；●支持用戶登錄鎖定機(jī)制，及密碼復(fù)雜度提示；●適用于道路、倉(cāng)庫(kù)、地下停車場(chǎng)、酒吧、管道、園區(qū)等光線較暗或無(wú)光照環(huán)境且要求高清畫質(zhì)的場(chǎng)所，適合逆光環(huán)境。1.3.12集裝箱對(duì)外接口設(shè)計(jì)集裝箱中預(yù)留連接至PCS的動(dòng)力連接口，此接口在匯流柜端子處。如下圖所示：圖1-21匯流柜對(duì)外動(dòng)力連接口集裝箱對(duì)外設(shè)計(jì)統(tǒng)一的通訊接口與外部通訊，對(duì)外通訊接口包含RS485和CAN通訊接口，詳見下表所序號(hào)通訊設(shè)備通訊接口通訊規(guī)約備注1電池監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)外監(jiān)控MODBUS2BMS對(duì)PCS/EMSCANRS485LANCAN2.0BModbus1.4電池管理系統(tǒng)(BMS)設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)方案用CATL自行開發(fā)并生產(chǎn)的與電芯特性相匹配的電池管理系統(tǒng)，主芯片用高性能產(chǎn)品，用汽車級(jí)芯片。包含儲(chǔ)能電池監(jiān)控和電池管理系統(tǒng)兩大部分，每套系統(tǒng)包含電池監(jiān)測(cè)電路(CSC)、從電池管理單高壓線路控制單元、儲(chǔ)能柜預(yù)充電(并聯(lián))線路、高壓檢測(cè)單元、熱管理單元、電流檢測(cè)單元、急停系統(tǒng)、及電池監(jiān)控系統(tǒng)(PC)等。本管理系統(tǒng)用于檢測(cè)電池柜內(nèi)單體電池電壓、溫度及單柜總電流，計(jì)算電池柜電池SOC,存儲(chǔ)相關(guān)電池柜制造信息、版本信息及必要的運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)，電池管理系統(tǒng)各單元通過(guò)CAN總線進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊，各級(jí)傳送電池柜電池運(yùn)行狀態(tài)及報(bào)警信息給上一級(jí)管理系統(tǒng)，同時(shí)各級(jí)實(shí)時(shí)接收上級(jí)管理系統(tǒng)所下發(fā)的操作指令。管理系統(tǒng)可自動(dòng)進(jìn)行高壓及熱管理，統(tǒng)籌整個(gè)電池柜電池自動(dòng)平衡功能，必要時(shí)，根據(jù)計(jì)算對(duì)SOC自動(dòng)進(jìn)行校準(zhǔn)。電池管理系統(tǒng)框圖如下所示。csc集牛SBMUSBNU的(AN總線能CAN量csccsc集寺卡圖1-22電池管理系統(tǒng)框圖1.4.1電池監(jiān)測(cè)電路(CSC)概述及功能電池監(jiān)測(cè)電路(CellsupervisionCircuit,以下簡(jiǎn)稱CSC)是電池管理系統(tǒng)(BatteryManagementSystem,以下簡(jiǎn)稱BMS)中的關(guān)鍵部件，主要用來(lái)檢測(cè)電池模組(BatteryModule)中電池的單體電壓及溫度，對(duì)單體電池電壓狀態(tài)和溫度狀態(tài)異常進(jìn)行報(bào)警，并將相關(guān)的電壓信息、溫度信息和報(bào)警信息發(fā)送到從電池管理單元(SBMU)。當(dāng)電池模組中各電池的電壓出現(xiàn)不相同時(shí)，CSC能夠通過(guò)內(nèi)部的均衡電路對(duì)單體電池進(jìn)行放電均衡，以保持整個(gè)電池組的電壓相同，提高電池組的輸出能量和循環(huán)使用壽命。CSC主要的功能如下：①完成電池模組14通道的電壓檢測(cè)。通過(guò)高精度16位ADC進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將電池電壓數(shù)據(jù)發(fā)送到CSC的管理系統(tǒng)。②對(duì)電池模組4通道的溫度檢測(cè)。溫度檢測(cè)需要通過(guò)外接NTC電阻完成，單次完成4通道的溫度檢測(cè)。③喚醒功能。具有外部喚醒功能。④級(jí)聯(lián)功能。帶專用的級(jí)連端口，能夠方便的進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)連。⑤通訊功能。用了標(biāo)準(zhǔn)的CAN2.0協(xié)議進(jìn)行通訊，通訊速度為500kbps。⑥地址自動(dòng)編碼功能?？赏ㄟ^(guò)自動(dòng)編碼電路進(jìn)行。CAN通訊接口有高等級(jí)隔離和防護(hù)電路，具有抗共模干擾、ESD防護(hù)、抗雷擊等水平。1.4.2從電池管理單元(SBMU)概述及功能SBMU(SlaveBatteryManagementUnit)作為電柜的電池管理單元，統(tǒng)籌管理整個(gè)電柜的運(yùn)行。負(fù)責(zé)單體電柜系統(tǒng)，并實(shí)時(shí)監(jiān)控。(1)CAN通訊功能，SBMU具有三路CAN:CCAN:SBMU通過(guò)CCAN能夠與柜內(nèi)每個(gè)CSC進(jìn)行通訊，從CSC獲得單體電芯的電壓和溫度，并獲得SCAN:SBMU通過(guò)SCAN能夠與CSU進(jìn)行通訊，從CSU中獲得電柜的總電流。MCAN:SBMU通過(guò)MCAN將采集的電流、電壓、溫度、SOC等信息上送至MBMU,同時(shí)接收MBMU的命令。SBMU能夠根據(jù)單體電芯的電壓、電柜總電壓、溫度和時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行SOC計(jì)算。(3)煙霧檢測(cè)SBMU能夠盡快檢測(cè)電柜的煙霧情況，防止險(xiǎn)情發(fā)生。(4)電柜溫度檢測(cè)對(duì)分布在電柜上的不同溫度點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，防止險(xiǎn)情發(fā)生。(5)輸入電源電壓電流檢測(cè)24V系統(tǒng)的SBMU輸入電源來(lái)自CSC,其電源的大小直接影響到SBMU的功能。SBMU能夠檢測(cè)12V輸入電源的電壓和電流，防止電源性能波動(dòng)影響SBMU工作。(6)可設(shè)ID配置SBMU具有硬件可設(shè)ID配置，能夠根據(jù)系統(tǒng)的不同架構(gòu)，進(jìn)行有效合理的ID配置。(7)電流采樣用外部的霍爾傳感器來(lái)檢測(cè)電柜的總電流。(8)電柜的wakeup信號(hào)檢測(cè)SBMU實(shí)時(shí)檢測(cè)電柜的wakeup信號(hào)，確保電柜的wakeup信號(hào)的有效性。(9)輔助觸點(diǎn)檢測(cè)帶有三路高壓繼電器的輔助觸點(diǎn)檢測(cè)電路，以判斷高壓觸點(diǎn)是否吸合。(10)風(fēng)機(jī)控制根據(jù)CSC的溫度及熱循環(huán)控制策略，控制電柜的風(fēng)機(jī)有效運(yùn)行以達(dá)到降溫。(11)智能高邊驅(qū)動(dòng)用智能高邊來(lái)控制外部的繼電器驅(qū)動(dòng)，可以檢測(cè)線圈的電流以判斷線圈是否有短路。1.4.3主電池管理單元(MBMU)概述及功能MBMU(MasterBetteryManagementUnit)模塊在BMS中作為重要的電池管理單元，負(fù)責(zé)整個(gè)電池系統(tǒng)的信息收集、SOC計(jì)算及與各單元模塊之間的信息交換，是整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行的保障。①與各電柜SBMU間通訊。通過(guò)MCAN網(wǎng)完成監(jiān)測(cè)電池系統(tǒng)的總電流和充、放電信息，來(lái)計(jì)算SOC;同時(shí)掛接PC機(jī)(用于多柜匯流模式監(jiān)測(cè))或觸摸屏(用于單柜模式監(jiān)測(cè))③信號(hào)管理功能。MBMU監(jiān)測(cè)一路濕度及三路環(huán)境溫度，當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定值后開啟SSR風(fēng)機(jī)冷卻，控制整個(gè)電柜的溫度，同時(shí)監(jiān)測(cè)PCS端的各種開關(guān)狀態(tài)。④通過(guò)LDP模塊監(jiān)控主控柜及各柜間的通訊狀態(tài)。當(dāng)有嚴(yán)重事件發(fā)生時(shí)，控制LDP模塊實(shí)施高危報(bào)警指示燈功能。MBMU板由UPS供電，當(dāng)供電輸入電壓低到設(shè)定值或電流超閥值時(shí)可切斷板子供電。⑥控制各電柜喚醒電路的輸入開關(guān)通斷。⑦通過(guò)高壓、絕緣模塊監(jiān)控系統(tǒng)的高壓及絕緣情況，有異常時(shí)可申請(qǐng)或自行切斷高壓。⑧外擴(kuò)非易失性存儲(chǔ)器。⑨可以用來(lái)備份重要數(shù)據(jù)。每個(gè)電池單列柜含一套完整的電池管理系統(tǒng)，由1個(gè)SBMU和17個(gè)CSC及其它外圍檢測(cè)電路和實(shí)施元器件組成。具有檢測(cè)功能、電池單體均衡管理功能、高壓管理功能、統(tǒng)計(jì)存儲(chǔ)功能、充放電管理功能、熱管理和通訊功能。1)實(shí)時(shí)檢測(cè)每個(gè)電池單體電壓和溫度。(由CSC完成)2)檢測(cè)電池組充放電電流，用獨(dú)立采樣通道及控制，能跟蹤電流的快速變化(由SBMU完成)3)隔離檢測(cè)負(fù)載端高壓(HV+對(duì)HV-電壓),提供高壓管理信息。(由SBMU完成)4)檢測(cè)高壓系統(tǒng)漏電電流，判定系統(tǒng)絕緣狀況。(由SBMU完成)CSC在SBMU協(xié)同控制下，能根據(jù)單體電壓和電池組應(yīng)用情況(是在大電流充放電狀態(tài)還是在靜態(tài)),決定是否啟動(dòng)放電均衡。CSC實(shí)時(shí)檢測(cè)單體電壓，根據(jù)均衡策略，當(dāng)判定某一電池單體SOC不均衡，需要放電時(shí)，對(duì)電池進(jìn)行放電，到目標(biāo)值后，均衡自動(dòng)停止。能根據(jù)充放電流的檢測(cè)和內(nèi)部定時(shí)系統(tǒng)，統(tǒng)計(jì)并存儲(chǔ)如下信息：DisCAP:累計(jì)放電容量(表征循環(huán)圈數(shù));Ichmax:歷史最大充電電流；Idhmax:歷史最大放電電流；Tmax:電池單體歷史最高溫度；Tmin:電池單體歷史最低溫度；Vmax:電池單體歷史最高電壓；Vmin:電池單體歷史最低電壓；TalTime:系統(tǒng)累計(jì)運(yùn)行時(shí)間；全部系統(tǒng)運(yùn)行的詳細(xì)數(shù)據(jù)及各種狀態(tài)，將存儲(chǔ)于電池單元系統(tǒng)就地監(jiān)控電腦中，記錄周期不高于10S,記錄不少于1年的歷史數(shù)據(jù)。在系統(tǒng)正常運(yùn)行中，根據(jù)當(dāng)前電池溫度、SOC及SOH,決定當(dāng)前最大允許充放電電流值，再通過(guò)CAN通訊功能，實(shí)時(shí)將此信息給PCS,使PCS控制策略和電池組狀態(tài)緊密結(jié)合。在系統(tǒng)因?yàn)槠渌收峡赡軜O限運(yùn)行時(shí)，能盡快報(bào)警，告知PCS和監(jiān)控系統(tǒng)。極端嚴(yán)重時(shí)，申請(qǐng)高壓斷開，退出充放電工作狀態(tài)。在電池柜內(nèi)部電池出現(xiàn)不能盡快恢復(fù)的嚴(yán)重故障時(shí)(例如：?jiǎn)误w電壓異常高或異常低、溫度異常高或異常低、關(guān)鍵傳感器信號(hào)故障、SBMU和CSC間通訊故障造成監(jiān)控盲區(qū)、工作電源異常),可以申請(qǐng)高壓管理系統(tǒng)退出并聯(lián)電路，停止充放電，防止產(chǎn)生危害擴(kuò)大。實(shí)時(shí)檢測(cè)開關(guān)內(nèi)外兩側(cè)高壓狀況及絕緣狀態(tài)，并根據(jù)高壓檢測(cè)狀態(tài)、系統(tǒng)通訊指令、電池模塊狀態(tài)，控制高壓繼電器和高壓預(yù)并聯(lián)電路，實(shí)施本電池柜的高壓端口對(duì)系統(tǒng)切入和切出。在電池柜切入系統(tǒng)時(shí)，能自動(dòng)控制預(yù)并聯(lián)電路，通過(guò)電路中的預(yù)充電大功率電阻進(jìn)行預(yù)先充放電，使高壓開關(guān)內(nèi)外側(cè)的電壓接近時(shí)才閉合高壓主繼電器觸點(diǎn)。防止對(duì)負(fù)載和高壓繼電器觸點(diǎn)造成大電流沖擊，也不會(huì)對(duì)高壓直流總線上其他電池柜大電流沖擊。本系統(tǒng)電池柜設(shè)計(jì)，在電柜輸入、輸出總正，總負(fù)極上均串聯(lián)高壓繼電器，繼電器受管理系統(tǒng)控制，可通過(guò)上位機(jī)發(fā)送指令進(jìn)行閉合與斷開動(dòng)作，同時(shí)當(dāng)工作電源停止供電時(shí)，繼電器處于斷開狀態(tài)，確保電池柜在運(yùn)輸、安裝及維護(hù)過(guò)程的安全，繼電器也直接受控于急停開關(guān)，在緊急情況下，急停開關(guān)可立刻斷開繼電器，以保護(hù)電池組與系統(tǒng)的安全。當(dāng)管理系統(tǒng)檢測(cè)到電池超出正常工作條件范圍，在向系統(tǒng)報(bào)警及請(qǐng)求停機(jī)均無(wú)響應(yīng)的情況下，也可自行斷開繼電器以保護(hù)電池系統(tǒng)安全。檢測(cè)絕緣不良時(shí)，盡快切斷高壓輸出，并發(fā)出警報(bào)。提供應(yīng)急按鈕，在緊急情況時(shí)，可盡快斷開高壓提供人工操作的高壓斷路器，在系統(tǒng)不停機(jī)情況下，可以人工分立某個(gè)電池柜，進(jìn)行維護(hù)、維修工提供高壓熔斷器，在外部突然短路時(shí)，可以保護(hù)高壓開關(guān)、繼電器、電池及高壓回路連接線。預(yù)并聯(lián)線路由另一個(gè)高壓繼電器控制，由管理系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)到的內(nèi)外參數(shù)，決定閉合或斷開預(yù)并聯(lián)線路，以確保系統(tǒng)運(yùn)作的安全可靠。低溫、漏電、通訊異常、電池管理系統(tǒng)異常等狀態(tài)時(shí)，MBMU將上報(bào)給就地監(jiān)控系統(tǒng)與PCS控制系統(tǒng)并通過(guò)就地監(jiān)控系統(tǒng)往上層監(jiān)控系統(tǒng)上報(bào)，報(bào)警信息分3級(jí)：1級(jí)報(bào)警：提醒注意，電池系統(tǒng)運(yùn)行接近限制值；2級(jí)報(bào)警：電池系統(tǒng)運(yùn)行超過(guò)限制值，提請(qǐng)PCS及監(jiān)控單元采取必要行動(dòng)如限制功率或停止繼續(xù)充放等；3級(jí)報(bào)警：電池系統(tǒng)運(yùn)行超過(guò)極限值，提請(qǐng)立刻停止使用或退出系統(tǒng)，在等待一定時(shí)間內(nèi)如PCS或上級(jí)監(jiān)控單元沒(méi)有處理反應(yīng)，管理系統(tǒng)將強(qiáng)行將電池系統(tǒng)退出運(yùn)行(此功能可設(shè)置)。1)散熱及熱均勻管理SBMU根據(jù)電箱中CSC檢測(cè)上報(bào)的電池溫度決定是否啟動(dòng)電池散熱系統(tǒng)。如果電池超溫或電池相互間溫差較大時(shí)，啟動(dòng)電池柜散熱風(fēng)機(jī)，使溫度降低或各區(qū)域溫度趨于平衡。2)預(yù)熱及低溫運(yùn)行管理鋰離子電池，在低溫狀態(tài)下如果不加管理地進(jìn)行充電，由于其內(nèi)部阻抗大幅增加(主要是由電解液的離子導(dǎo)電率大幅下降引起),其內(nèi)部將出現(xiàn)鋰金屬析出，從而導(dǎo)致電池性能下降、容量不可逆永久損失，由于鋰金屬是非常活潑的金屬，大量的鋰金屬在電池內(nèi)部析出，還會(huì)大大降低電池的安全性能，因此，對(duì)電池的低溫運(yùn)行管理非?？傄c必要。儲(chǔ)能電站，常處于環(huán)境相對(duì)惡劣與偏僻的地點(diǎn)，因此有機(jī)會(huì)電池堆在安裝、調(diào)試及使用過(guò)程中，由于各種原因，其處于低溫下工作，電池堆的熱管理功能須充分考慮此方面的需求。本系統(tǒng)在低溫?zé)峁芾碓O(shè)計(jì)部分，主要從如下幾個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)行環(huán)境，保障電池的可靠與安全運(yùn)行。①系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上用電池箱加電池柜雙重結(jié)構(gòu)與風(fēng)扇抽風(fēng)方式，防止開架式結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致電池?zé)峤粨Q不可控的弊端。使電芯與環(huán)境的熱交換基本可控(BMS管理風(fēng)扇是否啟動(dòng))待溫度升高到可正常工作范圍后，電池堆可正常進(jìn)行充放電運(yùn)作③電芯低溫下不能充電是一個(gè)籠統(tǒng)的概念，為防止鋰析出，可以通過(guò)優(yōu)化的方案來(lái)實(shí)現(xiàn)，即根據(jù)不同的溫度情況，通過(guò)控制充電電流、充電電壓(SOC水平)來(lái)實(shí)現(xiàn)，BMS可通過(guò)檢測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)及電芯狀態(tài)，來(lái)要求PCS及監(jiān)控中心限制電流電壓，保護(hù)電池，BMS內(nèi)控制策略是關(guān)鍵，CATL具有系統(tǒng)控制柜對(duì)外提供3路完全獨(dú)立的通訊接口：1、其中一路為負(fù)責(zé)總控柜內(nèi)MBMU與PCS之間的通訊，通訊內(nèi)容包括：a)蓄電池充放電控制相關(guān)信息、告警信息等；b)PCS發(fā)送給電池系統(tǒng)；2.另外一路負(fù)責(zé)總控柜內(nèi)MBMU與儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)間之間的通訊，通訊內(nèi)容包括：c)儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)下達(dá)給蓄電池運(yùn)行參數(shù)保護(hù)定值、報(bào)警定值設(shè)置信息等；d)儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)方控制電池系統(tǒng)啟停等控制命令；e)將電池系統(tǒng)的參數(shù)及故障模式傳至遠(yuǎn)方控制室；2.此外，系統(tǒng)總控柜還對(duì)內(nèi)提供一路CAN接口，實(shí)現(xiàn)總控柜內(nèi)MBMU與各電柜之間的信息交換。1、絕緣在線監(jiān)測(cè)的目的在用鋰電池組用作為電力系統(tǒng)儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí)，輸出直流高壓高達(dá)900V。其輸出正極、負(fù)極對(duì)電池柜外殼之間的絕緣狀況直接影響整個(gè)系統(tǒng)的安全性。在電池儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮爬電距離和絕緣防護(hù)。在生產(chǎn)過(guò)程中，用絕緣測(cè)試儀做好絕緣強(qiáng)度檢測(cè)，防止電柜生產(chǎn)中絕緣工藝不符合要求。當(dāng)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)安裝到電力設(shè)施現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，需要鋪設(shè)高壓電纜將同一直流系統(tǒng)內(nèi)多個(gè)高壓直流儲(chǔ)能電池柜連接到同一高壓母線上，雖然每個(gè)電柜具有獨(dú)立切斷水平，但工作時(shí)，切斷開關(guān)閉合，同一直流系統(tǒng)內(nèi)的高壓正負(fù)極全部連接在一起。在應(yīng)用過(guò)程中，由于環(huán)境的影響(如溫度、濕度、灰塵、振動(dòng)、磨損等)和絕緣材料(絕緣接線柱、導(dǎo)線絕緣層等)的老化，甚至安裝不當(dāng)?shù)纫蛩赜绊?，高壓直流系統(tǒng)正負(fù)極對(duì)電柜外殼或其它過(guò)線支撐外殼(統(tǒng)稱殼地)的絕緣阻抗可能發(fā)生變化，原來(lái)出廠絕緣電阻合格的電柜組成的直流系統(tǒng)可能產(chǎn)生絕緣電阻下降到不可接受的程度，這時(shí)需要盡快發(fā)現(xiàn)并采取措施。因此監(jiān)控系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)高壓直流系統(tǒng)的正負(fù)極對(duì)殼地的絕緣電阻。根據(jù)IEC60479-1規(guī)定“如果人或其它物體構(gòu)成動(dòng)力蓄電池(或高電壓電路)與地之間的外部電路，最壞的情況下不會(huì)超過(guò)2mA,這是人體沒(méi)有任何感覺(jué)的閥值”得出，動(dòng)力蓄電池絕緣電阻最小不能低于1002/V(計(jì)算電流時(shí)考慮人體串聯(lián)電阻),最好能達(dá)到500Q/V以上的(即使另一端通過(guò)物體或人體短路也不會(huì)有危害性漏電流)。2、測(cè)量原理及方法高壓直流母線電壓檢測(cè)電路電壓檢測(cè)電路高壓蓄電池圖1-23測(cè)量原理及方法如圖所示，高壓直流母線的正極(HV_P)和負(fù)極(HV_N)對(duì)殼地的等效絕緣電阻用RP和RN表示，在正常正負(fù)兩端均無(wú)絕緣故障或存在相近等級(jí)的絕緣故障的情況下，RP與RN值接近，只需測(cè)出任意一端的絕緣電阻值RP或RN,此時(shí)，兩端對(duì)殼地的電壓值VP和VN也相近，即VP≈VN≈1/2V。如果一端絕緣有故障而另一極無(wú)絕緣故障，例如負(fù)極故障而正極無(wú)故障，則出現(xiàn)RP>>RN,蓄電池的絕緣狀況由較小的值RN決定，此時(shí)，只需要需要測(cè)出RN的值。因此，分以下步驟進(jìn)行測(cè)量：步驟1:斷開圖中的測(cè)量開關(guān)K1和K2,分別測(cè)得兩極對(duì)殼地的初始電壓值，分別記為VP1和VN1。步驟2:比較VP1和VN1的大小并產(chǎn)生區(qū)分兩種情況的標(biāo)志(是接近，還是差別很大),閉合值較大一側(cè)的檢測(cè)開關(guān)，例如VP1>VN1,則閉合K1,利用引入的標(biāo)準(zhǔn)電阻RSTD來(lái)測(cè)量計(jì)算RN的值。步驟3:再次測(cè)量并入標(biāo)準(zhǔn)電阻RSTD的一極對(duì)殼地的電壓值，這里假設(shè)是在正極，測(cè)得的電壓記為VP2。步驟4:計(jì)算相對(duì)較小的一極絕緣電阻值，按下式計(jì)算，這里假設(shè)的是負(fù)極，則：RN=(VP1-VP2)/VP2*RSTD*(1+VN1/VP1)。步驟5:判定電池系統(tǒng)絕緣電阻，按步驟1和步驟4的結(jié)果，分兩種情況：情況1:VP1≈VN1(即差值不超過(guò)20%)且RN>1002/V(阻值夠大，不存在對(duì)稱性絕緣故障，如果此條件不滿足，歸入情況2判定),則認(rèn)為兩端絕緣情況較好，均無(wú)故障發(fā)生，系統(tǒng)絕緣值取兩極之和即上例中的RN的兩倍，即用2RN來(lái)判定是否絕緣故障。情況2:VP1>>VN1(如果VP1<<VN1類似推算),認(rèn)為N極絕緣存在故障，系統(tǒng)絕緣故障按此較小值計(jì)算，即系統(tǒng)絕緣電阻為RN(這里舉例假設(shè)VPI>>VN1,如果VP1<<VN1,則系統(tǒng)絕緣電阻為閉合圖中K2測(cè)量的RP值)。3、實(shí)施方案和注意事項(xiàng)在圖所示檢測(cè)電路中，因?yàn)橐⑷霕?biāo)準(zhǔn)電阻來(lái)輔助測(cè)量，在測(cè)量時(shí)，會(huì)改變系統(tǒng)本身絕緣電阻值(當(dāng)然RSTD要足夠大，才不會(huì)有危害),所以在同一組高壓母線上，最好只有一套監(jiān)測(cè)電路，才不會(huì)互相影響。對(duì)于蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)中存在多個(gè)電柜并聯(lián)的情況(每個(gè)電柜含有高壓切斷開關(guān)和高壓預(yù)并聯(lián)電路),在進(jìn)行在線絕緣檢測(cè)時(shí)，是在總控臺(tái)的并聯(lián)高壓母線上進(jìn)行，而不是在每個(gè)電柜分別進(jìn)行的，以防止檢測(cè)時(shí)互相影響，也防止測(cè)量時(shí)因多組檢測(cè)電路的并聯(lián)電阻影響系統(tǒng)母線本身的絕緣電阻值。當(dāng)母線出現(xiàn)絕緣電阻故障時(shí)，高壓直流系統(tǒng)各電池柜有序輪流退出母線，以確認(rèn)絕緣電阻問(wèn)題出現(xiàn)在哪個(gè)區(qū)域。1)為了保障測(cè)量精度，測(cè)量電路的輸入阻抗要足夠大，最好能達(dá)到10MQ以上的，對(duì)信號(hào)處理的前置電路需要特殊處理。2)選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)電阻值RSTD。既滿足測(cè)量精度，又防止測(cè)量電路破壞系統(tǒng)絕緣電阻，對(duì)于1000V系統(tǒng)，可選擇500KQ左右的電阻值。1.4.4.10自診斷功能電池管理系統(tǒng)具備自診斷功能，對(duì)電池管理系統(tǒng)與外界通訊中斷，電池管理系統(tǒng)內(nèi)部通訊異常，模擬量采集異常等故障進(jìn)行自診斷，并能夠上報(bào)到電池監(jiān)控系統(tǒng)。①在機(jī)組處于停機(jī)狀態(tài)下拔掉堆電池管理器與主電池管理器的通訊線；②系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)出通訊故障。整套管理控制系統(tǒng)需要獨(dú)立外電源給予供電保持平穩(wěn)運(yùn)行，為確保系統(tǒng)可靠長(zhǎng)期運(yùn)行，系統(tǒng)內(nèi)控制柜用獨(dú)立配220V交流市電，同時(shí)在控制柜內(nèi)配不間斷備用電源(UPS),用于給各電池柜的電池管理系統(tǒng)提供工作電源，確保萬(wàn)一任何單一單元出現(xiàn)供電問(wèn)題，不會(huì)影響到其他單元的正常管理與監(jiān)控，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全。在市電掉電等不正常情況下，系統(tǒng)內(nèi)UPS可確保管理及控制系統(tǒng)繼續(xù)安全運(yùn)行，并留出足夠世間給管理人員進(jìn)行后續(xù)處理。本系統(tǒng)配備一臺(tái)監(jiān)控主機(jī)。用于顯示與存儲(chǔ)各個(gè)電池柜電池的具體運(yùn)行狀態(tài)，包括每個(gè)電池柜的充放電電流、電壓、SOC、單體電池電壓、溫度及相關(guān)預(yù)警信息，并可根據(jù)需要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了與電站監(jiān)控主機(jī)的數(shù)據(jù)交換的功能。1)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)全直流系統(tǒng)全部電池單體電壓(2字節(jié))、每個(gè)電池模塊最大、最小電壓值(4字節(jié))、溫度4個(gè)字節(jié)、均衡信息2個(gè)字節(jié)及最高最低溫度值(2字節(jié)),每臺(tái)電池柜的充放電流(2字節(jié))及SOC(1字節(jié))及其狀態(tài)(5字節(jié))。則每個(gè)儲(chǔ)能單元3臺(tái)單列電池柜電池的數(shù)據(jù)總量為：3*14*16*2+3*14*4+3*14*(4+2)+3*14*(2+2)+3*(2+2+1+5)=1766字節(jié)2)數(shù)據(jù)刷新快：在子系統(tǒng)內(nèi)部用內(nèi)外雙路CAN,全部CAN工作在500K/S,電池柜內(nèi)17個(gè)CSC和SBMU間內(nèi)部CAN、電池柜之間SBMU外部CAN,全部編排好驗(yàn)收屏蔽碼，使相鄰平行單元對(duì)外發(fā)送數(shù)據(jù)互不影響，可以把CAN總線效率提高。在0.5秒之內(nèi)，能夠把整個(gè)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)刷新一遍。3)數(shù)據(jù)穩(wěn)定CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(ControllerAreaNetwork)的簡(jiǎn)稱，它是由德國(guó)Bosch公司及幾個(gè)半導(dǎo)體生產(chǎn)商開發(fā)出來(lái)的，CAN總線是一種串行多主站控制器局域網(wǎng)總線。它具有很高的網(wǎng)絡(luò)安全性、通訊可靠性和實(shí)時(shí)性。特別適用于汽車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和環(huán)境溫度惡劣、電磁輻射強(qiáng)和振動(dòng)大的工業(yè)環(huán)境。CAN總線由于傳輸速度快，可靠性高等特點(diǎn)，為電站自動(dòng)化系統(tǒng)廣泛用。CAN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控從機(jī)后，以高穩(wěn)定性的工控機(jī)打包從以太口發(fā)出。B基遞系統(tǒng)意控主機(jī)監(jiān)控信息回路+、轉(zhuǎn)發(fā)詳細(xì)信息.總控箱電腦LaRB牛B基遞系統(tǒng)意控主機(jī)監(jiān)控信息回路+、轉(zhuǎn)發(fā)詳細(xì)信息.總控箱電腦LaRB?！挚刂茀⒖夹畔⒒芈稰CSCAN?(總控BMS提取概要信息)變流器控制系統(tǒng)≈牛(各電池柜高壓輸出并聯(lián))總控電腦提取、存儲(chǔ)電池柜1十電池柜2牛R旨實(shí)時(shí)性+準(zhǔn)確性優(yōu)先圖1-24電池系統(tǒng)監(jiān)控CAN、LAN雙信息回路示意圖4)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠自動(dòng)化運(yùn)行，運(yùn)行狀態(tài)可視化程度高。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)各部分均用自動(dòng)化控制技術(shù)，能夠按設(shè)定程序在無(wú)人工干預(yù)狀態(tài)下自動(dòng)運(yùn)行。各部分的狀態(tài)檢測(cè)及報(bào)警信息會(huì)自動(dòng)記錄，并通過(guò)通訊接口盡快傳送到監(jiān)控室。本系統(tǒng)配備一個(gè)控制柜，控制柜內(nèi)配一臺(tái)電池堆運(yùn)行監(jiān)控電腦，可顯示各個(gè)電池柜組成的系統(tǒng)的電池具體運(yùn)行狀態(tài)，包括每個(gè)電池柜的充放電電流、電壓、SOC及相關(guān)預(yù)警信息，并可根據(jù)需要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。同時(shí)在每一個(gè)電池柜上安裝電池柜工作指示燈指示電池柜的工作狀態(tài)。儲(chǔ)能系統(tǒng)直流回路各個(gè)部件在CSC和SBMU協(xié)同下，能盡快發(fā)現(xiàn)故障或異常運(yùn)行情況，能自動(dòng)保護(hù)電可與PCS控制器進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)可視化人機(jī)交互，并實(shí)時(shí)顯示變流器的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)。電池堆監(jiān)控單元系統(tǒng)顯示內(nèi)容截屏示意圖如下所示：CAR,85SMonhorSyutemV1.7.3)寧德時(shí)代翼磷酸