10MW_20MWh储能项目技术方案.docx

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10MW/20MWh储能项目方案

10MW/20MWh储能项目方案

储能系统方案概述

储能系统方案简介

10MW/20MWh储能项目中共包含10套1MW/2MWh储能系统，即共有10个标准集装箱组成。

根据储能系统功率1MW、充放电倍率0.5C要求，本设计方案采用了高安全性、高可靠性磷酸铁锂电芯进行系统设计。

储能系统标称容量为2MWh，实际配置容量2.15MWh，并集成安装于一个40尺集装箱中。

单个1MW/2MWh40尺集装箱储能系统包含2个500kW/1MWh储能单元。

1MW/2MWh储能系统包含12个电池柜、1个控制柜（2套BMS）、2个汇流柜。

每个电池柜由16个磷酸铁锂电池箱串联而成，由1套电池管理系统来管理。

每个电池箱由14个260AhLFP电芯通过1P14S方式进行成组，由1个电池监测单元来管理。

6个电池柜的高压直流总线汇流到高压电气柜上。

控制柜为每个电池柜提供CAN通信汇总接口，同时通过以太网向就地监控系统上传电池数据和信息。

本设计方案主要特点

本系统具有以下特点：

采用磷酸铁锂电池，能量密度高，循环寿命长；

电池系统采用标准化模块式设计，可灵活扩展，系统维护检修方便；良好的散热管理系统，电池组寿命和可靠性有保证；电池组采用高效连接工艺，实现电池模块功率连接的高可靠、低阻抗及高一致性；采用高强度结构设计，保证电池系统在长途运输及极端情况下（如地震）的安全性；CATL自主研发的电池均衡控制策略，可有效保证储能系统的可用容量和使用寿命；自主开发的电池及系统监控软件，可实现储能系统的自动运行；集装箱式储能系统采用电柜双列布置设计，过道宽度为750mm，便于日常维护和管理；集装箱内设置手动\自动一体化的七氟丙烷（HFC-227ea）气体灭火系统；集装箱具有逃生门及逃生锁设计。

储能系统构成

本项目1MW/2MWh储能系统由2个500KW/1MWh储能单元组成，共计12个电柜、2个汇流柜、1个控制柜。

系统总体架构图

图1-11MW/2MWh储能系统架构示意图

电池储能系统构成描述

l每个1MW/2MWh储能系统由2个500kW/1MWh储能单元组成，共计12个电柜、2个汇流柜、1个控制柜（含2套BMS）。

l每个电池柜由16个磷酸铁锂电池箱串联系统组成，由1套电池管理系统进行管理。

每个电池箱由14个260Ah电芯通过1P14S方式进行成组，由1个电池监测单元来管理。

l汇流柜汇集6个电池柜的高压到直流总线上。

控制柜为每个电池柜提供CAN通信汇总接口，同时通过以太网向就地监控系统上传电池数据和信息。

系统内部连接说明

l6个电池柜的直流电缆连接到高压电气柜直流输入母排上；

l电池管理系统通过CAN总线与PCS连接；

l电池监测系统通过以太网与就地监控系统连接；如下图所示：

图1-21MW/2MWh储能系统通讯架构图

电池储能系统功能说明

电池储能功能

本系统采用CATL设计生产的高安全性、高可靠性的汽车级磷酸铁锂方形铝壳260Ah电芯，单体电芯额定电压3.2V，而后每14个单体电池串联而成电池箱，16个电池箱串联而成电池柜，每个电池柜配备可独立运行的包括检测、通讯、自动平衡、高压管理、热管理及保护功能的管理系统，每6个电池柜并联形成一个储能单元，储能单元容量1MWh，额定电

压716.8VDC配合500kWPCS形成一个500KW/1MWh储能单元，2个500KW/1MWh储能

单元组成1MW/2MWh储能系统，并集成安装在1个40尺集装箱中。

具有如下功能：

1） 提供一个设计需求的储能容量，根据系统需求存储能量或放出已储存的能量；

2） 具有自我维护与保护的管理系统，使电池在长期使用过程中，保持平衡，并自我保护，确保电池堆的长期可靠运行；

3） 具有良好、快速的数据采集及与PCS、上层监控设备保持实时通讯，使整个系统运作实现自动化控制，并可按要求存储必要的运行数据；

4） 模块化的设计，非常便于系统的安装、维护以及系统的升级。

系统保护功能

电池储能系统具有完备的保护功能。

系统保护功能主要分为三类保护：

系统级保护；

设备级保护；

通讯异常保护；

1）系统级保护

储能系统就地监控系统具有实时数据分析功能。

通过对系统各个部分的参数进行分析，监控系统可以发现诸如：

设备多次保护告警、温度变化异常、电压变化趋势异常等与系统正常运行状态不符的异常与隐性故障，从而预先启动应对措施避免故障的发生或降低故障的影响。

2） 设备级保护

系统内各个设备均具有自保护功能。

如电池组都具有防雷保护、接地保护、电压异常保护、过电流保护、短路保护等。

当故障出现时各设备实时进行保护，以最快速度将故障隔离出整个系统同时向就地监控单元报告故障。

所有设备均能被完全隔离出系统的电气连接，不影响其它正常设备的运行，以确保故障影响最小化。

3） 通讯异常保护

整个电池储能系统的控制与调度是建立在储能电站监控系统与就地监控系统的通讯的基

础上的。

所以当储能电站监控系统退出或者意外中断运行时，电池储能系统将按照上一次接收到的来自储能电站监控系统的控制指令继续运行一段时间，运行时间可设，设定时间到，通讯仍然没有正常则将电池储能系统停运，通讯恢复后系统与设备均能自动判断重新进入可运行状态。

就地监控系统内部的通讯同样重要，所以系统内部所有设备均有通讯异常保护功能。

当就地监控单元与电池管理系统，或者变流器就地控制器通讯异常时，通讯异常设备，立刻停止运

行。

就地监控单元发现通讯异常后立刻将此设备从系统中隔离开来。

同时将故障状态上报储能电站监控系统，通讯恢复后系统与设备均能自动判断重新进入可运行状态。

系统监控功能

电池储能系统的监控功能主要包括以下部分：

电池管理系统对电池数据采集，运行控制和故障报警的功能

就地监控单元对电池管理系统、变流器就地控制器采集数据的接收，存储，数

据处理和分析功能；

就地监控单元向电池管理系统、变流器就地控制器的控制命令下发功能；

就地监控单元向储能电站监控系统的数据上传功能；

就地监控单元接受储能电站监控系统控制指令功能；

实时显示当前运行数据和运行状态的功能，包括电池组，双向变流器的运行参

数和运行状态以及运行模式。

并能够通过声光报警方式提示设备出现故障。

还可以通过就地监控单元或储能电站监控系统查询历史数据，分析故障原因。

储能系统集装箱排布及现场安装布局示意图

图1-3电池储能系统集装箱排布示意图

图1-4电池储能系统现场安装布局示意图

系统技术参数与规格

表1-1集装箱储能系统参数（1MW/2MWh）

序号

参数名称

单位

标准参数值

1

额定放电功率

MW

≥1

2

额定充电功率

MW

≥1

3

额定储能容量

MWh

≥2@25℃，直流侧0.5C/0.5C,100%DOD

4

直流侧电压范围

DCV

627.2~817.6

7

电芯数量（2MWh）

个

2688

8

电箱数量（2MWh）

个

192

9

电池架数量（2MWh）

个

12

10

电池模块串并联方式

PxS

（1P14S）*16S

11

运行环境温度（户内）

℃

20±5

13

电芯

参数

标称容量

Ah

260

标称电压

V

3.2

循环次数

次

≥4500次@25℃，0.5C/0.5C

内阻

mΩ

0.14±0.05mΩ新电池40%SOC状态

重量

g

≤5470

最大充电电流

A

130

充电终止电压

V

3.65

最大放电电流

A

130

放电终止电压

V

2.5

最大工作温度范围，充电

℃

0℃~55℃

最大工作温度范围，放电

℃

-20℃~55℃

体积比能量

Wh/L

322

重量比能量

Wh／kg

152

序号

参数名称

单位

标准参数值

14

电箱参数

电芯串并联方式

PxS

1P14S

标称容量

Ah

260

标称电压

V

44.8

额定能量

Wh

11648@0.5C，25℃

放电截止电压

V

39.2

充电截止电压

V

51.1

均衡方式

主动

存储性能

25℃30%~50%SOC储存30天，

可恢复容量≥97%；

25℃30%~50%SOC储存90天，

可恢复容量≥95%

运行湿度

15

电池架参数

模组串并联方式

PxS

（1P14S）*16S

标称电压

V

716.8

标称电量

kWh

186@25℃，直流侧0.5C/0.5C,100%DOD

外形尺寸（长×深×高）

mm

1200*725*2300mm

重量

kg

~1800

架体材料

冷轧钢板（静电喷塑）

最大工作温度范围，充电

℃

0℃~55℃

最大工作温度范围，放电

℃

-20℃~55℃

16

集装箱参数

型号规格

40尺

箱内过道宽度

mm

750

温控系统

工业级自动空调

风道

配置专用风道

1MW/2MWh储能系统技术方案

1MW/2MWh储能子系统由2个500kW/1MWh储能单元组成，共有12个电柜、2个汇流柜、1

个控制柜组成，每个储能单元由一个电池主管理单元（MBMU）进行管理，每个电池柜由16个

磷酸铁锂电池模块串联而成，由1个电池从管理单元（SBMU）来管理。

每个电池模块由14个

260Ah电池串联而成，由1个电池监控系统（CSC）来管理，1个CSC管理14个电芯。

因此一

套电池管理系统由1个SBMU和16个CSC构成。

6个电柜高压直流总线汇流到高压电气柜上。

控制柜为每个电池柜提供CAN线汇总接口。

控制柜提供监控主机，完成CAN总线向以太网的数

据转换。

管理及监控系统配有UPS，能在电网断电时，维持系统监控运行一定时间。

单体电池设计及参数

本设计方案采用CATL成熟的由全自动生产线生产的标准的260Ah磷酸铁锂（LFP）方形铝壳电芯，单体电池参数如下表：

表1-2260Ah电芯参数表

No.

项目

规格

1

标称电压

3.20V

2

工作电压范围

2.5V～3.65V

3

工作温度范围

充电：

0℃~55℃放电：

-20℃~55℃

4

存储温度

-30°C~60°C

5

电芯重量

约5.47kg

6

电芯尺寸（W*D*H）

173.9*71.5*207.3mm

图1-5电芯外观示意图

电池箱设计及参数

电箱的设计是进行电池串联设计，根据电箱的尺寸和所选的电芯，电箱以14个电芯进行

串联，串联后电箱为1P14S，电压为44.8v，具体参数如下所示：

表1-31P14S电箱参数表

No.

单体电池

260Ah,LFP

1

电池串并联

1P14S

2

标称电压

44.8V

3

电压范围

39.2V~51.1V

4

配置能量

11.648kWh@0.5C，25℃

5

工作温度

-20℃~55℃

6

重量

约95kg

7

尺寸（W×D×H）

516*690*234mm

图1-6电池箱的构成图

电池柜设计及参数

电柜内部主要安装电池箱、主控箱配套电线电缆，主控箱包括电池管理系统、高低压电器保护件等。

电柜的设计采用分组分层设计，机柜外观采用免维护技术。

本项目电柜主要安装16个电箱、1个主控箱，电池柜具备完整的安装连接材料，并能完成电池输出端的接线。

标准电池柜参数如下表：

No.

项目

规格

1

标称电压

716.8V

2

标称容量

260Ah

3

电压范围