200kW 1MWh集裝箱式儲能系統(tǒng)設計方案

200kW的集裝箱式移動電源（下稱“箱式電源”其主要應用工況如下：根據(jù)本項目需求，開展集裝箱式儲能系統(tǒng)（以下簡稱電池系統(tǒng)PCS柜變壓器柜配電柜直流接觸器直流接觸器AC/DC雙向逆變器LCL濾波器隔離變壓器交流斷路器直流接觸器直流接觸器+L1+L2-L3隔離開關隔離開關隔離開關直流接觸器直流接觸器直流接觸器電池包1電池包1電池包1電池包2電池包2電池包2電池包16電池包16電池包16電池包16儲能系統(tǒng)包含電池系統(tǒng)、PCS柜、變壓器柜、配電柜、消防柜、空調(diào)、應急排風、照明等設備組成，所有設備布置2.5V～3.65V（0℃~60℃)2.0V～3.65V（-20℃~0℃)0℃~60℃2-20℃~0℃4電池模組由2并6串電芯組成，用于溫度監(jiān)測的熱敏電阻、高溫保護的熱敏電阻和電芯電壓通過帶接插件的線束引出。40℃~60℃充電工作溫度(℃)放電工作溫度(℃)電池包主要由2個串聯(lián)電池模組、電池管理單元BMU和接插件組成。30℃~60℃充電工作溫度(℃)放電工作溫度(℃)高壓箱主要由塑殼斷路器、直流熔斷器、直流接觸器、電流傳感器、電池簇管理單元BCU、運行和故障指示燈、接插件組成。電池柜由16個電池包和1個高壓箱串聯(lián)組成0℃~60℃充電工作溫度(℃)放電工作溫度(℃)電池系統(tǒng)由8個電池柜并聯(lián)后匯集到PCS柜，每個電池柜由16個電池包串聯(lián)并配1個高壓箱組成，每個電池包由2個電池模組串聯(lián)組成，每個電池模組由2并6串電芯組成。名稱組成額定電壓/容量總能量2并6串電芯19.2V/200Ah3.84kWh2串電池模組38.4V/200Ah7.68kWh16個電池包和1個高壓箱614.4V/200Ah122.88kWh8并電池柜614.4V/1600Ah983.04kWhuBMS主要由電池堆管理系統(tǒng)BAS、電池簇管理單元BCU、電池管理單元BMU組成。u電池系統(tǒng)的BMS系統(tǒng)分三級管理，每級BMS主要功能如下：?底層電池管理單元BMU用于監(jiān)測單體電芯溫度和電壓，并帶有獨立的過高溫保護功能和均衡控制功能。BMU將電池包內(nèi)的信息通過CAN總線傳遞到電池簇管理單元BCU。?中間層電池簇管理單元BCU監(jiān)測整簇電池的總電壓、總電流有效地對電池簇充、放電過程進行安全管理，對可能出現(xiàn)的故障進行報警和應急保護處理，保證電池安全、可靠、穩(wěn)定的運行。向下收集電池管理單元BMU信息，并向上層電池堆管理系統(tǒng)BAS提供信息。?最高層為電池堆管理系統(tǒng)BAS，可以完成對電池簇的智能充放電管理，保證各電池簇接入?yún)R流排時電壓的均衡性；對電池組的使用方式進行接收控制，如啟動、停止信號、急停控制、報警輸出等；對電池組以外的系統(tǒng)進行綜合通訊，統(tǒng)一匯總傳輸所有電池簇的信息并接收整船系統(tǒng)的充放電邏輯控制。參數(shù)規(guī)格額定功率200kW交流側(cè)三相三線制AC320V充電時電壓范圍AC320V(-6%~+10%)充電時頻率范圍50Hz(±5%)逆變時電壓范圍AC參數(shù)規(guī)格額定功率200kW交流側(cè)三相三線制AC320V充電時電壓范圍AC320V(-6%~+10%)充電時頻率范圍50Hz(±5%)逆變時電壓范圍AC320V(+2.5%)逆變時頻率范圍50Hz(±1%)額定電流575A短路支撐電流不小于1.6*IN@1s直流側(cè)充電模式DC480~730V（充電交流電壓為AC320V）逆變模式DC520~730V控制電交流電AC220V(-6%~+10%)50Hz(±5%)直流電DC24V(±10%)u控制功能：可在本地柜體上及遠程PMS控制充/放電模式切換、啟動、停機、急停、復位、并網(wǎng)；可實現(xiàn)交流側(cè)預充磁、直流側(cè)預充電、禁止/允許孤島模式、輸出頻率增減、輸出電壓升降功能；u保護功能：輸入欠壓、缺相、輸出過壓、IGBT過熱、過溫保護、短路限流保護等；?提供ModbusTCP通訊協(xié)議/接口與PMS能量管理系統(tǒng)進行通訊交互；?提供ModbusRTU通訊協(xié)議/接口與鋰電池BMS進行u組成：配電柜主要由斷路器、PAC模塊、電池堆管理系統(tǒng)BAS、DC24VUPS、開關電源、熔斷器、按鈕、指示燈等組成。u功能：通過斷路器控制主回路通斷和提供過流保護，為集裝箱內(nèi)空調(diào)、風機、UPS、PCS柜、消防系統(tǒng)、預充回路、照明等提供電源和過流保護，通過PAC模塊協(xié)調(diào)集裝箱內(nèi)各設備工作，內(nèi)置UPS為消防系統(tǒng)、電池系統(tǒng)、PCS等提供后備電源。u消防系統(tǒng)采用通過CCS型式認可的船用七氟丙烷滅火裝置和火災報警控制系統(tǒng)。u設計要求及水力計算：?滅火設計濃度：根據(jù)《純電池動力船舶檢驗指南》第6.3.2.1條規(guī)定：其容量按該處所總?cè)萘康?％進行設計,經(jīng)計算七氟丙烷充裝量20.19kg。?噴放時間：根據(jù)《氣體滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》第3.3.7條規(guī)定：在通訊機房和電子計算機房等防護區(qū)，設計噴放時間不應大于8s；在其它防護區(qū)，設計噴放時間不應大于10s；本系統(tǒng)噴放時間設計為10s。?噴嘴的保護高度和保護半徑：根據(jù)《氣體滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》第3.1.12條規(guī)定：噴頭安裝高度不小于1.5m時，保護半徑不應大于7.5m，本系統(tǒng)噴嘴安裝高度2m左右。?電氣艙、電池艙各配置一個噴嘴，經(jīng)水力計算，噴嘴等效孔口面積不小于0.25cm2，本系統(tǒng)噴嘴孔口為0.50cm2。詳細水力計算見附件。u手動控制消防系統(tǒng)控制：手動控制和機械應急控制。?手動控制：保護區(qū)分電氣艙、電池艙兩個保護區(qū)，各保護區(qū)均設二路獨立探測回路，當監(jiān)測到第一火災信號時，發(fā)出警報，指示火災發(fā)生的部位，提醒工作人員注意；當?shù)诙诽綔y器亦發(fā)出火災信號后，發(fā)出聯(lián)動指令（關閉通風、空調(diào)設備）。由值班人員確認火警后，按下火警控制器面板上的應急啟動按鈕或集裝箱門口緊急釋放按鈕，進入滅火釋放狀態(tài)，自動延時30S（0-30S可調(diào)）啟動氣體瓶組進行滅火氣體釋放,且輸出滅火釋放反饋釋放信號至火警控制器，噴放指示燈亮。當系統(tǒng)進入釋放延時階段后，在延時時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)有異常情況，不需啟動滅火系統(tǒng)進行滅火時，可按下火警控制器面板上的緊急停止按鈕或集裝箱門口的停止按鈕，可停止釋放。?機械應急控制:可以人為打開滅火瓶組啟動氣體的瓶頭閥,立即進行滅火氣體釋放,且輸出滅火釋放反饋釋放信號至火警控制器。66553355222M貝:函4 M貝:函4 序號數(shù)量產(chǎn)品描述11七氟丙烷氣瓶組23DN32直角接頭31DN32三通DN32*25*3241DN32活接52噴頭61DN32直角轉(zhuǎn)接DN32*251根據(jù)集裝箱內(nèi)各設備工作溫度、耐高溫性和重要性不同，對變壓器、電氣元件、電池分級溫度控制，達到節(jié)能目的。u變壓器柜采用散熱風機強制散熱，當PCS柜工作時且采集變壓器柜內(nèi)溫度超過最高工作環(huán)境時，啟動散熱風機。u電氣艙、電池艙溫度控制系統(tǒng)通過空調(diào)實現(xiàn)制冷和加熱。集裝箱內(nèi)部電氣艙配置一臺空調(diào)，通過風管將兩個艙室相連，BMS采集電氣艙、電池艙內(nèi)的溫度和濕度信號，通過控制空調(diào)、進出口風機，確保電池艙內(nèi)的電池設備工作于溫度和濕度的最佳工況，電氣艙內(nèi)溫度和濕度控制在合適的范圍內(nèi)。u可燃氣體探測裝置?電池艙內(nèi)設置獨立的可燃氣體探測裝置。?可燃氣體探測裝置能探測到艙內(nèi)可燃氣體濃度大于其爆炸下限（體積分數(shù)）的20%時，發(fā)出發(fā)出報警，同時啟動應急排風機。?報警信號通過通信上傳給PMS系統(tǒng)。u應急排風機系統(tǒng)?電池艙內(nèi)設置有無火花型應急排風機，能及時排除電池熱失控情況下產(chǎn)生的可燃氣體。?應急排風機與可燃氣體探測裝置進行聯(lián)鎖，當探測到艙室內(nèi)可燃氣體濃度大于其爆炸下限（體積分數(shù)）的20%時，應急排風機會自動啟動，將可燃氣體排出集裝箱。?應急排風機排風量不小于10次/h的換氣次數(shù)。儲能系統(tǒng)內(nèi)部設有獨立的UPS，用于交流電源未接入或斷電時，向重要負載（消防系統(tǒng)、PCS、BMS、可燃氣體探測器、集裝箱管理模塊）提供不間斷DC24V電源。DC24V有兩路電源供電：一路來自直流匯流排,具有三個月以上的超長后備工作時間；一路來自AC380V/DC24VUPS，用于儲能系統(tǒng)的初次啟動，后備工作時間不小于0.5h。以太網(wǎng)1觸摸屏PCS交換機PAC模塊 以太網(wǎng)2RS485-3以太網(wǎng)4以太網(wǎng)3BAS空調(diào)CAN3(監(jiān)控)RS485-1（溫度保護)RS485-2RS485-4以太網(wǎng)5 電池柜1CAN1(監(jiān)控)每個電池包配有電池管理單元BMU，有兩路CAN通信：一路用于電池芯監(jiān)控，另一路用于電池芯高溫保護。BMU將采集到的信息上傳至安裝在高壓箱的電池簇管理單元BCU，BCU再將電池芯監(jiān)控信息集中處理后通過CAN通信，將電池芯高溫保護信息集中處理后通過RS485通信上傳至安裝在配電柜的電池堆管理系統(tǒng)BAS，BAS與以太網(wǎng)1觸摸屏PCS交換機PAC模塊 以太網(wǎng)2RS485-3以太網(wǎng)4以太網(wǎng)3BAS空調(diào)CAN3(監(jiān)控)RS485-1（溫度保護)RS485-2RS485-4以太網(wǎng)5 電池柜1CAN1(監(jiān)控)CAN2(溫度保護)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關BMU電池包1BCU高壓箱BMU電池包16BMU電池包2RS485通信接口,PAC模塊與BAS、觸摸屏、PCS、外部主配電板PMS通過以太網(wǎng)進行信息交互。CAN2(溫度保護)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關BMU電池包1BCU高壓箱BMU電池包16BMU電池包2PAC模塊與物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關、GPS有RS485通信接口。 RS485-5 電池柜2GPSCAN1(監(jiān)控)GPSCAN2(溫度保護)BCUBMUBMUBMU高壓箱電池包