1、国 外 某 大 型 智 能 微 电 网 项 目电 池 及 电 池 管 理 系 统 方 案（ 25.5MWh 储 能 ）深 圳 蓝 锂 科 技 有 限 公 司二 一 七 年 一 月一 、 电 池 及 电 池 管 理 系 统 方 案 设 计 概 要众 所 周 知 ， 在 储 能 项 目 中 ， 电 池 管 理 的 最 重 要 意 义 在 于 提 高 串 联 电 池 组 的 循环 寿 命 。 在 一 般 应 用 中 ， 串 联 电 池 组 的 寿 命 不 到 单 体 电 池 寿 命 的 一 半 。 本 项 目 串联 数 量 高 达 4 2 5 串 ， 其 中 任 意 一 个 电 池 损 坏 将 影
2、响 整 组 电 池 输 出 容 量 ， 同 时 将 同组 其 他 电 池 带 坏 。 电 池 的 不 均 衡 性 也 是 客 观 存 在 的 ， 这 种 不 均 衡 性 也 会 导 致 成 组电 池 特 性 变 差 。 以 上 现 象 出 现 后 ， 都 会 形 成 恶 性 循 环 ， 导 致 成 组 串 联 电 池 实 际 循环 寿 命 的 大 大 下 降 。本 方 案 的 设 计 主 要 技 术 特 点 ：1) 监 测 到 系 统 中 每 一 节 电 池 的 电 压 、 电 流 、 SOC、 SOH 及 温 度 ， 并 通 过 系 统 软件 自 动 找 出 落 后 电 池 与 故 障 电
3、池 ， 在 单 体 电 池 小 于 同 组 电 池 平 均 值 的 90%（ 可 设 置 ） 时 ， 给 出 维 护 建 议 ， 小 于 80%时 ， 给 出 更 换 建 议 。2) 选 用 最 优 质 品 牌 电 池 供 应 商 ， 降 低 单 体 电 池 的 不 一 致 性 。3) 提 供 一 定 的 均 衡 电 流 ， 降 低 浮 充 阶 段 由 于 电 池 一 致 性 导 致 的 不 均 衡 充 电 。4) 全 自 动 化 管 理 模 式 ， 通 过 一 套 系 统 、 一 个 屏 幕 管 理 所 有 8500 只 电 池 ， 故 障及 落 后 电 池 自 动 检 出 ， 大 大 降
4、低 对 维 护 人 员 的 技 术 要 求 。5) 每 组 电 池 设 置 中 控 模 块 ， 提 供 7 吋 显 示 屏 显 示 电 池 状 况 及 故 障 位 置 ， 为 电 池组 脱 离 母 线 后 的 维 修 维 护 提 供 方 便 。6) 支 持 远 程 监 控系 统 分 为 3 级 架 构 ： BMU单 元负 责 电 池 模 组 （ 16 个 电 池 ） 的 检 测 与 均 衡 中 控 模 块 负 责 电 池 组 （ 16x26+9=425 只 电 池 ） 27 个 BMU 单 元 的 数 据 收 集 、整 理 、 计 算 、 控制 ， 负 责 与 PCS和 总 控 台 交 换 数
5、 据 及 控 制 命 令 。 总 控 台 由 一 台 服 务 器 及 交 换 机 和 系 统 软 件 组 成 ， 负 责 收 集 20 个 中 控 模 块（ 8500 只 电 池 ）的 数 据 ， 根 据 大 数 据 的 处 理 结 果 ， 形 成 警 告 、 报 警 、 维 护 等 命 令 。负 责 与 上 级 系 统交 换 数 据 ， 提 供 远 程 监 控 模 式 。二 、 系 统 原 理 框 图2 5 .5 MWh 储 能 电 池 组 、 5 MW 储 能 逆 变 器 及 升 压 变 系 统 组 成 的 2 0 KV 主 干 电 网 原 理 框 图储 能 电 池 计 划 采 用 铅 炭
6、 电 池 ， 规 格 为 2 V/1 5 0 0 Ah， 每 4 2 5 节 蓄 电 池 串 联 组 成系 统 电 压 为 DC8 5 0 V 的 蓄 电 池 组 ， 单 组 蓄 电 池 组 储 存 电 能 为 1 .2 7 5 MWh， 本 项 目共 2 0 组 蓄 电 池 组 共 2 5 .5 MWh。直 流 配 电 ：两 组 蓄 电 池 组 出 线 接 入 1 台 直 流 配 电 柜 ， 在 直 流 配 电 柜 的 直 流 母 线 上 汇 流 ，直 流 配 电 柜 出 线 接 入 1 台 1 MW 储 能 逆 变 器 。储 能 逆 变 器 ：储 能 逆 变 器 可 双 向 运 行 ： 通
7、 过 整 流 器 对 输 入 电 源 进 行 AC/DC 变 换 给 电 池 充 电 ，电 池 放 电 时 通 过 整 流 器 进 行 DC/AC变 换 给 电 网 提 供 能 量 。项 目 配 置 了 1 0 台 储 能 逆 变 器 ， 接 线 方 案 如 下 ：共 1 0 台 储 能 逆 变 器 ， 每 2 台 出 线 分 别 接 入 一 台 双 分 裂 升 压 变 压 器 将 逆 变 器输 出 AC5 4 0 V 升 压 至 2 0 KV， 在 升 压 变 高 压 侧 汇 集 接 入 本 站 2 0 KV 母 线 。2.1 电 池 管 理 系 统 BMS 原 理 图2.2 电 池 组 内
8、 部 管 理 系 统 原 理 图三 、 BMU电 池 管 理 单 元BMU 主 要 提 供 电 池 电 压 监 控 及 报 警 ， 电 池 组 温 度 监 控 及 报 警 ， 电 池 电 量 均 衡 等功 能 。 BMU 负 责 监 控 1 5 节 或 1 6 节 串 联 电 池 单 元 ， 根 据 电 池 组 成 方 式 不 同 ， 被监 控 电 池 单 元 可 以 是 一 个 大 容 量 电 池 单 体 ， 也 可 以 是 多 个 中 小 容 量 电 池 并 联 的 组合 体 。3.1、 BMU 外 观 图蓝 锂 BMU 外 观 图3.2、 BMU 规 格 参 数BMU 型 号 LS1 5
9、 /1 6 BMU电 池 规 格 磷 酸 铁 锂 、 三 元 锂 、 锰 酸 锂 、 钛 酸 锂 、 铅 酸 、 铅 炭 电 池电 池 串 数 1 5 节 /1 6 节供 电 由 BMS 控 制 柜 1 2 VDC 电 源 供 电 ,电 池 模 块 机 箱 散 热 风 扇 由 BMU 从 本 模 块取 电均 衡 类 型 电 阻 被 动 式 均 衡均 衡 电 流 3 0 0 mA温 度 采 样 检 测 点 数 1 -8 点检 测 精 度 2 检 测 范 围 -4 0 1 0 0 电 压 采 样 精度 检 测 精 度 1 0 mV检 测 范 围 0 4 .5 V自 耗 电 充 电 模 式 5 mA
10、放 电 模 式 5 mA静 置 模 式 1 mA通 信 要 求 CAN2 .0 B、 RS4 8 5四 、 中 控 模 块BMS 板 与 电 源 模 块 、 控 制 电 路 、 通 信 电 路 、 电 流 检 测 等 设 备 构 成 独 立 的 中 控模 块 ， 带 有 7 吋 独 立 显 示 屏 ， 便 于 安 装 维 护 与 调 试 。 机 箱 为 4 U 标 准 设 计 ， 嵌 入机 柜 安 装 或 独 立 安 装 。BMS 电 池 组 管 理 系 统 （ Battery Management System） 负 责 管 理 一 个 成 组 电池 模 块 串 （ 2 -3 2 只 ） ，
11、 负 责 与 PCS 交 换 能 量 与 控 制 信 息 。4.1 中 控 模 块 图 片 (不 含 断 路 器 开 关 )蓝 锂 中 控 模 块 外 观 图4.2 BMS板 图 片蓝 锂 BMS 芯 片 外 观4.3 BMS板 规 格 参 数4.4 BMS板 主 机 接 口 定 义BMS 板 型 号 LS-BMS1 5 /1 6最 大 BMU 管 理 数 3 2 个电 流 采 样 范 围 2 0 0 A（ 1 0 0 A1 5 0 0 A 可 选 ）电 流 采 样 精 度 1 %电 流 采 样 周 期 1 0 0 mS通 信 接 口 RS4 8 5 x1 、 CANx2 、 ETHERNET
12、x1BMS 供 电 1 2 VDC， 高 压 隔 离 电 源BMS 功 耗 3 W接 口 接 口 描 述 功 能 描 述 线 束 定 义CAN1 5 0 0 Kbps BMS 通 过 CAN 总 线 与 下 辖BMU 通 信 ， 轮 询 电 池 组 电 压 和温 度 信 息 , 同 时 能 及 时 接 收BMU 上 报 的 告 警 信 息 屏 蔽 差 分 双 绞线 ， 1 KV 绝 缘 ,使 用 Open5 接口CAN2 5 0 0 Kbps BMS 板 通 过 CAN 总 线 与 PCS 通 信交 换 控 制 命 令 与 数 据 也 可 用 于 与BMSS(总 控 模 块 ) 通 信 ， 上
13、 报 电 池 组电 压 和 温 度 信 息 ,电 流 信 息 ,各 种 告警 信 息 ,同 时 接 收 BMSS 下 发 的 各 种配 置 命 令 . 屏 蔽 差 分 双 绞 线 ，1 KV 绝 缘 ， 使 用Open5 接 口RS4 8 5 9 .6 1 1 5 .2 Kbps 与 PCS 通 信 交 换 控 制 命 令 与 数 据 屏 蔽 差 分 双 绞 线 ，1 KV 绝 缘ETHERNET 网 线 用 于 与 BMSS(总 控 模 块 ) 通 信 ， 上 报电 池 组 电 压 和 温 度 信 息 ,电 流 信 息 ,各 种 告 警 信 息 ,同 时 接 收 BMSS 下 发 的 各 种
14、 配 置 命 屏 蔽 差 分 双 绞 线 ，1 KV 绝 缘BMS 电 源 线 2 芯 连 线 ， 1 2 VDC电 源 ， 与 电 池 组 直流 隔 离 。 为 BMS 提 供 电 源 最 小 1 mm2 铜 芯线 ， 1 KV 绝 缘4.5系 统 技 术 指 标 及 功 能 介 绍系 统 技 术 指 标BMS 技 术 指 标 表运 行 环 境 参 数 海 拔 高 度 4 5 0 0 m安 装 地 点 室 内工 作 温 度 范 围 -2 0 -5 5 工 作 温 度 范 围 1 0 % 9 0 %RH,无 凝 露4 .6 系 统 功 能 介 绍系 统 特 点 ：1 ) 均 衡 功 能 ， 防
15、 止 电 池 芯 之 间 的 不 平 衡 现 象 ， 维 护 电 池 组 容 量 ， 延 长 电 池 组 寿命 ；2 ) 单 体 电 池 电 压 检 测 ， 提 供 准 确 过 充 过 放 保 护 电 压 测 量 ， 同 时 为 均 衡 控 制 策 略 提供 可 靠 依 据 ；3 ) 单 电 池 组 内 多 点 温 度 采 集 ， 严 密 监 控 电 池 温 度 场 不 均 匀 性 ， 提 高 电 池 组 寿 命 ；4) 针 对 每 个 电 池 组 串 进 行 分 布 式 SOC 估 量 ， 支 持 针 对 每 个 电 池 组 串 的 功 率 控制 ， 有 效 的 提 高 电 池 系 统 单
16、元 的 可 用 容 量 和 使 用 寿 命 ；5 ) 高 精 度 电 流 检 测 ， 为 精 确 SOC 估 计 算 法 提 供 基 础 ， 同 时 有 效 防 止 充 放 电 电 流序 号 项 目 技 术 指 标 备 注1 工 作 电 源 DC2 0 0 -1 0 0 0 V 可 选 配 低 压 输入 模 块2 单 装 置 功 耗 1 .5 W 单 个 BMS3 单 体 电 池 电 压 采 集 精 度 1 0 mV4 单 体 电 池 温 度 采 集 精 度 2 5 电 流 采 集 精 度 1 % 霍 尔 传 感 器6 电 压 采 集 周 期 2 0 0 ms7 温 度 采 集 周 期 2 0
17、 0 ms8 电 流 采 集 周 期 2 0 0 ms9 有 无 均 衡 电 流 有 被 动 式 均 衡1 0 两 次 SOC 测 量 误 差 1 0 %1 1 保 护 包 括 过 充 、 过 放 超 温 、 短 路 等 保 护1 2 BMS内 部 通 信 方 式 CAN2 .0 （ RS4 8 5 可 选 ）1 3 与 PCS 通 信 方 式 CAN、 RS4 8 5 （ Modbus rtu）1 4 与 监 控 后 台 通 信 方 式 Ethernet（ Modbus tcp）1 5 事 件 记 录 存 储 1 0 0 0 0 条1 6 历 史 数 据 存 储 3 0 天过 大 ， 损 伤
18、 电 池 寿 命 ；6 ) 三 层 模 块 化 结 构 ， 扩 展 性 强 ， 灵 活 应 对 不 同 电 池 组 串 电 压 需 求 及 电 池 系 统 单 元容 量 需 求 ；7 ) 系 统 内 部 数 据 传 输 采 用 CAN2 .0 高 速 总 线 ， 数 据 信 息 反 馈 高 效 及 时 ；8 ) 提 供 多 路 高 速 通 信 接 口 与 外 围 设 备 互 联 ， 包 括 LCD,以 太 网 ， RS4 8 5 ， CAN 等 。本 系 统 主 要 功 能 列 表 如 下 ：1 ) 电 池 模 拟 量 高 精 度 监 测 及 上 报 功 能 包 括 电 池 组 串 实 时 电
19、 压 检 测 ， 电 池 组串 充 放 电 电 流 检 测 ， 单 体 电 池 端 电 压 检 测 ， 电 池 组 多 点 温 度 检 测 ， 电 池 组 串漏 电 监 测 。2 ) 电 池 系 统 运 行 报 警 、 报 警 本 地 显 示 及 上 报 功 能 包 括 电 池 系 统 过 压 告 警 ，电 池 系 统 欠 压 告 警 ， 电 池 系 统 过 流 告 警 ， 电 池 系 统 高 温 告 警 ， 电 池 系 统 低 温告 警 ， 电 池 系 统 漏 电 告 警 ， 电 池 管 理 系 统 通 信 异 常 告 警 ， 电 池 管 理 系 统 内 部异 常 告 警 。3 ) 电 池
20、系 统 保 护 功 能 电 池 管 理 系 统 在 电 池 系 统 出 现 电 压 、 电 流 、 温 度 等 模拟 量 出 现 超 过 安 全 保 护 门 限 的 情 况 时 ， 将 与 PCS 及 上 级 管 理 软 件 交 换 命 令 对问 题 电 池 组 进 行 故 障 隔 离 ， 将 问 题 电 池 组 退 出 运 行 ， 同 时 上 报 保 护 信 息 ， 并在 本 地 进 行 显 示 。4 ) 自 诊 断 功 能 本 电 池 管 理 系 统 具 备 自 诊 断 功 能 ， 在 电 池 管 理 系 统 内 部 通 信或 与 外 部 通 信 出 现 中 断 故 障 时 ， 能 够 上
21、 报 通 信 中 断 告 警 ； 另 外 ， 针 对 模 拟量 采 集 异 常 等 其 他 异 常 也 具 备 故 障 自 诊 断 、 本 地 显 示 和 上 报 就 地 监 测 系 统 的功 能 。5 ) 均 衡 功 能 本 电 池 管 理 系 统 具 备 均 衡 功 能 ， 通 过 高 效 的 均 衡 策 略 能 够 很 好得 维 护 电 池 组 的 一 致 性 。6 ) 运 行 参 数 设 定 功 能 本 电 池 管 理 系 统 提 供 本 地 和 远 程 两 种 方 式 对 电 池 管 理系 统 的 各 项 运 行 参 数 进 行 修 改 ， 并 提 供 修 改 授 权 密 码 验 证
22、 功 能 。 本 地 参 数 修改 在 电 池 管 理 系 统 本 地 触 摸 屏 上 完 成 ， 远 程 参 数 修 改 可 通 过 光 纤 以 太 网 通 信完 成 ， 电 池 管 理 系 统 提 供 参 数 修 改 使 用 的 通 信 规 约 及 命 令 字 格 式 。 参 数 设定 项 目 包 括 ： 单 体 电 池 充 电 上 限 电 压 单 体 电 池 放 电 下 限 电 压 电 池 运 行 最 高 温 度 电 池 运 行 最 低 温 度 电 池 组 串 过 流 门 限 电 池 组 串 短 路 保 护 门 限 电 池 短 时 温 升 过 快 门 限 本 地 运 行 状 态 显 示
23、功 能7 ) 本 电 池 管 理 系 统 能 够 在 本 地 对 电 池 系 统 的 各 项 运 行 状 态 进 行 显 示 ， 包 括 ： 系 统 运 行 状 态 显 示 电 池 单 体 电 压 /温 度 查 询 及 显 示 电 池 组 电 压 /温 度 查 询 及 显 示 电 池 组 串 电 流 /SOC/SOH查 询 及 显 示 告 警 信 息 显 示 保 护 信 息 显 示 其 他 异 常 信 息 显 示 事 件 及 历 史 数 据 记 录 功 能8 ) 本 电 池 管 理 系 统 能 够 在 本 地 对 电 池 系 统 的 各 项 事 件 及 历 史 数 据 进 行 存 储 ， 记录
24、 超 过 1 0 0 0 0 条 事 件 及 最 少 3 0 天 的 历 史 数 据 。9 ) 电 池 系 统 容 量 标 定 及 SOC 标 定 本 电 池 管 理 系 统 系 统 能 够 在 PCS 的 配 合 下 进行 电 池 组 的 全 充 全 放 ， 完 成 电 池 系 统 容 量 标 定 以 及 SOC 标 定 的 功 能 。五 、 总 控 台 及 软 件 界 面a.系 统 图b.软 件 界 面六 、 电 池 参 数 及 安 装a.电 池 参 数见 附 件 一 ： 铅 碳 2V1500AH 规 格 书 .pdfb.电 池 安 装 方 式 电 池 安 装 示 意 图2 V1 5 0 0 AH 电 池 安 装 图电 池 架 重 量 2 1 6 kg， 不 含 金 属 配 件 和 电 池 ； 电 池 架 和 电 池 重 1 4 1 6 kg。电 池 架 安 装
