储能系统方案.docx
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储能系统方案
序
术语
定义
号
1
单体蓄电池，Cell
由电极和电解质构成，构成蓄电池组的最小单元，能将所获取的电
能以化学能的形式储存并将化学能转为电能的一种电化学装置。
2
电池模块,BatteryModule
用电气方式连接起来的用作能源的两个也很多个单体蓄电池。
3
电池簇,BatteryCluster
由若干个电池模块串通，并与电路系统相联构成的电池系统，电路
系一致般由监测、保护电路、电气、通信接口及热管理装置等构成。
4
电池堆,BatteryArray
由连接在同一台能量变换系统（
PCS）上的若干个电池簇并联而成的
可整体实现功率输入、输出的电池系统，并受后台监控系统控制。
电池管理系统,Battery
用于对蓄电池充、放电过程进行管理，提高蓄电池使用寿命，并为
5
用户供给相关信息的电路系统的总称，由
BMU、MBMS和BAMS等管理
ManagementSystem,BMS
单元构成，可依据储能系统配置采纳两层或三层架构。
拥有监测电池模块内单体电池电压、温度的功能，并可以对电池模
6
电池管理单元,Battery
块充、放电过程进行安全管理，为蓄电池供给通信接口的系统。
BMU
ManagementUnit,BMU
是电池管理系统（BMS）的最小构成管理单元，经过通信接口向电池
簇管理系统（MBMS）供给电池模块内部信息。
是由电子电路设备构成的及时监测与管理系统，
有效地对电池簇充、
电池簇管理系统,Main
放电过程进行安全管理，对可能出现的故障进行报警和应急保护处
7
BatteryManagement
理，保证电池安全、靠谱、稳固的运转。
MBMS是电池管理系统的中
System,MBMS
间层级，向下采集电池管理单元（
BMU）信息，并向上层电池堆管理
系统（BAMS）供给信息。
电池堆管理系统,Battery
是由电子电路设备构成的及时监测与管理系统，对整个储能电池堆
8
ArrayManagementSystem,
的电池进行会合管理，保证电池安全、靠谱、稳固的运转。
BAMS是
BAMS
电池管理系统的最高层级，向下连接接电池簇管理系统（
MBMS）。
9
电池荷电状态,Stateof
电池当前实质可用电量与额定电量的比值。
Charge,SOC
10
电池健康状态,Stateof
电池当前可充放电总电量与额定电量的比值。
Health,SOH
11
能量变换系统Power
实现电池与交流电网之间双向能量变换的装置，此中心部分是由电
ConversionSystem,PCS
力电子器件构成的换流器。
后台监控系统,Supervisory
对储能系统、外面电网、负载进行监测和协调控制的系统平台，由
12
ControlAndData
BAMS或MBMS（二层构架时）与其进行通信，完成储能电池堆的信息
Acquisition,SCADA
传输和后台控制。
储能系统技术方案
1、方案简介
储能系统（EnergyStorageSystem，简称ESS）是一个可完成储存电能和供电的系统，拥有光滑过渡、削峰填谷、调频调压等功能。
可以使太阳能、风能发电光滑输出，减少其随机性、间歇性、颠簸性给电网和用户带来的冲击；经过谷价时段充电，峰价时段放电可以减少用户的电费支出；在大电网断电时，可以孤岛运转，保证对用户不中止供电。
储能系统是电力系统“采-发-输-配-用-储”的重要构成部分，是成立新能源微电网的基础。
系统中引入储能环节后，可以有效地实现需求侧管理，除掉日夜间峰谷差，平抑负荷，不但可以更有效地利用电力设备、降低用电成本，还可以促进可再生能源的应用，也可作为提高系统运转稳固性、参加调频调压、赔偿负荷颠簸的一种有效手段。
2、储能系统架构
储能系统包含锂离子电池、BMS系统、PCS系统、EMS系统等。
此中，电池模组采纳模块化设计，由若干电池串并联构成。
每个电池
模组配置一个电池管理单元，对单体电池的电压、温度等参数进行监
测；
储能系统架构图
电池
依据市场状况，储能电池选择为磷酸铁锂电池，磷酸铁锂电池拥有必定的优势。
1）长循环寿命
因为风光资源的不确立性、间歇性，蓄电池常常处于部分荷电状态（PSOC）模式下运转。
电池在这类状态下常常处于过充或欠充状态，特别是欠充状态会以致电池寿命提前停止，磷酸铁锂电池使用年限达
到15年，循环次数4500次以上。
2）高能量变换效率
储能电池常常处于充放电循环，电池的能量变换效率高低对规模储能电站的经济性利害有决定性的影响。
磷酸铁锂电池改进了电池部分荷电态（PSOC）模式下的充电接受能力，充电接受能力较一般电池提高40%以上，使电池拥有了优异的充放电效率（97%以上），整个储能电站的能量变换效率可达到90%以上。
3）经济性价比
寿命期内性价比是评估储能技术能否可行的一项重要指标。
磷酸
铁锂电池既保持了电池高能量密度，又拥有快速充放电、循环寿命长、
价格低等优势，收益/投资比可达；对比铅碳电池、管式胶体电池、
三元锂电池对比，拥有更低的成本及更高的性价比，可有效的降低储
能电站运转成本。
4）系统安全靠谱性
储能电站拥有较高的安全靠谱性要求，磷酸铁锂电热峰值可达
350℃-500℃而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。
工作温度范围宽广
（-20C--+75C），有耐高温特征磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。
电芯基本信息
电芯基
本信息
电芯种类
宁德时代磷酸铁锂储能电芯
标称电压
标称容量
271Ah
工作温度
充电:
0℃~55℃
放电:
-20℃~55℃
重量
约公斤
尺寸（厚×宽×高）
**
电池组基本信息
电池模组基本信息
电芯排布
1并14串
标称电压
标称容量
（@25℃,/
工作温度
充电:
0℃~55℃
放电:
-20℃~55℃
重量
约143公斤
尺寸（宽×深×高）
516mm*690mm*234mm
电箱基本信息
电箱基本信息
电柜排布
16个电箱串通
标称电压
标称容量
（@25℃,/
工作温度
充电:
0℃~55℃
放电:
-20℃~55℃
重量
约1800公斤
尺寸（宽×深×高）
1200mm*725mm*2300mm
SBMS
1个
控制箱
1个
电池管理系统（BMS）
依据系统通信能力和系统安全性，电池管理系统采纳三层架构，
系统基本构架如图：
250KWPCS
RS485
BAMS
以太网
监控系统
CANBUS
熔断隔断
熔断隔断
MBMS1
断路器
MBMS8
断路器
主接触器
主接触器
电流检测
电流检测
熔断器
熔断器
电池组
电池组
（4P/12S）
（4P/12S）
S
电池组
电池组
（4P/12S）
S
（4P/12S）
U
B
电池组
U
电池组
N
B
（4P/12S）
N
A
（4P/12S）
C
A
电池组
C
电池组
（4P/12S）
（4P/12S）
电池组
电池组
（4P/12S）
（4P/12S）
电池管理系统通信拓扑表示图
从控采集每组单体电压、温度。
主控经过通信获取从控数据，以及采集电压、电流等。
BMS拥有以下功能：
（1）电池模拟量高精度监测功能
BMU层面，及时检测单模组电压。
MBMS检测电池簇充放电电流，
系统总压，系统绝缘等。
（2）SOC估量
经过电流积分，实现基本SOC估量。
配合充满与放空校订功能，
有效提高SOC精准度。
别的，在BAMS的管理下单独完成容量标定和
SOC标定。
经过自己算法，得出经校订后的最新电池系统容量和SOC
标定值，并以此做为后续电池充放电管理的依照，经此得出的SOC值
偏差小，同时在长时间积累过程中会防范SOC偏差放大的现象。
（3）电池系统报警以及保护功能
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
过安全保护门限的状况时，将进行故障隔断，将问题电池簇退出运转，同时上报保护信息，并在当地进行显示。
（4）充、放电管理
系统运转时，及时监测每个单体电压以及电池包温度，当单体电压达到最大充电电压时，BMS强迫切断继电器，对电池进行保护；当单体电压低于最低放电电压时，BMS强迫切断继电器，对电池进行保护；
（5）均衡功能
本电池管理系统使用被动均衡策略，可以很好得保护电池组的一
致性。
（6）运转参数设定功能（接入调试上位机后可进行设定）本电池管理系统供给当地对电池管理系统的各项运转参数进行
更正。
参数设定项目包含：
单体电池充电上限电压
单体电池放电下限电压
电池运转最高温度
电池运转最低温度
电池簇过流门限
电池短时温升过快门限
（7）故障运转模式
当系统电池组存在部分组电池故障，需要拆卸部分电池进行保护时，可关闭故障组电池组MBMS高压盒低压供电，对系统进行重新上电后，系统自检进入故障运转模式，经过功率限制，限制电流。
可保证部分需要维修时，不会因电池维修，系统长时间不可以运转。
当电池组组间总压压差过大时，可经过上位机，强迫控制部分组继电器吸合，手动控制PCS对电池组进行整组小电流充放电，达到减小压差功能。
便于现场保护。
（8）系统运转状态显示
本电池管理系统可以在当地对电池系统的各项运转状态进行显
示包含（接入调试上位机后可进行设定）：
电池单体电压/温度盘问及显示
电池组电压/温度盘问及显示
电池簇电流/SOC/SOH盘问及显示
告警信息显示
其余异常信息显示
电池系统容量标定及SOC标定
BMS基本技术参数
BMS基本技术参数
序号
项目
规格
备注
1
系统电源
DC24V
2
单电芯电压检测范围（V）
0V～5V
3
单电芯电压检测精度
（mV）
±5mV
4
温度检测范围（°C）
-40°C～85°C
5
温度检测精度（°C）
±1°C
6
总电压检测范围
（V）
0V～1000V
7
总电压检测精度
（%）
1%FSR
8
绝缘检测
支持最高电压
1200V，检测偏差小于10%
9
电流检测范围（A）
-300A-300A
10
电流检测精度（%）
%FSR
11
SOC精度（%）
6%
12
均衡电流（A）
100mA
14
通信方式
CAN或485
15
显示
工业显示屏
16
指示灯，蜂鸣器报警
具备红绿指示灯以及蜂鸣器报警
17
保护
包含：
过充、过放、超温、短路等保护，
且保护定值可整定
储能变流器（PCS）
储能变流器功能简介
储能系统中，储能变流器除了双向逆变功能外，同时可以进行实
现支撑电网，保证电网系统的稳固运转，供给抗短时冲击能力，光滑
供电，储能，削峰填谷。
设备拓扑采纳三电平设计，对比较于两电平拓扑，三电平拓扑能
够提高开关频率、变换效率和系统稳固性，降低输出谐波、开关消耗
和变流器体积。
储能变流器选型设计
电池设计输入电压范围为：
储能变流器电路主拓扑如图：
直流断路器Q1PCS-AC1交流防雷器
+
IN1
-
直流断路器Qn
三相隔断变压器
交流断路器Q
PCS-ACn
负载侧
L1
L2
L3
N
+
INn
-n=1-8
储能变流器系统拓扑
500kW储能变流器参数
产品型号
PWS1-500K
直流侧参数
直流电压范围
600～900V
最大直流电流
873A
最大直流功率
550kW
直流电压精度
≤1%
直流电流精度
≤1%（rms）
交流并网参数
额定输出功率
500kW
交流最大功率
550kVA
额定电网电压
400V
电网电压范围
±15%
额定电网频率
50Hz/60Hz
电网频率范围
±
交流额定电流
720A
输出THDi
≤3%
并网功率因数
-1~+1
交流离网参数
交流离网电压
400V
交流电压可调理范围
±10%
交流离网频率
50Hz/60Hz
离网输出THDu
≤2%
系统参数
整机最高效率
%
隔断方式
工频隔断
冷却方式
强迫风冷
噪声
70dB
温度范围
-20℃~50℃
防范等级
IP20
海拔
3000M
湿度范围
0~95%
尺寸（W*H*D）
2200mm*2160mm*800mm
重量
2000kg
通信方式
显示
触摸屏
上位机通信方式
ModbusTCP/IP
通信接口
网口、RS485、CAN
本储能变流器拥有以下功能：
a、接入锂电池时分为恒功率充电和恒流充电两个阶段；
b、并网放电，可以经过早先设置也许会合监控及时调换进行控
制；
c、四象限独立控制有功和无功；
d、与电网调换系统配合，可依照历史曲线也许及时负荷进行调
峰，实现电网的削峰填谷；
e、与电网调换系统及AGC配合，可参加电网二次调频；
f、与AVC相当合，可实现电网静态无功控制，紧迫状况下可快
速输出无功，防范负荷低压脱口及电压崩溃，实现紧迫无功控制实现
平抑各个间歇性电源功率，稳固输出；
储能变流器保护策略
对于PCS保护策略，满足分布式发电系统接入电网的相关标准规
定，具备但不限于以下保护功能：
（1）、电网电压异常保护；
（2）、电网频率异常保护；
（3）、孤岛保护；
（4）、输出过载保护；
（5）、输出直流重量控制；
（6）、输出短路保护；
（7）、直流过压保护；
（8）、直流接反保护；
（9）、低压穿越保护；
（10）、恢复并网保护；
（11）、功率恢复速率控制；
同时，依据不一样电池的BMS要求，依据其控制策略对电池侧充放电状况进行保护，包含过充、过放、容量保护等。
能量管理系统（EMS）
EMS系统功能简介
能量管理系统是储能系统的重要构成部分，它为微电网调换控制中心供给数据管理、监察、控制和优化，保障储能系统的稳固高效运转。
能量管理系统为储能系统内部每个能源控制器供给功率和电压设定点；保证满足系统中热负荷、电负荷需求；保证系统满足与主网系统间的运转协议；尽可能使能源耗费与系统消耗最小；供给系统故障状况下孤岛运转与重合闸的逻辑与控制方法（加而且网切换单元）等。
EMS组网架构
储能系统中，EMS通信拓扑分为两层结构，顶层为总会合监控系
统，基层设备：
储能变流器、电池管理系统（BMS）、环境监测设备、
消防系统、空调或门禁系统等均接入监控系统。
监控主机完成现场测控系统之间的网络连接、变换、数据采集、
数据当地办理、协议变换和命令的交换、当地用户画面监察操作、控
制策略、WEB服务器功能，实现大容量及时数据的高速齐集传输，确
保主站系统可以快速、正确地获取全部监测及监控信息，并及时反响
网络检测的系统异常与故障，保证快速定位与恢复。
EMS功能设计
（1）电站运转状况及时监控
系统能对全部被监控的运转参数和状态进行及时和准时数据采
集，对重要历史数据进行办理并存入数据库。
包含：
BMS系统的各组电池的总电压、电流、均匀温度、SOC、SOH、充
放电电流和功率限值、单节最值电池电压、单节最值电池温度、故障
及报警信息、历史充放电电量、历史充放电电能等常用信息。
PCS的相关参数，包含：
直流侧各分支的电压/电流/功率等、交
流侧的各相有功功率、无功功率、电压、电流、功率要素、频率和温
度、机柜温度、运转状态、报警及故障信息等常用信息，以及日充电
量、日放电量、累计充电量、累计放电量等。
负荷的各相电压、电流、有功功率、无功功率、频率等信息。
图7EMS系统主页面成效图（仅作参照）
（2）电站运营数据显示
系统可依据用户要求，自定义其所需的相关数据到指定界面，进行及时数据、历史数据的查察，并导出报表；
（3）电站经济运转策略
对比于惯例变电站的经济运转解析主若是计算变压器在各种运
行方式下的，变压器消耗随负荷电流变化的曲线，微网系统的经济运转解析将变压器替代为PCS和逆变器进行计算解析，解析当前储能电量和负载比率，得出最正确运转策略，并执行优化命令。
（4）电站及时调换、远程调换
依据现场监控层和总控中心对系统需求数据的不一样，微网电站现
场设备层可自由配置数据分别上传到现场监控层和中控中心，也可由现场监控层办理、挑选后上传到总控中心。
（5）电站能量管理
系统依据当前时段、当前负荷、当前上网电价、储能电池SOC，
自动控制潮流方向，确立微网系统充放电时段。
（6）故障报警
系统供给各级事件的记录和盘问功能，采纳颜色对事件种类和重要程度进行区分和管理。
（7）报表、及时曲线、能量流动显示
系统供给及时曲线记录、解析和盘问功能，自由选择所需记录和解析的数据，以曲线和棒图显现及时数据、历史数据及历史数据统计值，统计数据间隔为5分钟、15分钟、1小时和1天。
系统可以依照用户要求自定义各种报表、解析图表，并导出
office或PDF文件。
（8）数据解析
常有的数据解析工具包包含能流图、成本核算、节能解析、生产
能效解析、能耗展望、对标解析；
（9）电站运转效益解析、老板报表
经济效益解析，主要靠能管系统建模，针对PCS用心、储能系统
SOH，得出全系统运转效率；
3、集装箱安装
集装箱设计
集装箱设计主要依据项目下落地的环境条件如天气条件，海拔高
度等，进行有针对性的设计。
主要包含下表中涉及的方面：
项目功能备注
防雷设计
接地设计
照明系统设计
集装箱承重设计
热管理方案
环境监控系统
消防安全系统
集装箱主要参数以下：
项目
技术参数
大小
30尺集装箱
重量
TBD
承重
30T
资料
特种钢
工作温度
-10℃~45℃
集装箱内部温度
10℃~35℃
集装箱系统设计需要可以保证集装箱具备优异的防腐、防火、防
水、等相关功能，集装箱设计有以下特点
接地设计
集装箱供给接地铜排。
接地铜排可与整个集装箱的非功能性导电
导体（正常状况下不带电的集装箱金属外壳等）靠谱联通，同时，集
装箱以铜排的形式向用户供给2个吻合最严格电力标准要求的接地
点，向用户供给的接地点一定与整个集装箱的非功能性导电导体形成
靠谱的等电位连接，接地点位于集装箱的对角线地点。
非功能性导电
导体接地点。
接地铜排局部视图见以下图所示：
接地铜排局部视图
防雷设计
在线路上安装有防浪涌保护模块，并带有辅助报警开关，一旦发
生雷击可经过监控平台发出对外报警信号。
监控系统及时监测防雷
接地铜排
器信号，一旦发生报警，系统自动切换到相应的监控界面，同时产生报警事件及有相应的办理提示。
防雷系统经过接地扁钢或接地圆钢连接至集装箱给用户供给的许多于2个的接地铜排上。
照明系统设计
可实现对集装箱内照明灯光的控制，照明灯拥有防暴功能，为集装箱内部的监控供给一个安全的照明环境。
管理人员可在现场用手动开关控制照明灯。
别的，集装箱内最少配置5盏应急照明灯，一旦系统断电，集装箱内的应急照明灯会马上投入使用，5年内，单盏应急照明灯的有效照明时间不小于30分钟。
安全及报警系统设计
集装箱拥有报警系统，经过在特别地点安装一报警灯，可以为外界供给比较显然的信息，从而起到预警作用。
集装箱内配置烟雾传感器、温度传感器、湿度传感器、应急灯、门磁开关、灭火器、防雷器等必不行少的安全设备，烟雾传感器和温度传感器和系统的控制开关形成电气连锁，一旦检测到环境参数超出合理范围、门磁开关报警、灭火器启动、雷击报警等，马上切断正在运转的电池成套设备，并进行声光报警，同时经过电池管理系统将数据上传远程监控平台，进行远程报警监测。
集装箱报警器图
消防系统设计
消防系统由烟感探测器、温度探测器、声光报警器、灭火器构成，
经过环境监控系统对集装箱系统进行及时监控。
热管理设计方案
电池是一种对温度较为敏感的
升级会员 