(完整word版)300KW儲(chǔ)能系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)方案及配置.doc

1、廣東銓鎂能源集團(tuán)有限公司中山銓鎂能源科技有限公司儲(chǔ)能系統(tǒng)項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)方案2017年06月廣東銓鎂能源集團(tuán)有限公司目 錄1 項(xiàng)目概述 .32 項(xiàng)目方案 .32.1智能光伏儲(chǔ)能并網(wǎng)電站 .33.2儲(chǔ)能系統(tǒng) .43.2.1磷酸鐵鋰電池 .43.2.2電池管理系統(tǒng)（ BMS） .43.2.3儲(chǔ)能變流器（ PCS） .53.2.4隔離變壓器 .83.3能量管理監(jiān)控系統(tǒng) .93.3.1微電網(wǎng)能量管理 .93.3.2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) .93.3.3系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) .103.3.4系統(tǒng)應(yīng)用功能 .11一、項(xiàng)目概述分布式能源具有間歇性、波動(dòng)性、孤島保護(hù)等特點(diǎn)，分布式能源電能質(zhì)量差，分布式能源設(shè)備利用率沒(méi)有被充分發(fā)掘。

2、微電網(wǎng)是為整合分布式發(fā)電的優(yōu)勢(shì)、削弱分布式發(fā)電對(duì)電網(wǎng)的沖擊和負(fù)面影響而提出的一種新的分布式能源組織方式和結(jié)構(gòu)， 能有效改善分布式能源電能質(zhì)量差、分布式能源設(shè)備利用率不能被充分發(fā)掘等分布式能源的不足。微電網(wǎng)通過(guò)整合分布式發(fā)電單元與配電網(wǎng)之間關(guān)系， 在一個(gè)局部區(qū)域內(nèi)直接將分布式發(fā)電單元、電力網(wǎng)絡(luò)和終端用戶聯(lián)系在一起， 可以方便地進(jìn)行結(jié)構(gòu)和配置以及電力調(diào)度的優(yōu)化，優(yōu)化和提高能源利用效率， 減輕能源動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的影響， 推動(dòng)分布式電源上網(wǎng)，降低大電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)，改善可靠安全性，并促進(jìn)社會(huì)向綠色、環(huán)保、節(jié)能方向發(fā)展。微電網(wǎng)是當(dāng)前國(guó)際國(guó)內(nèi)能源和電力專家普遍認(rèn)可的解決方案。本項(xiàng)目擬建設(shè)一套鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)， 通

3、過(guò)低壓配電柜給部分辦公樓宇負(fù)荷供電， 可實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)設(shè)備接口采集相關(guān)信息， 并通過(guò)智能配電柜對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行投切， 在并網(wǎng)及孤島情況下實(shí)現(xiàn)發(fā)電、儲(chǔ)能及負(fù)荷的控制，保持微電網(wǎng)系統(tǒng)的平衡運(yùn)行。二、項(xiàng)目方案2.1 智能光伏儲(chǔ)能并網(wǎng)電站本電站系統(tǒng)目的在于擬建設(shè)中山銓鎂能源科技有限公司儲(chǔ)能并離網(wǎng)系統(tǒng)示范工程，通過(guò)接入辦公樓宇的日常照明等真實(shí)負(fù)載， 可演示離網(wǎng)狀態(tài)下正常供電系統(tǒng)示范； 分布式光伏多余電量進(jìn)行儲(chǔ)能示范；以及后臺(tái)監(jiān)控及能量調(diào)度等示范。本項(xiàng)目擬建設(shè)的儲(chǔ)能系統(tǒng)， 系統(tǒng)由鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、 控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)以及能量管理系統(tǒng)構(gòu)成。其中控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式電源、負(fù)載裝置和儲(chǔ)能裝置的遠(yuǎn)程控制，監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)分布

4、式電源實(shí)時(shí)運(yùn)行信息、報(bào)警信息進(jìn)行全面的監(jiān)視并進(jìn)行多方面的統(tǒng)計(jì)和分析實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式電源的全方面掌控，能量管理系統(tǒng)可控制分布式電源平滑出力與能量經(jīng)濟(jì)調(diào)度。系統(tǒng)一次拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖所示：能量管理及系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：能量管理系統(tǒng)可以根據(jù)儲(chǔ)能情況及負(fù)載情況實(shí)現(xiàn)并離網(wǎng)切換控制，以及微電網(wǎng)系統(tǒng)幾種不同運(yùn)行模式的切換，可以實(shí)現(xiàn)分布式電源離網(wǎng)運(yùn)行控制，并網(wǎng)點(diǎn)電氣參數(shù)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)負(fù)載遠(yuǎn)程投切控制。配置一套電池管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能電池的充放電狀態(tài)及電池電量估計(jì)，實(shí)現(xiàn)分布式電源能量均衡控制及系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。根據(jù)微電網(wǎng)交流母線電壓頻率情況，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷分類切除，保證重要負(fù)荷的優(yōu)先供電保障。2.2 儲(chǔ)能系統(tǒng)2.2.1

5、磷酸鐵鋰電池配置容量300kWh。2.2.2電池管理系統(tǒng)（ BMS）BMS 是用于監(jiān)測(cè)、評(píng)估及保護(hù)電池運(yùn)行狀態(tài)的電子設(shè)備集合。主要功能：1）監(jiān)測(cè)并傳遞鋰離子電池、電池組及電池系統(tǒng)單元的運(yùn)行狀態(tài)信息，如電池電壓、電流、溫度以及保護(hù)量等；2）評(píng)估計(jì)算電池的荷電狀態(tài)SOC、壽命健康狀態(tài)SOH及電池累計(jì)處理能量等；3）保護(hù)電池安全等。電池智能管理系統(tǒng)可對(duì)單體及整組電池進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、充放電、均衡、巡檢、溫度監(jiān)測(cè)等，采用諸如電壓均衡控制、超溫保護(hù)等智能化技術(shù)，可以管理多組電池，檢測(cè)每組中所有單體電池電壓、電池組總電流、多路環(huán)境溫度等，是一套功能強(qiáng)大、技術(shù)指標(biāo)完善的電池管理系統(tǒng)。電池管理系統(tǒng)（BMS）組成：

6、電池模組監(jiān)測(cè)裝置（BMU）、電池簇管理單元（ BCMS）、直流監(jiān)控單元（ DMU）、電池堆管理單元BAMS 及顯示、監(jiān)控上位機(jī)等組成。表 電池管理系統(tǒng)主要參數(shù)表序號(hào)項(xiàng)目名稱技術(shù)參數(shù)及指標(biāo)1工作電源1832V2單體電壓采集范圍05V3單體電壓采集誤差 3mV4電流采集范圍 300A5電流采集誤差 1%6溫度采集誤差 17電壓采集周期 5ms8電流采集周期 1ms9溫度采集周期 5ms10均衡電流1.2A11SOC 估算值 5%12保護(hù)過(guò)充、過(guò)放、超溫、等保護(hù)，且保護(hù)定值可整定13與 PCS 通信方式CAN14與后臺(tái)監(jiān)控通信方式Ethernet15事件記錄存儲(chǔ) 10000 條16歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)10

7、天2.2.3儲(chǔ)能變流器（ PCS）本系統(tǒng)配置 1 臺(tái) 100KW 儲(chǔ)能變流器。1）產(chǎn)品特性? 先進(jìn)的無(wú)通訊線電壓源并聯(lián)技術(shù)，支持多機(jī)無(wú)限制并聯(lián)（數(shù)量、機(jī)型）；? 支持多源并機(jī)，可與油機(jī)直接組網(wǎng)；?先進(jìn)的下垂控制方法，電壓源并聯(lián)功率均分度可達(dá)99%；? 支持低溫、無(wú)蓄電自主黑啟動(dòng)；? 支持三相 100%不平衡帶載運(yùn)行；? 支持并、離網(wǎng)運(yùn)行模式在線無(wú)縫切換；? 具有短路支撐和自恢復(fù)功能；? 采用雙電源冗余供電方式，提升系統(tǒng)可靠性；? 支持多類型負(fù)載單獨(dú)或混合接入（阻性負(fù)載、感性負(fù)載、容性負(fù)載）；? 具備完善的故障以及操作日志記錄功能，可記錄故障時(shí)高分辨率的電壓、電流波形；? 優(yōu)化的硬件及軟件設(shè)計(jì)，

8、轉(zhuǎn)換效率可高達(dá) 98.7%。直流側(cè)可接入光伏組件，同樣支持多機(jī)電壓源并聯(lián)，可作為離網(wǎng)光伏電站低溫、無(wú)蓄電情況下的黑啟動(dòng)電源。2）技術(shù)參數(shù)表表儲(chǔ)能變流器主要技術(shù)參數(shù)表型號(hào)100KW交流側(cè)參數(shù)交流接入方式三相三線 (無(wú)變壓器 )額定功率100kW最大容量110kVA額定電網(wǎng)電壓400V電壓運(yùn)行范圍400+10%(可設(shè)定 )最大運(yùn)行電流158A輸出過(guò)載能力1.1額定電網(wǎng)頻率50HZ頻率范圍4751.5 （可設(shè)定）總電流波形畸變率（ THD）3% （額定功率）功率因數(shù)0.9（超前） -0.9（滯后）直流側(cè)（電池）參數(shù)額定功率100kW最大穩(wěn)定運(yùn)行功率110kW直流電壓范圍580V850V最大長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行電

9、流185A穩(wěn)壓精度1%穩(wěn)流精度2%保護(hù)低電壓穿越有防孤島保護(hù)有（支持計(jì)劃性孤島）交流過(guò)流保護(hù)有交流過(guò)壓保護(hù)有交流欠壓保護(hù)有交流過(guò)頻保護(hù)有交流欠頻保護(hù)有相序錯(cuò)誤保護(hù)有過(guò)載保護(hù)有直流過(guò)流保護(hù)有直流過(guò)壓保護(hù)有直流欠壓壓保護(hù)有直流極性反接保護(hù)有內(nèi)部短路保護(hù)有過(guò)溫保護(hù)有絕緣保護(hù)有開關(guān)狀態(tài)異常保護(hù)有降額保護(hù)有功率模塊（ IGBT）保護(hù)有系統(tǒng)最大轉(zhuǎn)換效率0.987尺寸（寬 * 高* 深）1000mm*2200mm*800mm重量1260kg允許最高海拔5000 米（ 3000米需降額使用）防護(hù)等級(jí)IP20噪聲65dB工作環(huán)境溫度 35 +45存儲(chǔ)環(huán)境溫度 40 +70冷卻方式風(fēng)冷允許相對(duì)濕度095%，無(wú)凝露

10、通訊接口以太網(wǎng)、 RS485、 CAN2.02.2.4隔離變壓器產(chǎn)品型號(hào)額定容量110kVA輸入電壓400V+10%（ 3P）輸出電壓400V+10%(3P+N)額定頻率50Hz2.5%連接組別Dyn11( 可定制）絕緣耐熱等級(jí)H 級(jí)溫升110使用海拔4200m效率98.5%工作溫度-35 45防護(hù)等級(jí)IP20冷卻方式風(fēng)冷結(jié)構(gòu)尺寸（寬 * 深 * 高）1200mm*650mm*1976mm總重量1300kg2.3 能量管理監(jiān)控系統(tǒng)2.3.1微電網(wǎng)能量管理微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)用于保障微電網(wǎng)的穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行。其是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括提供基本支持服務(wù)的軟件平臺(tái)，以及提供使微電網(wǎng)內(nèi)發(fā)電、配電、用電設(shè)

11、備有效運(yùn)行所需功能的一套應(yīng)用軟件， 是微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)核心， 擔(dān)負(fù)著系統(tǒng)電源管理、 負(fù)荷管理以及統(tǒng)計(jì)分析、 評(píng)估等功能。微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)基本功能包括數(shù)據(jù)信息采集和處理、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、人機(jī)界面、設(shè)備控制等。系統(tǒng)控制功能包括微網(wǎng)運(yùn)行基礎(chǔ)控制、計(jì)劃無(wú)縫切換控制、 外部故障下的無(wú)縫切換控制、 離網(wǎng)功率平衡優(yōu)化控制、 功率波動(dòng)平滑控制等。系統(tǒng)應(yīng)用功能包括分布式電源的運(yùn)行分析與展示、 微網(wǎng)運(yùn)行效益分析、 有功功率整體優(yōu)化控制、無(wú)功電壓整體優(yōu)化控制、電能質(zhì)量?jī)?yōu)化控制等。2.3.2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的典型實(shí)施方案如下圖所示， 由就地設(shè)備層、協(xié)調(diào)控制層和能量管理層組成。就地設(shè)備層為光伏發(fā)電儲(chǔ)能電池、可

12、中斷負(fù)荷、可控負(fù)荷等設(shè)備；協(xié)調(diào)控制層由通信控制器、串口服務(wù)器、光纖交換機(jī)、協(xié)調(diào)控制器等設(shè)備構(gòu)成；能量管理層由前置服務(wù)器、工作站、 GPS、防火墻、打印機(jī)、顯示大屏等構(gòu)成。協(xié)調(diào)控制負(fù)責(zé)微網(wǎng)運(yùn)行基礎(chǔ)控制、 計(jì)劃無(wú)縫切換控制、 外部故障下的無(wú)縫切換控制、 離網(wǎng)功率平衡優(yōu)化控制、功率波動(dòng)平滑控制等功能； 能量管理負(fù)責(zé)全局能量管理目標(biāo)制定、 全局優(yōu)化策略運(yùn)行和具體執(zhí)行目標(biāo)下發(fā)。數(shù)據(jù)采集通信網(wǎng)絡(luò)采用串口和以太網(wǎng)接口， 通信控制器支持多種標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議及定制協(xié)議，并提供 RS-232、RS-485串口及 100/1000M 以太網(wǎng)接口，通信控制器可將特殊或非標(biāo)準(zhǔn)的通信規(guī)約轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的 IEC60870-5-1

13、04或 Modbus 規(guī)約，以便于前置服務(wù)器處理。協(xié)調(diào)管理層通信主要采用以太網(wǎng)接口， 距離較遠(yuǎn)的系統(tǒng)使用光纖以太網(wǎng)進(jìn)行信息傳輸。通過(guò)防火墻隔離，協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)可以接入因特網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)發(fā)和共享。微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.3.3系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)能量管理系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)由操作系統(tǒng)、 支撐平臺(tái)、 應(yīng)用功能共三個(gè)層次組成， 應(yīng)用功能又分為基本應(yīng)用功能和高級(jí)管理功能兩個(gè)部分， 如下圖所示。操作系統(tǒng)支持跨平臺(tái)，支撐平臺(tái)包含數(shù)據(jù)采集管理、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、網(wǎng)絡(luò)通信管理、圖形管理、報(bào)表管理、權(quán)限管理、報(bào)警管理、計(jì)算統(tǒng)計(jì)等模塊?；緫?yīng)用功能包括 SCADA處理、監(jiān)控功能、統(tǒng)計(jì)分析功能、安全 WEB數(shù)據(jù)發(fā)布等。高級(jí)管理

14、功能包括全局能量管理目標(biāo)制定等。能量管理系統(tǒng)軟件層次結(jié)構(gòu)圖協(xié)調(diào)控制器采用 B/S 結(jié)構(gòu)，包括硬件控制器、功能控制軟件和瀏覽器用戶工作界面。協(xié)調(diào)控制器的軟件體系結(jié)構(gòu)如下圖所示。 協(xié)調(diào)控制器的服務(wù)器端包括支撐軟件和功能軟件兩部分。功能軟件包括微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制和設(shè)備協(xié)調(diào)控制。 微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制功能包括微網(wǎng)運(yùn)行基礎(chǔ)控制、無(wú)縫切換控制、功率平衡優(yōu)化控制、功率波動(dòng)平滑控制、有功功率整體優(yōu)化控制、 無(wú)功電壓整體優(yōu)化控制、 電能質(zhì)量?jī)?yōu)化控制等。 設(shè)備協(xié)調(diào)控制功能包括光伏發(fā)電出力控制、可控負(fù)荷調(diào)節(jié)、可中斷負(fù)荷調(diào)節(jié)、有功無(wú)功優(yōu)化控制。協(xié)調(diào)控制器的瀏覽器端是用戶工作界面， 可觀察協(xié)調(diào)控制功能軟件工作狀態(tài)、 配置參數(shù)、控

15、制工作模式等。協(xié)調(diào)控制軟件層次結(jié)構(gòu)圖2.3.4系統(tǒng)應(yīng)用功能（1）設(shè)備監(jiān)控實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)， 并能對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制與運(yùn)行情況分析。 系統(tǒng)采集和處理各類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)， 并將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理后送至實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。 例如：對(duì)儲(chǔ)能電池的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息、報(bào)警信息進(jìn)行全面的監(jiān)視，并進(jìn)行多方面的統(tǒng)計(jì)和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能的全面掌控；（2）微電網(wǎng)運(yùn)行控制1）微電網(wǎng)的基本控制功能：實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)離網(wǎng)啟動(dòng)與停止2）計(jì)劃無(wú)縫切換功能：按照計(jì)劃要求實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)從并網(wǎng)狀態(tài)無(wú)縫轉(zhuǎn)化成離網(wǎng)狀態(tài)以及從離網(wǎng)狀態(tài)無(wú)縫轉(zhuǎn)化成并網(wǎng)狀態(tài)。無(wú)縫切換過(guò)程中微電網(wǎng)內(nèi)的負(fù)荷不會(huì)失電。3）離網(wǎng)功率平衡控制功能：微網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，首要目標(biāo)是保證重

16、要負(fù)荷的供電，在此基礎(chǔ)上，可有選擇地保證非重要負(fù)荷的供電。離網(wǎng)功率平衡控制策略的核心是根據(jù)微電網(wǎng)內(nèi)儲(chǔ)能單元的剩余儲(chǔ)能容量決定微電網(wǎng)內(nèi)發(fā)電單元和負(fù)荷單元的調(diào)節(jié)方法。4）設(shè)備計(jì)劃控制： 對(duì)特定需要計(jì)劃運(yùn)行的設(shè)備，可以編制計(jì)劃值或計(jì)劃運(yùn)行曲線，使得該設(shè)備按照計(jì)劃值或計(jì)劃曲線運(yùn)行。（3）運(yùn)行效益分析1）電能統(tǒng)計(jì)：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分布式電源的發(fā)電數(shù)據(jù)、各類負(fù)荷的用電數(shù)據(jù)以及微電網(wǎng)與主網(wǎng)的交換功率數(shù)據(jù)，為其它分析提供數(shù)據(jù)支撐。2）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析：統(tǒng)計(jì)光伏年發(fā)電量、系統(tǒng)年上網(wǎng)電量、光伏歷史總發(fā)電量、系統(tǒng)累計(jì)上網(wǎng)電量、停電累計(jì)時(shí)間、離網(wǎng)運(yùn)行累計(jì)時(shí)間等數(shù)據(jù)；分析節(jié)能減排指標(biāo)，如節(jié)省燃煤、節(jié)省燃油、減排氮氧化合物、減排二氧

17、化碳等；分析對(duì)比各分布式電源的發(fā)電量、運(yùn)行狀況以及建設(shè)投資，計(jì)算項(xiàng)目投資回報(bào)率，對(duì)項(xiàng)目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。3）經(jīng)濟(jì)運(yùn)行：制定微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目標(biāo)，如儲(chǔ)能壽命最長(zhǎng)、可再生能源最大化利用，電價(jià)效益最優(yōu)等，按照目標(biāo)能量管理系統(tǒng)形成決策并指導(dǎo)協(xié)調(diào)控制器控制具體設(shè)備。（4）目標(biāo)控制管理1）目標(biāo)控制：例如可以制定微網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)功率一定范圍變化目標(biāo)，減少微電網(wǎng)和電網(wǎng)的功率交換波動(dòng)，提高用電安全可靠性。2）電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)分析與治理：通過(guò)微電網(wǎng)內(nèi)布設(shè)的電能質(zhì)量相關(guān)設(shè)備，如有源濾波器，能量管理系統(tǒng)可以監(jiān)視微電網(wǎng)內(nèi)的電能質(zhì)量指標(biāo)，并根據(jù)各項(xiàng)技術(shù)數(shù)據(jù)形成控制命令，指導(dǎo)電能質(zhì)量治理設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行。a）可設(shè)定低谷電價(jià)時(shí)段， 能量管理柜控制交流電通過(guò)儲(chǔ)能逆變器、向蓄電池充電。當(dāng)蓄電池電量充