中國能源建設(shè)集團：大型儲能電站設(shè)計案例和關(guān)鍵要素

大型儲能電站設(shè)計案例和2021年5月杭州12展前景例展前景例安全性問題30101景4儲能發(fā)展前景“四個革命，一個合作”2030碳達峰、2060碳中和國家能源戰(zhàn)略：構(gòu)建以新能源為主體的新型電力體系未來能源低碳化、清潔化、智能化的基礎(chǔ)能源變革和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的關(guān)鍵要素未來能源發(fā)展方向5儲能發(fā)展前景新型電力系統(tǒng)作用新型電力體系特點：高比例、高彈性、數(shù)字化電力系統(tǒng)中引入時間、空間因子要素，將改變電能生產(chǎn)、輸送和消費同步完成實現(xiàn)電能潮流雙向流動和電網(wǎng)更具柔性儲能——電力系統(tǒng)第五大要素6儲能發(fā)展前景用戶側(cè)的峰谷差套利模式售電公司的電量偏差對沖服務可再生能源+儲能互補模式替代重要部分和設(shè)施的應急備用電源微網(wǎng)側(cè)的系統(tǒng)調(diào)節(jié)服務緊急頻率支撐電網(wǎng)側(cè)的調(diào)峰服務燃儲互補黑啟動模式(燃機冷啟動)AGC調(diào)頻服務與電廠構(gòu)建“基荷-輔助服務”互補系統(tǒng)7002電站案例8儲能設(shè)計案例用戶側(cè)儲能MWMWhKV9儲能設(shè)計案例共享儲能h撮合交易，通過共享方式為光伏企業(yè)提供調(diào)峰儲能設(shè)計案例火儲聯(lián)合調(diào)頻儲能儲能設(shè)計案例獨立集中式儲能100MW/200MWh。、調(diào)頻、調(diào)相、備用和需求響應等多種電力輔助服務。003能安全性問題引發(fā)全站事故13儲能安全性問題引發(fā)全站事故13生爆炸案例2：江蘇某儲能電站調(diào)試時正負極不小心短接案例3：山西某儲能電站匯流柜內(nèi)電路設(shè)置不合理，接觸件案例2：江蘇某儲能電站調(diào)試時正負極不小心短接儲能安全性問題熱失控原理機制鋰電池熱失控主要因素：外部短路、外部高溫和內(nèi)熱失控過程：防爆膜破裂-電解液噴出-燃燒閉空間內(nèi)具有爆炸的風險電池形成了“外部高溫環(huán)境”，引發(fā)相鄰冤鋰離子電池熱失控過程004儲能變流系統(tǒng)變配電系統(tǒng)(PCS)能儲能變流系統(tǒng)變配電系統(tǒng)(PCS)能量管理系統(tǒng)系統(tǒng)EMS)電化學儲能電站儲儲能電池電池管理系統(tǒng)(BMS)暖通系統(tǒng)消防系統(tǒng)暖通系統(tǒng)點——設(shè)備選型種類優(yōu)點池快、能量密度高、占地環(huán)境溫度要求高、有爆燃危險、需配環(huán)保、維護方便、可回收能量密度低、技術(shù)成熟度較低、產(chǎn)量少酸/鉛碳電池術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、維護方便和大功率放電、能量密度低、壽命短、環(huán)保性差應速度快、效率高溫(500℃)下運行，使用金屬鈉，定的安全風險釩液流電池環(huán)壽命長、可達萬次以上使用范圍寬、循環(huán)壽命長、不燃不爆、安高成本高、強堿性電解液易易對環(huán)境造鋰離子電池中，磷酸鐵鋰離子較三元鋰等其他鋰離子電池，具有更高的高溫穩(wěn)定性和安全性。在當前電化學儲能電池技術(shù)發(fā)展階段，磷酸鐵鋰電池更適合應用于電化學儲能電 磷酸鐵鋰電池選型要點?符合標準：電池單體、模組、簇的安全性能符合現(xiàn)行國家標準《電力儲能用鋰離子電池》GB/T36276的相關(guān)規(guī)定?型式試驗檢測合格：經(jīng)中國電科院等第三方機構(gòu)型式試驗檢測合格，確保電池在發(fā)生外部短路、高溫、擠壓、沖擊、過充、振動的情況下均無滲透、排氣、破裂、解體和燃燒?相關(guān)認證(推薦項)：UL、IEC、UN38.3等點——設(shè)備選型模組結(jié)構(gòu)和簇結(jié)構(gòu)設(shè)計從電池模組設(shè)計上對電池防火性能進行提升模組和PACK材料應采用耐火材料設(shè)計應充分考慮電芯間距和pack間距支架設(shè)計充分考慮導流及擾流簇內(nèi)電氣設(shè)計時應電氣柜絕緣設(shè)計和爬電距離潔能智能電池模組.1(V12S，T3)電池模組.2電池模組N.1BMU1.1BMU1.2BMU1.3BMU1.4BMUN.1(V12S，T3)電池模組N.12(V12S，T3)電池模組N.3(V12S，T3)電池模組N.4(V12S，T3)BMUN.2BMUN.3BMUN.4(V12S，T3)電池模組.3(V12S，電池模組.1(V12S，T3)電池模組.2電池模組N.1BMU1.1BMU1.2BMU1.3BMU1.4BMUN.1(V12S，T3)電池模組N.12(V12S，T3)電池模組N.3(V12S，T3)電池模組N.4(V12S，T3)BMUN.2BMUN.3BMUN.4(V12S，T3)電池模組.3(V12S，T3)電池模組.4(V12S，T3)BMU1.19電池模組N.19(V12S，T3)BMUN.19電池管理系統(tǒng)(BMS)——主動均衡+數(shù)據(jù)管理后臺采用主動均衡策略，消除電池模組間不一致性，提在常規(guī)三級架構(gòu)基礎(chǔ)上設(shè)置BMS數(shù)據(jù)管理后臺，保率充分挖掘BMS的檢測數(shù)據(jù)，完善BMS的保護功能。BMS設(shè)計上，應設(shè)置溫度逐級報警和聯(lián)鎖保護策略并且溫度上升速率達到一定值，判斷該電BMS系統(tǒng)設(shè)計、制造上需要考慮高安全、高可靠性SCURS485RS485電氣保護機構(gòu)RS485電氣保護機構(gòu)RS485動環(huán)監(jiān)測空調(diào)以太網(wǎng)BSU以太網(wǎng)以太網(wǎng)BSUPCS故障干結(jié)點BUSCBUS斷路器接觸器BCU1BCUN接觸器BCU1BCUN熔斷器電電池模組.19(V12S，T3)所見非所得所見非所得避免電池運行在高于設(shè)定的充放電倍率范圍內(nèi)、保證電池運行狀態(tài)安全。應用場景充放電倍率效率與損耗電池容量點——建筑防火設(shè)計站房式儲能電站模塊化布置，提高建筑利用率重點：合理布局、分割電池室和PCS室尺寸；難點：建筑防火設(shè)計和消防設(shè)計；措施：e設(shè)計應充分考慮靜荷載、均布特點；點——建筑防火設(shè)計預制倉式儲能電站儲能系統(tǒng)電氣拓撲點——電氣拓撲與保護設(shè)計儲能系統(tǒng)電氣拓撲模塊化設(shè)計(簇-單元-堆)，保證電池運行控制電池簇并聯(lián)，儲能單元規(guī)模宜≤2.5MW梯次電池建議采用組串式PCS。400V并網(wǎng)儲能系統(tǒng)，應配置隔離變壓器。 工程設(shè)計要點——電氣拓撲與保護設(shè)計完善電氣直流系統(tǒng)保護，要求能承受短時間的大電流沖電氣設(shè)備選型嚴格按照電廠設(shè)計標準執(zhí)行，排除因產(chǎn)品質(zhì)量和參數(shù)選型原因?qū)е禄馂陌l(fā)生的每個電池簇高壓箱出口應設(shè)置斷路器，保證外部短路不會觸發(fā)電池熱失控。在極限情況下，短路點無法越過電池簇熔斷器，引起電池的大面積過充和熱失儲能子單元設(shè)置急停開關(guān)。當按下急停按鈕，斷開儲能單元交流側(cè)開關(guān)，同時使得電池簇直流接觸器分開，徹底斷開電池系統(tǒng)與外部電路。二次水噴淋冷卻系統(tǒng)二次水噴淋冷卻系統(tǒng)探測器，消防報警信號與BMS溫度信號聯(lián)合判斷電池熱失火災報警系統(tǒng)氣體滅火系統(tǒng)收集措施。點——消防設(shè)計預制艙簇級防護設(shè)計每個電池簇單獨設(shè)置隔艙，設(shè)為獨立防火分區(qū)。每個隔艙設(shè)置煙感、溫感和可燃氣體探頭。點——暖通設(shè)計環(huán)境溫度控制?空冷：儲能中應用最廣泛的熱管理方式。具有結(jié)構(gòu)簡單、輕便、壽命長、可靠性高、成本低等特點。按驅(qū)動方式可分為自然通風和強制通?液冷：散熱效率和散熱速度好。?熱管冷卻：類似于空調(diào)的制冷機理，主要依靠冷卻介質(zhì)發(fā)生相變來實現(xiàn)換熱過程，對比液冷散熱效果更好，但成本較高，性價比較低。?相變冷卻：指利用在特定溫度下發(fā)生相變吸收或釋放能量的材料。具有結(jié)構(gòu)緊湊、接觸熱阻低、冷卻效果好等優(yōu)點，但無法持續(xù)吸收熱量點點相變冷卻冷料料率中高高高度中高高中高高低低低低中中中長中長長低高點——暖通設(shè)計?鋰離子電池非常嬌貴，可靠熱管理設(shè)計是達到設(shè)計壽命的基本保障。還特別需注意