2MW-5MWh微網儲能項目整體技術方案設計

1微網儲能項目2 4 4 4 4 5 7 7 8 9 1、3集裝箱設計方案 1、3.3集裝箱照明 1、4電池管理系統(BMS)設計方案 1、4.1電池監(jiān)測電路(CSC)概述及功能 1、4.2從電池管理單元(SBMU)概述及功能 1、4.3主電池管理單元(MBMU)概述及功能 24 25 29 31、5.1電芯生產過程控制 2.1供貨范圍 353.1方案說明 3642MW/5.11MWh儲能系統設計方案本項目需求為2MW/5.11MWh(標稱能量)儲能系統，根據儲能系統功率2MW、充放電倍率0.5C要求，每套1MW/2.55MWh。每個集裝箱單元包含2個1、279MWh電池單元，共包含12個電池柜、1個控制柜及2個匯流柜。每個電池柜由17個磷酸鐵鋰電池箱串聯系統組成，由1套電池管理系統進行管理。每個電池箱由14個280Ah電芯通過1P14S方式進行成組，由1個SBMU電池監(jiān)測單元來管理。2個子單元的高壓直流總線匯流到2個高壓電氣匯流柜上。每個控制柜控制2個子單元，為每個電池柜提供CAN通訊匯總■用高強度結構設計，保障電池系統在長途運輸及極端情況下(如地震)的安全性；■集裝箱內設置手\自動一體化的全氟己酮氣體滅火系統；本項目2MW/5.11MWh儲能系統由2個1MW/2.55MWh集裝箱組成。5圖1-11MW/2.55MWh儲能單元電氣圖■2個子單元共計12個電池柜的直流電纜連接到高壓電氣柜直流輸入母排上；1、1、3電池儲能系統功能說明本系統用CATL成熟、可靠、大批量生產的磷酸鐵鋰方形鋁殼280Ah的電芯，額定電壓3.2V,最大1)提供一個設計需求的儲能容量，根據系統需求存儲能量或放出已儲存的能量；2)具有自我維護與保護的管理系統，使電池在長期使用過程中，保持平衡，并自我保護，確保電池3)具有良好、快速的數據采集及與PCS、上層監(jiān)控設備保持實時通訊，使整個系統運作實現自動化64)模塊化的設計，非常便于系統的安裝、維護及系統的升級。1)系統級保護2)設備級保護告故障。全部設備均能被完全隔離出系統的電氣連接，不影響其它正常設備的運行，以確保故障影響最小3)通訊異常保護整個電池儲能系統的控制與調度是設在儲能電站監(jiān)控系統與就地監(jiān)控系統的通訊的基礎上的。所以當儲能電站監(jiān)控系統退出或意外中斷運行時，電池儲能系統將按上一次接收到的來自儲能電站監(jiān)控系統的控常后立刻將此設備從系統中隔離開來。同時將故障狀態(tài)上報儲能電站監(jiān)控系統，通訊恢復后系統與設備均■電池管理系統對電池數據采集，運行控制和故障報警的功能7儲能單元(集裝箱):1MW/2.55MWh;本設計方案用CATL成熟的由全自動生產線生產的標準的280Ah磷酸鐵鋰(LFP)方形鋁殼電芯，單表1-1280Ah電芯參數表123工作電壓范圍4工作溫度范圍充電：0℃~55℃56電芯重量7電芯尺寸(W*D*H)8電箱的設計是進行電池串聯設計，根據電箱的尺寸和所選的電芯，電箱以14個電芯進行串聯，串聯后電箱為1P14S,電壓為44.8V1電池串并聯23電壓范圍45工作溫度67尺寸(W×D×H)電柜內部主要安裝電池箱、主控箱配套電線電纜，主控箱包括電池管理系統、高低壓電器保等。電柜的設計用分組分層設計，機柜外觀用免維護技術。本項目電柜主要安裝17個電箱、1個主控1293電壓范圍45電池箱6主控箱78尺寸(W*D*H)圖1-5電池柜構成示意圖(具體以實物為準)每個1MW/2.55MWh集裝箱設計配備1個控制柜及2個高壓電氣匯流柜，其主要功能如下：(1)高壓電氣匯流柜為2個1、279MWh子單元提供高壓直流總線并聯匯流，并配置防雷保護器件(2)高壓電氣匯流柜為12個電池柜共計2個子單元和總控柜內的電池監(jiān)控系統提供系統緊急退出(3)控制柜提供12個電池柜共計2個子單元CAN總線匯總，集成一套單元系統電池管理系統，(6)待機狀態(tài)下，通過儲能電站監(jiān)控系統對儲能單元下發(fā)命令，能夠完成系統調度功能。圖1-6控制柜及匯流柜示意圖(具體以實物為準)1)電池柜內元器件安裝及走線整齊可靠、布置合理，電器間絕緣符合相關標準。2)電池柜內內直流回路分布合理、清晰，進出線用魏德米勒及其它知名品牌接線端子，接線端子3)電池柜設計有隔離開關，確保檢修時能逐級斷開系統；4)直流正負導線用不同色標；5)高低壓及信號線分開不同線槽，進出線用下進下出的引線及連接線方式；6)強電、弱電的二次回路的導線分開敷設，每個接線端子只接一根導線。電流端子和電壓端子明7)柜內元件位置編號、元件編號與圖紙相同，并且全部可操作部件均有標識標明功能。內部接線本項目儲能系統用集成化設計，將儲能電池柜、電池管理系統集成到安裝在一個40尺集裝箱內，放置全逃生系統、應急系統等自動控制和安全保障系統。集裝箱尺寸按標準40尺高柜集裝箱設計，便于堆碼。12放電深度345約35t2MW/5.11MWh系統由2套1MW/2.55MWh儲能系統組成，單個1MW/2.55MWh集成安裝在1個40尺集裝箱中，共包含12個電柜、2個匯流柜、1個控制柜、消防系統、空調系統等。集裝箱布置如下圖所示：2)集裝箱具備良好的防腐、防火、防水、防塵(防風沙)、防震、防紫外線、防盜等功能，保障4)集裝箱整體防護等級IP56,集裝箱門板與外界連通的部位用密封條防護，防止在戶外遭遇風5)具有防塵(防風沙)功能：保障在集裝箱的進、出風口和設備的進風口加裝可方便更換的標準10)具有門禁功能，門禁系統可以通過環(huán)網交換機接入上層服務器。1)一般照明選用具有節(jié)能效果的LED燈具。2)應急照明選用具有應急出口標識的燈具。當系統出現故障導致交流供電中斷時，應急照明燈點亮。本項目集裝箱內壁用50MM厚的金屬面巖棉夾芯板作為隔熱層，夾芯板巖棉防火等級為A級，耐火極限不小于1h,使系統具備儲熱保暖、隔熱、阻燃功能?？紤]到儲能系統實地運行環(huán)境，為確保電池長期可為滿足集裝箱內溫度保持在一定范圍內以滿足電池對溫度適應性的要求，既要補充集裝箱在夜間低溫空調選用嵌入式工業(yè)空調，安裝在集裝箱端部，依據集裝箱內環(huán)境入式安裝在集裝箱端墻板上，冷風/熱風從空調內循環(huán)出風口通過集裝箱風道平均分配參數型號外形尺寸(寬×深×高)工作環(huán)境范圍℃噪聲等級IP防護等級RoHS認證制冷/加熱能力8內循環(huán)風量電源制式電源范圍A的功能，將空調制冷或加熱的風接入集裝箱風冷風冷風熱風1)集裝箱內選用手動、自動一體化氣體滅火系統4)集裝箱內壁選用防火等級為A級的金屬巖棉夾芯板，厚度：50MM,耐火極限不小于1h;本項目消防系統由火災報警控制器/氣體滅火控制盤、復合型探測器(包括可燃氣體探測、煙霧探測、溫度探測等)、聲光報警器、警鈴、放氣指示燈、手動緊急啟/停按鈕、業(yè)務箱滅火裝置(含滅火劑儲存瓶、電磁驅動裝置、壓力信號器)、業(yè)務箱配套件(噴頭、高壓軟管)、供電箱滅火裝置(含滅火劑儲存瓶、電磁驅動裝置、壓力信號器)組成。消防系統功能1)滅火系統設有自動控制、手動控制和機械應急操作三種啟動方式。3)滅火系統設有自動、手動操作轉換開關，能將自動操作轉換為手動4)滅火系統設有獨立的應急手動操作機構，以備其他6)電池預制艙設置一個消防控制主機。消防控制主機應支持多種通訊方式，可上傳站內探測器工作出預警信號給到BMS,BMS將信號發(fā)送至變流器控制回路，當發(fā)生故障時，能夠識別并告知用戶，同時集裝箱的螺栓固定點與整個集裝箱的非功能性導電導體可靠聯通，同時，集裝少2箱體接地點和兩個設備接地點，向用戶提供的接地點須與整個集裝箱的非功能性導電導體形成可靠的集裝箱內部有接地銅排，電池柜、直流柜等的地線接至內部接地銅排上，由銅集裝箱頂部配置連接可靠的高質量防雷系統，防雷系統通過接地扁鋼或接地圓鋼在不同的2點連接至1)安全通道設計：在集裝箱設計時集裝箱內部電柜用雙列布置，中3)逃生門及逃生鎖設計，緊急情況下在消防通道安全出口能安全逃生的鎖。同時具有安防的功能。如圖1-12逃生門和逃生鎖(參考)4)自動滅火氣體釋放聲光報警器設計：圖1-13自動滅火氣體釋放聲光報警(參考)集裝箱按現場條件選擇安裝固定方式。集裝箱底部須要有足夠強度的混凝土基集裝箱固定有焊接與螺栓連接兩種方式，焊接是將集裝箱底部四個角件直接與螺栓連接是將集裝箱底部四個角件與預埋支座1)集裝箱內電池柜安裝及柜間走線整齊可靠、布置合理，絕緣設計符合相關標準。2)集裝箱中電柜動力線纜纜走線同二次控制電線，通訊線分開擺放，美觀有序，防止干擾。3)集裝箱電柜動力電纜從電池柜底部出線通過集裝箱內底部線槽連接至匯流柜的直流斷路器。如下圖圖1-17集裝箱內動力線和信號線布置示意圖本方案通過在集裝箱內安裝高清監(jiān)控攝像機，監(jiān)控方案系統圖如下所示：顯示點對點光纖接入點對點光纖接入點對點光纖接入前端子系統圖1-19監(jiān)控方案系統示意圖圖本方案在箱體中配置2臺高清攝像機，利用箱內電源保障設備24小時，時時在線，同多口光纖收發(fā)器，將攝像機的網絡信號轉化光信號，以便遠距離傳輸。半球型網絡攝像機性能參數圖1-20攝像機外觀示意圖半球型網絡攝像機功能●最高分辨率可達2M(1920×1080)@25fps;●支持3D數字降噪，支持120dB寬動態(tài)；●支持旋轉模式，背光補償，自動電子快門功能，適應不同監(jiān)控環(huán)境；●用高效紅外燈，使用壽命長，照射距離可達20-30米；●支持1對音頻輸入(Linein)輸出接口(-S);●支持2對報警輸入/輸出接口(-S);序號通訊接口通訊規(guī)約備注1電池監(jiān)控系統對外本著通法神集本著通法神集2BMS對PCS/EMS1.4電池管理系統(BMS)設計方案元(SBMU)、主電池管理單元(MBMU)、高壓線路控制單元、儲能柜預充電(并聯)線路、高壓檢測單元、電壓、溫度及單柜總電流，計算電池柜電池SOC,存儲相關電以下簡稱BMS)中的關鍵部件，主要用來檢測電池模組(BatteryModule)中電池的單體電壓及溫度，對單①完成電池模組14通道的電壓檢測。通過高精度16位ADC進行模數轉換，將電池電壓數據發(fā)送到CSC的管理系統。②對電池模組4通道的溫度檢測。溫度檢測需要通過外接NTC電阻完成，單次完成4通道的溫度檢測。用了標準的CAN2.0協議進行通訊，通訊速度為50SBMU(SlaveBatteryManagementUnit)(3)煙霧檢測(4)電柜溫度檢測(5)輸入電源電壓電流檢測(6)可設ID配置SBMU具有硬件可設ID配置，能夠根據系統的不同架構，進(7)電流采樣(8)電柜的wakeup信號檢測(9)輔助觸點檢測(10)風機控制(11)智能高邊驅動MBMU(MasterBetteryManagemen通過MCAN網完成監(jiān)測電池系統的總電流和充、放電信息，來計算SOC;同時掛接PC機(用于多柜匯流模式監(jiān)測)或觸摸屏(用于單柜模式監(jiān)測)每個電池單列柜含一套完整的電池管理系統，由1個SBMU和17個CSC及其它外圍檢測電路和實施1)實時檢測每個電池單體電壓和溫度。(由CSC完成)2)檢測電池組充放電電流，用獨立采樣通道及控制，能跟蹤電流的快速變化(由SBMU完成)3)隔離檢測負載端高壓(HV+對HV-電壓),提供高壓管理信息。(由SBMU完成)4)檢測高壓系統漏電電流，判定系統絕緣狀況。(由SBMU完成)DisCAP:累計放電容量(表征循環(huán)圈數);全部系統運行的詳細數據及各種狀態(tài)，將存儲于電池單元系統就地監(jiān)控電腦中，記錄周期不高于10S,記錄不少于1年的歷史數據。通訊功能，實時將此信息給PCS,使在系統因為其它故障可能極限運行時，能盡快報警，告在電池柜內部電池出現不能盡快恢復的嚴重故障時(例如：單體電壓異常高或異常在電池柜切入系統時，能自動控制預并聯電路，通過電路中的預充電大功率電阻可通過上位機發(fā)送指令進行閉合與斷開動作，同時當工作電源停止供電時，繼電池柜在運輸、安裝及維護過程的安全，繼電器也直接受控于急停開關，在緊急情況開繼電器，以保護電池組與系統的安全。當管理系統檢測到電池超出正常工作條件檢測絕緣不良時，盡快切斷高壓輸出，并發(fā)出警報。提供應急按鈕，在緊急情提供人工操作的高壓斷路器，在系統不停機情況下，可以人工分立某個電池預并聯線路由另一個高壓繼電器控制，由管理系統根據檢測到的內外參數，過就地監(jiān)控系統往上層監(jiān)控系統上報，報警信息分3級：監(jiān)控單元沒有處理反應，管理系統將強行將電池系統退出運行(此功能可設置)。1)散熱及熱均勻管理2)預熱及低溫運行管理鋰離子電池，在低溫狀態(tài)下如果不加管理地進行充電，由于其內部阻抗大幅增加(主要是由電解液的離子導電率大幅下降引起),其內部將出現鋰金屬析出，從而導致電池性能下降、容量不可逆永久損失，儲能電站，常處于環(huán)境相對惡劣與偏僻的地點，因此有機會電池堆在安裝、調試各種原因，其處于低溫下工作，電池堆的熱管理功能須充分考慮此方面的需求交換不可控的弊端。使電芯與環(huán)境的熱交換基本可控(BMS管理風扇是否啟動)系統控制柜對外提供3路完全獨立的通訊接口：c)儲能電站監(jiān)控系統下達給蓄電池2.此外，系統總控柜還對內提供一路CAN接口，實現總控柜內MBMU與各電柜之間的信息交 電壓檢測電路電壓檢測電路步驟2:比較VP1和VN1的大小并產生區(qū)分兩種情況的標志(是接近，還是差別很大),閉合值較大一側的檢測開關，例如VP1>VN1,則閉合K1,利用引入的標準電阻RSTD來測量計算RN的值。RN=(VP1-VP2)/VP2*RSTD*(1步驟5:判定電池系統絕緣電阻，按步驟1和步驟4的結果，分兩種情況：情況1:VP1≈VN1(即差值不超過20%)且RN>100Q/V(阻值夠大，不存在對稱性絕緣故障，如果此條件不滿足，歸入情況2判定),則認為兩端絕緣情況較好，均無故障發(fā)生，系統絕緣值取兩極之和即上例中情況2:VPI>>VN1(如果VP1<<VN1類似推算),認為N極絕緣存在故障，系統絕緣故障按此較小值計算，即系統絕緣電阻為RN(這里舉例假設VPI>>VN1,如果VP1<<VN1,則系統絕緣電阻為閉合圖中K2測量的RP值)。RSTD要足夠大，才不會有危害),所以在同一組高壓母線上，最好只有一套監(jiān)測電路，才不會互相影響。對于蓄電池儲能系統中存在多個電柜并聯的情況(每個電柜含有高壓切斷開關和高壓預并聯電路),在進行1)為了保障測量精度，測量電路的輸入阻抗要足夠大，最好能達到10MQ以上的，對信號處理的2)選擇合適的標準電阻值RSTD。既滿足測量精度，又防止測量電路破壞系統絕緣電阻，對于1000V獨立配220V交流市電，同時在控制柜內配不間斷備用電源(UPS),用于給各電池柜的電池管理系統提供與安全。在市電掉電等不正常情況下，系統內UPS可確保管理及控制系統繼續(xù)安全運行，并留出足夠世間1)監(jiān)控數據全直流系統全部電池單體電壓(2字節(jié))、每個電池模塊最大、最小電壓值(4字節(jié))、溫度4個字節(jié)、均衡信息2個字節(jié)及最高最低溫度值(2字節(jié)),每臺電池柜的充放電流(2字節(jié))及SOC(1字節(jié))及其狀態(tài)(5字節(jié))。則每個儲能單元3臺單列電池柜電池的數據總量為：2)數據刷新快：在子系統內部用內外雙路CAN,全部CAN工作在500K/S,電池柜內17個CSC和SBMU間內部CAN、3)數據穩(wěn)定時性。特別適用于汽車計算機控制系統和環(huán)境溫度惡劣監(jiān)控信息回路總控忠腦提取、存儲、轉發(fā)詳細信息.總控箱電腦控控制參考信息回路pcscaN2實時性·準確性優(yōu)先a牛牛RB+≈?！峙Ｆ?各電池柜高壓輸出并聯)電池柜1R≈圖1-24電池系統監(jiān)控CAN、LAN雙信息回路示意圖4)電池儲能系統能夠自動化運行，運行狀態(tài)可視化程度高。電池儲能系統各部分均用自動化控制技術，能夠按設定程序在無人工干預狀態(tài)下自動運行。各部分的狀態(tài)檢測及報警信息會自動記錄，并通過通訊接口盡快傳送到監(jiān)控室。本系統配備一個控制柜，控制柜內配一臺電池堆運行監(jiān)控電腦，可顯示各個電池柜組成的系統的電池具體運行狀態(tài)，包括每個電池柜的充放電電流、電壓、SOC及相關預警信息，并可根據需要存儲數據。同時在每一個電池柜上安裝電池柜工作指示燈指示電池柜的工作狀態(tài)。儲能系統直流回路各個部件在CSC和SBMU協同下，能盡快發(fā)現故障或異常運行情況，能自動保護電可與PCS控制器進行通訊，實現可視化人機交互，并實時顯示變流器的各項運行參數。電池堆監(jiān)控單元系統顯示內容截屏示意圖如下所示：15.0開#寧德時代國磷酸鐵鋰電池儲能實時監(jiān)控系統amkn開開開開開開開開開剛露寧德時代風機故牌加熱故障預充維電器主正閉合主負閉合主正粘連主負粘連絕緣電用環(huán)境溫度內部通信溫度極值電壓極值磷酸鐵鋰電池儲能實時監(jiān)控系統FSRMSOIW●識言·user普通用