200MW400MW锂电储能系统设计方案储能系统部分

12 1.5.3.储能协调控制系统CCS 3明显加快，已经呈现出高比例可再生能源、高比例电力电子器件、高比例外来电“三高”电力系统特征，能源电力安全、绿色、经济发展面临的各是保障XX能源电力安全供应、清洁能源高效消纳和电网安全稳定运行的必4最成熟的技术是抽水蓄能。除抽水蓄能外，尚没容量大、寿命长、运行费用低的优点。抽水蓄能电站单位投资在压缩空气储能具有容量大、连续工作时间长、寿命长等优点，全生命周期内的度电成本低于大部分电化学储能，具有良好的经济性，但大型压缩空气储能系统一般需要利用盐穴、矿坑等特殊地理条件建设储气室。美国、德国均有百兆瓦级压缩空气储能电站投入商业运营，国内常州金坛飞轮储能具有瞬时功率大、能量转换效率高、寿命长等优点，但其存储能量较小，持续放电时间仅在分钟级，同时存在自放电率高的问题，停超级电容器、超导储能等电磁型储能具有瞬时功率大、响应速度快、寿命长等优点，但其持续放电时间很短，一般不超过数分钟，比较适用于功率型应用，如应对瞬时电压跌落、瞬时断电供电等。目前电磁储能成本5电化学储能具有设备机动性好、响应速度快、能量密度高和循环效率高等技术优势，是目前各国储能产业研发创新的重点领域和主要增长点。电化学储能技术主要包括铅蓄（铅炭）电池、锂离子电池、液流电池和钠硫电池，其中铅炭电池、锂离子电池发展较快，有望率先带动电化学储能铅蓄电池是使用最广泛的蓄电池储能技术，具有价格低廉、安全可靠等优点，但由于能量密度低、寿命短和不可深度放电等因低，短期性价比优势明显。但是铅炭电池放电深度一般在），6胶体电池属于铅酸蓄电池的一种发展分类，最简单的做法，是在硫酸中添加胶凝剂，使硫酸电液变为胶态。电液呈胶态的电池通常称之为胶体缺点是：胶体电池存在热失控现象，在北方用得要多些。胶体电池相对普通铅酸电池价格较贵，且维护较困难，在温度较高时易产生热失控现象，7装机容量约占总容量的65%，国内的张北风光储站、江苏、XX、山东储能等项目，也都将锂电储能作为重点技术路线发展。领域应用较为广泛的磷酸铁锂电池为例，2014500-6000元/kWh左右，2015年后最低可至2000-3000元/kWh，离子电池容量下降到80%时须退役，但此时仍具池技术。全钒液流电池循环次数超过1万次，系统且容量可在线恢复。全钒液流电池技术的主要缺点8成本是铅炭、锂离子电池的2-4倍，造成初数是铅炭、锂离子电池的2-3倍，单次循环的度相比也具有一定的竞争力；能量转换效率较低，在钠硫电池可实现较高的储能容量，电池运行稳定，维护量非常少环寿命可达4000余次，并且已经有不低于10年以上的业绩实证。但钠硫电池在国外应用较为成熟，在全球范围内已建成2储能电站，其规模仅次于锂离子电池。日本NGK公司9三元锂电池正极材料的分解温度在200℃左右，的分解温度在700℃左右。实验室测试环境下短路磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固，难以分解，即便磷酸铁锂具有严格的生产工艺要求及质量检测要求。电池在无尘车间内生产，生产线为全自动产线，对每个工序都进行全程监控统。质量部门对每批次都需进行抽样检测，而针刺检测是众最为直观验证磷酸铁锂电池安全可靠性实验。将针直接刺入时电池发生内部短路，而发生内部短路的情况下，磷酸铁锂新能源客车安全技术管理规定测试要求及标准以磷酸铁锂测试验证指标，尤其在热失控及热失控管理方面的实验要求也酸铁锂电池符合要求。公共设施首重安全，公共汽车等尤为严格要求，仅仅只有磷酸铁锂电池满足其要求。世博会期间，人流量高万多人，且在夏天高温情况下，磷酸铁锂电池大巴满足运载要一例因磷酸铁锂电池引起安全事故，磷酸铁锂电池在如此恶劣相应的能量监控与测控保护单元集成而成。电部结构设计，先进的电池生产工艺，并配置配置在电源交流侧的储能系统也可以称之为交流侧储能系统。该配置方案可在现有电站进行升级安装，形成站内储能系统。这种模式克服了直系统可靠性包括了成熟性、容错性、易恢复性和安全性四个方面。成熟性是指系统为避免由本身存在的故障而导致失效的能力。本项目的软硬件配置应符合低失效度、低故障度和高有效度的要求。容错性是指在出现故障或违反规定接口的情况下，系统维持规定性能级别的能力。本项目的软硬件配置应符合高防死度和高防错度的要求。易恢复性是指在失效发生的情况下，系统重建规定的性能级别和恢复直接受影响的数据的能力。安全性是指电化学储能电站应具备模块级安全分断和簇级均流控制等安全防护功能，应具备电芯内短路检测。本项目的软硬件配置应符合高重用度和系统选用的软硬件方案要充分结合中国业务特点和电池储能电站系统架构现状，在保证系统可靠性和可用性的前提下，最大程度的达到实用、好用的目的，实现界面友好、操作直观、功能贴合实际、系统响应迅速、部署方便、运行稳定等特性，促进用户运行操作更加便利，提高运行工作节约投资的需要，优先选用功能价格比高和性能价格比高的软硬件产品。根据目前储能市场的主要应用技术路线同时结合XX电网侧储能的情况该方案电池通过2并240串组成电池簇，直流侧电压范围为672V~864V，多个电池簇并联后接入PCS进行交直流变换，该方案技术成熟，国内应用案例较多，目前江苏、河南、青海等地区均有大量应用，设计、生产、检验标准完善，大部分厂家均能满足要求，其缺点在于运行效率已达瓶颈，难以进一步提升；能量密度与功率密度相对较低，标），高压级联方案由于没有变压器，其效率相对其他方案要略高，系统成本相对有所降低；但该方案目前国内应用案例较少（二期工程邵阳磨石变虽有应用，但并未正式投入使用，应用效果未知），系统的成熟度仍需市场检验，且市场上知名的大厂家不多，招标可供选择范围小，其存在的问桥储能系统将电池组直接接在H桥的直流侧，每个H桥的电池组都是与单相系统交换能量，根据瞬时功率守恒定律，单相交流系统的能量交换会导用多个H桥串联并入高压系统，每组电池直接与各级H桥相连，它们均处于高压侧悬浮电位的状态，对各组电池之间以及电池组和地之间的绝缘要此外，由于电池组与H桥连接的直流电缆也处于高压侧的悬浮电位，如何在保证电气绝缘的前提下，合理设计和分配大量的低压直流电缆也是工程设计中需要考虑的问题，将电池组与H桥就近配置虽然可以缩短直流电缆长度，但对安全空间的要求较高，且单个电池组出现安全问题，可能威胁整个级联型H桥储能系统的运行稳定。而传统的储能系统结构并不存池组的适应能力有限，当H桥直流侧端电压不一致性到达一定范围时，会影响整个级联型H桥储能系统的正常工作。4）级联型H桥储能系统大量悬浮电位的电池组及其直流电缆可能会带来共模谐振问题。由于级联型H桥储能系统电池组不可避免地造成电池组、直流电缆和地之间的寄生电容，形成共模谐振电致电池SOC一致性，出现木桶效应。为此，级联型储能需要主动地对H桥及相间H桥的电池组SOC进行均衡控制，保证各H桥电池组SOC尽而传统的储能系统结构控制结构简单，荷电状态主要是作为功率输出的约束条件，并不参与到控制计算中，降低了该方案借鉴了光伏系统的组串式方案，每簇电池均配置了PCS，可减少多簇并联后存在的环流问题，能精确控制每簇的充放电，可以实现不同簇间电池混用，布置方式灵活，尤其是华为公司推出的“但该模式由于PCS设备增多，系统成本有所增加且系统效率与其他方案相比有所降低，另，该方案采用多PCS并联，协调控制难度增加，存在不均衡性，容量不能全部利3.15元/Wh.年年继应绩时量根据上述分析，结合国内外应用案例分析，直流1000V系统是目前国内储能技术比较成熟的，应用案例也比较多，安全性比较高，但运行效率化方案技术思路是比较新颖的，尤其是华为公司推出的“一包一优化，一簇一管理”的思路，也将会成为未来众多集成商研究的方向，但其型式试验尚未完成，其他生产厂家中知名品牌较少。直流1500V系统在国外应用比较多，国内也有部分项目进行了应用，技术相对成熟，安全性比较高，是目综合以上分析比较，结合XX省电网侧储能的运行情况，针对1500V高压系统具有能量密度高，节省用地面积的优点，同时结合本工程本着节储能系统应配置灵活，可扩容性好，另外系统的建设周期要短，没有过多的特殊要求。储能电池容易实现多方式组合，可满足较高的工作电压储能电池的循环寿命对于系统的可靠运行有重要影响。储能电池循环寿命长可减少电池的更换，对于节约运行成本，提高系统的经济性有重大下，循环寿命在6000次以上。由于电网的特殊性，运行安全作为电网运行需考虑首要问题，安全性不高的设备不能进入电网。储能系统的目的就是保证电力系统安全、高效、稳定运行，只有安全性高的储能系统才能满足要求。要求储能电池在极限情况下，即使发生故障也在受控范围，不应系统效率受到影响，而提高储能系统在存储过程中的能量转化率将有助于提高系统的整体效率。另外，电池充放电效率的高低也会影响到系统的成6、不得选用梯次利用电池和生产日期超过00无无无从运营和维护成本来看，钒液流电池需要泵进行流体控制，增加了运营的成本，锂电池和铅炭维护成本较低。从度电成本（项目周期内的成本度电成本相当，但铅酸（炭）电池不宜深充深放，且放电倍率低，循环寿命较低。全钒液流电池优势在于其安全性，但是占地面积大，后期维护繁磷酸铁锂电池依据外壳封装型式不同，主要有方形铝壳和软包铝塑膜和硬包圆柱三种类型。三者内部组成（正极、负极、隔膜、电解液）相差综上所述，磷酸铁锂电池软包结构和硬包结构各有优缺点，电池质量更多的是取决于材料和制作工艺好坏，本工程推荐选用目前大规模储能电大容量储能项目单芯电池宜选择容量相对大的电池，一方面可提高功率密度，减少占地；另一方面减少电池的串并联回路数，减少木桶效应带展趋势，在本工程后续阶段开展时也将依据电池技术的发展态势，继续优化本可研报告中电池系统设备选型、拓扑成组集成等。典型大容量电芯基123456>6000次789步入式方案同等单位面积条件下布置容量较少，检修人员可进入舱内对设备进行运维检修，不受天气因素限制，舱内检修方便，但安全系数方非步入式方案较步入式方案电池舱体外形尺寸较小，同等单位面积条件下布置容量较多，总体布置方案较步入式方案要相对节省用地，同时非步入式方案检修设备时人员不用进入舱内，在室外即可进行，能有效提升运维人员的运维安全性，但运维检修时受天气影响较大，同时对舱体、电12运维人员需要舱内操作，需设置可靠的安全疏散措3求受环境影响，需要设置可移动检修棚，同时对电池模组4本综合比较来看，步入式和非步入式各有优缺点，考虑到运维检修的安全和方便性，同时本着节省用地的原则，本工程建议推荐采用非步入式布和地震条件下预制舱及其内部设备的机械强度满足要求，不出现变形、功应支持CAN、MODBUS、TCP/IP、IEC61850通信，配合监控系统功功率应在《GB/T36547-2018电化学储能系统接入电网技术规定》图7发生谐振现象，谐波应满足电网要求，维持电网稳定，并提供相关证明材），1234-30℃~5671度23456根据上述分析，建议本工程选用1000kW及以上升压变压器采用三相双绕组，户内干式变压器。变比：35±2×电池管理系统(BatteryManagementSystem,BMS)是电池储能系统的核心子系统之一，负责监控电池储能单元内各电池的运行状态，保障储能护控制策略实现对储能电池本体的有效管控，保证整个电池储能单元的安每个储能电池组（2.5MW/5MWh）部急停信号，高压控制盒内开关的状态量，能输出故障和运行状态，二级压、欠压、过流、绝缘等均需具备告警和二级故障保护；电池簇需配置短本地对电池系统的各项事件及历史关键变化数据进行存储，记录数据不低％，％，温度采样分辨率应不大于1℃,测量误差不大于±2℃,采样周期不大2)计算要求：BMS应能够估算电池的荷电状态，充电、放电电能量值(Wh)，最大充电电流，最大放电电流等状态参数，且具有掉电保持功能，电池管理系统应具备自诊断功能，对电池管理系统与外界通信中断，电池管理系统内部通信异常，模拟量采集异常等故障进行自诊断，并能够6)管理功能BMS应能对充放电进行有效管理，确保充放电过程中不发生电池过充电、过放电，以防止发生充放电电流和温度超过允许值，主要功能应符合7)统计功能8)通信功能9)对时功能BMS应具备对时功能，能接受IRIG-B(DC)码对时或者NTP网络对时。BMS应具备良好的可靠性与可用率，平均故障间隔时间不11)运行参数设置功能电池管理系统运行各项参数应能通过本地和远程两种方式在电池管理系统或储能电站监控系统进行修改，并有通过密码进行权限认证功能。当12)操作权限管理功能13)事件记录功能应精确到秒。事件记录应具有掉电保持功能。每个报警记录应包含报警参14)远程、就地操作BMS应具备远程及就地切断直流断路器或接触器的能力，BMS应符合GB/T17626.2规定严酷等级为三级静电放电抗扰度、于表征储能电站实际能量，由于能量具有实际的物理意义且不能突变，则储能电站安全隐患排查整治的紧急通知》及本体相关采集数据（按照XX电网已有电科院验收认可项目数据点和采集频），5）就地控制模块数据应满足GB/T34131-2017《电化学储能电站用锂离子电池管理系统技术规范》（设计联络会时确定具体数据需求清单）。6）BMS系统应具备就地及远程定值整定能力，远程修改权限需要经过7）BMS系统应具备绝缘监测功能（不可以与PCS配置的绝缘监测同时储能电站能量管理系统（EMS）包括储能监系统以及其他网络设备，实现该储能系统内所有电池单体、电池簇、电池记录、事件及报警处理、事件记录和反演、控制与调节、网络建模、网络送的全景数据，分析系统运行状态，挖掘或抽取有用的信息，如储能系统基于全景分析算法，得出电池组重要信息（可用容量/能量、可持续工储能电站的有功优化控制是指上级电网调度系统下发给储能监控系统的有功调度指令，功率调度中心按照设定的优化调度控制目标，形成优化控制策略，并下达给各可调度的独立储能电池组的有功调度指令Pi），系统无功分布的合理与否直接影响着电力系统的安全和稳定，并与经济效益直接挂钩。合理的无功补偿将能合理改善全网电压分布，提高电能1.5.3.储能协调控制系统CCS储能电站协调控制系统按双机配置，采用独立控制GOOSE网络，具备并处理，正常上送实时数据，但不承担控制调节功能，不响应稳态控制命储能协调控制器的有功功率控制有三种模式：源网荷储控制、一次调频控制和恒有功控制，优先级为：源网荷储控制>一次调频控制>恒有储能协调控制器的源网荷储紧急控制是指在电网处于紧急状态下，电储能协调控制器的一次调频功能是指当电网的频率一旦偏离额定值时，储能协调控制器在综合考虑拓扑关系、不参与调节的设备、各种约束条件后，计算出储能电站中各母线PCS的有功目标值，从而控制储能电