1、0.5MW/1MWh 集装箱储能系统技术方案目录1. 储能的应用-42. 系统概-5-62.1 系统组- -52.2 系统特- -52.3 系统运行原- 63. 系统设-7-143.1 储能变流器(PCS) -7-83.1.1 储能变流器特点- -73.1.2 储能变流器通信方式-83.2 电池管理系统(BMS)-9-103.2.1 BMS 系统架构 -83.2.2 BMS 功能说明 -93.2.3 BMS 电池管理系统构成及功能描述 -103.3 能量管理系统(EMS) -10-113.3.1 设备监控模块- -103.3.2 能量管理模块- -103.3.3 告警管理模块-113.3.4
2、报表管理模块- -113.3.5 安全管理模块- -113.4 监控系统-123.5 消防与空调系统- -123.6 电池成套系统- -12-163.6.1 电芯参数- -123.6.2 电池 PACK 及成簇 -133.6.2 电池组在集装箱内的分布- -153.7 集装箱系统设计要求- -154. 主要设备清单 -161. 储能的应用图 1 储能的应用（1）微电网：储能系统独立或与其他能源配合，给负载供电，主要解决供电可靠性问题。 （2）辅助新能源并网：有效解决弃风弃光，提高经济效益； 减少瞬时功率变化，减少对电网冲击；跟踪计划调度，提高并网可控性； 提高发电预测精度，提升并网友好性。 （
3、3）需求侧响应：对峰谷电价差和补贴有较大依赖，欧美等发达国家已具备盈利模式，以工商业应用为主，户用储能潜力巨大。 （4）电力调频：平均来看，储能调频效果是水电机组的 1.7 倍，是燃气机组的 2.5 倍，是燃煤机组的 20 倍以上。2. 系统概述2.1 系统组成图 2 储能系统拓扑图本系统主要包含：* 储能变流器(PCS)：1 台 500kW 离并网型双向储能变流器，在 0.4KV 交流母线并网，实现能量的双向流动。* 磷酸铁锂电池：采用赣锋 3.2V/86AH 动力电池，4P3S 模组成 240 串 768V 电池簇，单个集装箱 4 簇共约 1.05MWh 能量。 * EMS&BMS：根据上
4、级调度指令完成对储能系统的充放电控制、电池 SOC 信息监测等功能。* 集装箱：1 个 30 英尺集装箱组成一个 0.5MW/1MWh 的储能系统。系统特点（1）本系统主要用于峰谷套利，同时可作为备用电源、避免电力增容及改善电能质量。（2）储能系统具备完善的通讯、监测、管理、控制、预警和保护功能，长时间持续安全运行，可通过上位机对系统运行状态进行检测，具备丰富的数据分析功能。（2）BMS 系统即跟 EMS 系统通信汇报电池组信息，也跟 PCS 采用 RS485 总线直接通信，在 PCS 的配合下完成对电池组的各种监控、保护功能。（3）常规 0.2C 充放电，可离网或并网工作。表 1 系统参数表
5、序号 参数 参数值 备注1 额定功率 0.5MW /2 额定容量 1MWh /3 直流电压范围 600V900V /4 系统平均效率 86% /5 湿度 70%RH /6 防护等级 IP54 /7 耐盐雾性 600h /8 消防系统 七氟丙烷 /9 允许最高海拔 2000m /10 集装箱尺寸 30英尺 高柜2.3 系统运行策略 储能系统接入电网运行，可通 过 储 能 变 流 器 的 PQ 模 式 或 下 垂 模 式 调 度 有 功 无 功 ， 满 足并 网 充 放电 需 求 。 电价峰时段或负荷用电高峰期时段由储能系统给负荷放电，既实现了对电网的削峰填谷作用，又完成了用电高峰期的能量补充。
6、储能变流器 接 受 上 级 电 力 调 度 ， 按 照 峰 、 谷 、 平 时 段 的 智 能 化 控 制 ， 实 现 整 个 储 能 系 统的 充 放 电 管 理 。 储 能 系 统 检 测 到 市 电 异 常 时 控 制 储 能 变 流 器 由 并 网 运 行 模 式 切 换 到 孤 岛 (离 网 )运 行 模 式 。 储 能 变 流 器 离 网 独 立 运 行 时 ， 作 为 主 电 压 源 为 集 装 箱 本 地 负 荷 提 供 稳 定 电 电 压 和 频 率 ，确 保 其 不间 断 供 电 。3. 系统设备介绍3.1 储能变流器（PCS）3.1.1 储能变流器功能（ 2） 电 压 /
7、无 功 调 节 功 能 ， PCS 储 能 装 置 可 根 据 储 能 系 统 运 行 控 制 系 统 控 制 指 令 等 信 号 实 时 跟 踪 调节 无 功 输 出 ， 其 参 数 为 无 功 功 率 、 功 率 因 数 等 参 数 可 由储 能 系 统 运 行 控 制 系 统 远 程 设 定 。（ 3） 离 网 V/F 控 制 功 能 ， PCS 储 能 装 置 在 离 网 模 式 下 ， 具 备 电 压 和 频 率 的 调 节 功 能 ， 能 够 自 动设 定 额 定 电 压 和 额 定 频 率 启 动 和 运 行 ， 也 可 接 收 外 部 电 压 给 定 指 令 和 频 率给 定
8、指 令 进 行 电 压 和 频率 的 调 节 。（ 4） PCS 根 据 负 载 的 大 小 进 行 动 态 调 节 的 相 应 时 间 ： 100ms（ 根 据 客 户 需 求 可 单 独 定 制 ）；（ 5） 保 网 检 测 相 应 时 间 ： 40ms（ 根 据 客 户 需 求 可 单 独 定 制 ）；（ 6） 防 孤 岛 检 测 相 应 时 间 ： 20ms（ 根 据 客 户 需 求 可 单 独 定 制 ）。（ 1） 有 功 功 率 控 制 功 能 ， PCS 储 能 装 置 可 根 据 储 能 系 统 运 行 控 制 系 统 指 令 控 制 其 有 功 功 率 输 出 。为 实 现
9、有 功 功 率 调 节 功 能 ， 电 池 储 能 系 统 能 接 收 并 实 时 跟 踪 执 行储 能 系 统 运 行 控 制 系 统 发 送 的 有功 功 率 控 制 信 号 ， 根 据 储 能 系 统 运 行 控 制 系 统 控 制 指 令 等 信 号 自 动 调 节 有 功 输 出 ， 输 出 有 功 功 率与 设 置 值 偏 差 不 超 过 3%。图 3 500KW 型储能变流器3.1.2 储能变流器通讯方式（1）以太网通讯方案若单台储能变流器通讯，可直接用网线将储能变流器的 RJ45 端口与上位机的 RJ45 端口相连，通过上位机监控系统对储能变流器进行监控。（2）RS485 通讯
10、方案在标准的以太网 MODBUS TCP 通讯的基础上，储能变流器还提供了可选的 RS485 通讯方案,它采用的是 MODBUS RTU 协议，利用 RS485/RS232 转换器与上位机通讯，通过能量管理监控系统对储能变流器进行监控。（3）与 BMS 通讯通讯方案储能变流器可通过上位机监控软件与电池管理单元 BMS 通讯，能够监控蓄电池的状态信息，同时也能够根据蓄电池的状态对蓄电池进行报警及故障保护，提高电池组的安全性。BMS 系统时刻监控着电池的温度、电压、电流信息，BMS 系统与 EMS 系统通信，也与PCS 直接通过 RS485 总线通信实现实时的电池组保护动作。BMS 系统的温度报警
11、措施分三级，初级热管理通过温度采样和继电器控制的直流风扇实现，当检测到电池模组内温度超过限制时集成于电池 pack 内部的 BMS 从控模块会启动风扇散热。第二级热管理信号预警后 BMS 系统会与 PCS 设备联动，限制 PCS 的充放电电流（具体保护协议开放，客户可以提要求更新）或者停止 PCS 的充放电行为。第三级热管理信号预警后 BMS 系统将切断该组电池的直流接触器以保护电池，该组电池对应 PCS 变换器停止工作。3.2 电池管理系统（BMS ）3.2.1 拓扑图储能系统由 1 个 30 英尺加高集装箱组成，每台集装箱储能电池接入 PCS 的直流测，累计由 4 组电池组成 PCS 直流
12、侧的电池单元。储能系统为每个集装箱电池配置 BMS 系统，BMS包括三层架构，分别是 BMU、BCMU 、BAMS。图 4 BMS 拓扑图 3.2.2 BMS 功能说明电池管理系统是由电子电路设备构成的实时监测系统， 有效地监测电池电压、电池电流、电池簇绝缘状态、电 SOC、电池模组及单体状态（电压、电流、温度、SOC 等） ，对电池簇充、放电过程进行安全管理，对可能出现的故障进行报警和应急保护处理，对电池模块及电池簇的运行进行安全和优化控制，保证电池安全、可靠、稳定的运行。3.2.3 BMS电池管理系统构成及功能描述电池管理系统由电池管理单元 ESBMM、电池簇管理单元 ESBCM、电池堆管
13、理单元 ESMU 及其电流、漏电流检测单元组成。BMS 系统具有模拟信号高精度检测及上报，故障 告警、上传和存储，电池保护，参数设置，主动均衡，电池组 SOC 定标和与其它设备信息交互等功能。表 2 BMS 参数表序号 参数 参数值 备注1 工作电源 DC12/24V /2 均衡方式 被动均衡 /3 电压采集精度 0.2% /4 电流采集精度 0.5% /5 温度采集精度 1 /6 绝缘电阻检测精度 5% /7 SOC 偏差 5% /8 电压采集周期 200ms /9 电流采集周期 100ms /10 温度采集周期 100ms /11 电压均衡平衡度 50mv /12 保护 过充、过放、过温、
14、短路 保护定值可设定13 通信方式 以太网、 CAN、RS485 /14 通信协议 modbus /15 控制系统响应时间 200ms 从收到指令到实现指令任务3.3 能量管理系统(EMS)能量管理系统是储能系统的最上层管理系统，主要对储能系统和负荷进行监控，数据分析。基于数据分析结果生成实时调度运行曲线。根据预测调度曲线，制定合理的功率分配。图 5 能量管理 EMS 界面示意图3.3.1 设备监控设备监控是查看系统中设备实时数据的模块，以组态或列表的方式查看设备的实时数据，并可通过该界面对设备进行控制和动态配置。3.3.2 能量管理能量管理模块是根据负荷预测结果，结合运行控制模块实测数据和系
15、统分析模块分析结果，确定储能/负荷的协调优化控制策略。主要包含能量管理、储能调度、负荷预测、购售计划和管理策略.能量管理系统能在并网和离网模式下运行，能实行 24 小时长期预测调度、短期预测调度和实时经济调度，不仅保证用户供电可靠性，还提高了系统的经济性。3.3.3 事件告警系统应支持多级告警（一般告警、重要告警、紧急告警） ，各种告警门限值参数、阈值可设置，各级告警指示灯的颜色和声音报警频率、音量应能根据告警级别自动调整，当告警发生时均应及时自动提示告警，显示告警信息，并提供告警信息的打印功能。告警延时处理，系统应具有告警延时和告警恢复延时设置功能，告警延时时间可由用户设定。在告警延时范围内
16、告警消除时，将不上送告警；在告警恢复延时范围内告警再次产生时，将不产生告警恢复信息。3.3.4 报表管理提供查询、统计、整理和打印有关设备数据统计功能，以及实现基础报表软件的管理。监控管理系统具有将各类历史监测数据、告警数据和操作记录等（以下简称性能数据）保存在系统数据库或外置存储器的功能。监控管理系统应能以直观的形式对性能数据进行显示，并能对收集的各性能数据进行分析，检测异常状态。统计和分析结果应能以报表、曲线图、直方图和饼状图等方式显示。监控管理系统应能定期提供被监控对象的性能数据报告，应能产生规定的各种统计资料、图表、日志等，并能够打印。3.3.5 安全管理监控管理系统应具有系统操作权限
17、的划分和配置功能，系统管理员可增删下级各级操作人员并根据需求分配适当的权限。当操作人员取得相应权限时，方可进行相应操作。3.4 监控系统监控系统采用市场成熟的多路视频安全监控完整覆盖集装箱内操作空间与重点设备观察间，支持不小于 15 天的视频数据。监控系统要对集装箱内的电池系统进行消防、温湿度、烟雾等监控，并根据情况进行相应的声光报警。图 6 监控拓扑3.5 消防与空调系统集装箱柜内分为设备舱和电池舱两部分。电池舱采用空调制冷，相应消防措施为无管网七氟丙烷自动灭火系统；设备舱为强制风冷，配备常规干粉灭火器。七氟丙烷是无色、无味、无污染气体，且不导电、不含水，不会对用电设备造成伤害，灭火效率高、
18、速度快。3.6 电池成套系统3.6.1 电芯主要参数表 3 86AH 电芯参数表图 7 86AH 电芯尺寸3.6.2 电池 PACK 及成簇表 4 电池 PACK 及成簇（单个集装箱）类型 型号/参数 最低电压 最高电压 额定电压能量kwh数量电芯 86AH 2.8 3.6 3.2 0.275 3840模组 4P3S 8.4 10.8 9.6 3.3 320电池箱 4P6S 16.8 21.6 19.2 6.6 160电池簇 4P240S 672 864 768 264.1 4系统 4P240S*4 672 864 768 1056.7 1X40=图 8 PACK 成簇3.6.3 电池组在集装
19、箱内的分布本项目采用 30 英尺加高型集装箱，中间通过隔热层分为配电室与电池室，其中电池室包含电池架、消防柜、BMS 控制柜、空调与照明、烟感等。配电室含室 1 台 500KW PCS、EMS配电柜、消防控制室等。图 9 集装箱内分布图 3.7 集装箱系统设计要求（1）集装箱内每个舱内至少配置 1 盏应急照明灯，一旦系统断电，箱式储能系统内的应急照明灯立即投入使用。日常运维门上方设置防护等级不低于 IP54 的夜间照明设备，该夜间照明设备通过配电柜内部的单组配电断路器独立供电，断路器可以手动关闭。（2）集装箱提供焊接固定方式。焊接点与整个集装箱系统的非功能性导电导体可靠连通，同时，集装箱以铜排
20、的形式向用户提供 2 个符合相关标准要求的接地点，接地点与整个箱式储能系统的非功能性导电导体形成可靠的等电位连接。（3）集装箱箱顶配置连接可靠的高质量防雷系统，防雷系统通过接地扁钢或接地圆钢连接至集装箱系统给用户提供的 2 个的接地铜排上，接地系统中导体的有效截面积不小250mm。（4）集装箱系统具备良好的防腐、防火、防水、防尘（防风沙） 、防震、防紫外线等功能，保证集装箱系统 20 年内不会因腐蚀、防火、防水、防尘和紫外线等因素出现故障。主要设备清单表 5 主要设备清单序号 名称 数量 品牌 备注1 电芯数量 3840 个 XX 单体 3.2V/86Ah2 电池管理系统 BMS 1 套 / /3 500KWPCS 1 台 / 或 250KW 机型4 BMS 控制柜 1 个 / /5 电池架 8 个 / /6 30 英尺集装箱 1 个 / 加高型7 能量管理系统 EMS 1 套 / 或集成为 1 套8 配电柜 1 个 / /
