儲能電站總體技術(shù)方案

儲能電站總體技術(shù)方案2011-12-20名目\l“_TOC_250010“概述 3\l“_TOC_250009“設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 4\l“_TOC_250008“儲能電站〔協(xié)作光伏并網(wǎng)發(fā)電〕方案 6\l“_TOC_250007“系統(tǒng)架構(gòu) 6\l“_TOC_250006“光伏發(fā)電子系統(tǒng) 8\l“_TOC_250005“儲能子系統(tǒng) 8\l“_TOC_250004“儲能電池組 8\l“_TOC_250003“電池治理系統(tǒng)(BMS) 10\l“_TOC_250002“并網(wǎng)掌握子系統(tǒng) 14\l“_TOC_250001“儲能電站聯(lián)合掌握調(diào)度子系統(tǒng) 16\l“_TOC_250000“儲能電站〔系統(tǒng)〕整體進(jìn)展前景 19概述大容量電池儲能系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用已有20多年的歷史，早期主要用用，國外也已開展了肯定的爭論。上世紀(jì)90年月末德國在Herne1MW的光伏電站和Bocholt2MW1.2MWh的電池儲能系統(tǒng)，2003年開頭，日本在Hokkaido30.6MW6MW/6MWh的全釩液流電池〔VRB〕儲能系統(tǒng)，用于平抑輸出功率波動。2009年英國EDF電網(wǎng)將600kW/200kWh鋰離子電池儲能系統(tǒng)配置在東部一個(gè)11KV配電網(wǎng)STATCOM中，用于潮流和電壓掌握，有功和無功掌握?？傮w來說，儲能電站〔系統(tǒng)〕負(fù)荷調(diào)整、協(xié)作”等資源消耗等方面。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB21966-2008 鋰原電池和蓄電池在運(yùn)輸中的安全要求GJB4477-2002 鋰離子蓄電池組通用標(biāo)準(zhǔn)QC/T743-2006 電動汽車用鋰離子蓄電池GB/T12325-2008電能質(zhì)量供電電壓偏差GB/T12326-2008電能質(zhì)量電壓波動和閃變GB/T14549-1993電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波GB/T15543-2008電能質(zhì)量三相電壓不平衡GB/T2297-1989 太陽光伏能源系統(tǒng)術(shù)語DL/T527-2002 靜態(tài)繼電保護(hù)裝置逆變電源技術(shù)條件GB/T13384-2008GB/T14537-1993

機(jī)電產(chǎn)品包裝通用技術(shù)條件量度繼電器和保護(hù)裝置的沖擊與碰撞試驗(yàn)GB/T14598.27-2008 量度繼電器和保護(hù)裝置第27局部：產(chǎn)品安全要求DL/T478-2001 靜態(tài)繼電保護(hù)及安全自動裝置通用技術(shù)條件GB/T191-2008 包裝儲運(yùn)圖示標(biāo)志GB/T2423.1-2008A：低溫GB/T2423.2-2008B：高溫

電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2局部：試驗(yàn)方法試驗(yàn)電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2局部：試驗(yàn)方法試驗(yàn)GB/T2423.3-2006 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2局部：試驗(yàn)方法試驗(yàn)Cab：恒定濕熱試驗(yàn)GB/T2423.8-1995Ed：自由跌落GB/T2423.10-2008Fc：振動〔正弦〕GB4208-2008GB/T17626-2006GB14048.1-2006GB7947-2006或數(shù)字標(biāo)識GB8702-88DL/T5429-2009DL/T5136-2001DL/T620-1997DL/T621-1997GB50217-2007GB2900.11-1988IEC61427-2005求和試驗(yàn)方法Q/GDW564-2010QC/T743-2006

電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2局部：試驗(yàn)方法試驗(yàn)電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2外殼防護(hù)等級〔IP代碼〕電磁兼容試驗(yàn)和測量技術(shù)低壓開關(guān)設(shè)備和掌握設(shè)備第1局部：總則人機(jī)界面標(biāo)志標(biāo)識的根本和安全規(guī)章導(dǎo)體的顏色電磁輻射防護(hù)規(guī)定電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程溝通電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣協(xié)作溝通電氣裝置的接地蓄電池名詞術(shù)語光伏系統(tǒng)〔PVES〕用二次電池和蓄電池組一般要儲能系統(tǒng)接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定《電動汽車用鋰離子蓄電池》GB/T18479-2001地面用光伏〔PV〕發(fā)電系統(tǒng)概述和導(dǎo)則GB/T19939-2005光伏系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)要求GB/T20046-2006光伏〔PV〕系統(tǒng)電網(wǎng)接口特性GB2894安全標(biāo)志〔neqISO3864：1984〕GB16179安全標(biāo)志使用導(dǎo)則GB/T178830.2S0.5S級靜止式溝通有功電度表DL/T448能計(jì)量裝置技術(shù)治理規(guī)定DL/T614多功能電能表DL/T645多功能電能表通信協(xié)議DL/T5202電能量計(jì)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程SJ/T11127光伏〔PV〕發(fā)電系統(tǒng)過電壓保護(hù)——導(dǎo)則IEC61000-4-30電磁兼容第4-30局部試驗(yàn)和測量技術(shù)——電能質(zhì)量IEC60364-7-712建筑物電氣裝置第7-712局部：特別裝置或場所的要求太陽光伏〔PV〕發(fā)電系統(tǒng)儲能電站〔協(xié)作光伏并網(wǎng)發(fā)電〕方案系統(tǒng)架構(gòu)〔系統(tǒng)〕主要協(xié)作光伏并網(wǎng)發(fā)電應(yīng)用，因此，整個(gè)系統(tǒng)是包括光伏組件陣列、光伏掌握器、電池組、電池治理系統(tǒng)BM、逆變器以及相應(yīng)的儲能電站聯(lián)合掌握調(diào)度系統(tǒng)等在內(nèi)的發(fā)電系統(tǒng)。系統(tǒng)架構(gòu)圖如下：儲能電站〔協(xié)作光伏并網(wǎng)發(fā)電應(yīng)用〕架構(gòu)圖1、光伏組件陣列利用太陽能電池板的光伏效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換為電能，然后對鋰電池組充電，通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為溝通電對負(fù)載進(jìn)展供電；2、智能掌握器依據(jù)日照強(qiáng)度及負(fù)載的變化，不斷對蓄電池組的工作狀態(tài)進(jìn)展能送往負(fù)載，保證了整個(gè)系統(tǒng)工作的連續(xù)性和穩(wěn)定性；4380V市電接入用戶側(cè)低壓電網(wǎng)或經(jīng)升壓變壓器送入高壓電網(wǎng)。5、鋰電池組在系統(tǒng)中同時(shí)起到能量調(diào)整和平衡負(fù)載兩大作用。它將光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來，以備供電缺乏時(shí)使用。光伏發(fā)電子系統(tǒng)略。儲能子系統(tǒng)儲能電池組電池選型原則能電站，儲能電池是格外重要的一個(gè)部件，必需滿足以下要求：簡潔實(shí)現(xiàn)多方式組合，滿足較高的工作電壓和較大工作電流；狀況下實(shí)現(xiàn)對電站負(fù)荷的調(diào)度掌握；高安全性、牢靠性：在正常使用狀況下，電池正常使用壽命不低于15年；電站安全運(yùn)行的故障；5-10倍的充放電力量；較高的充放電轉(zhuǎn)換效率；易于安裝和維護(hù)；具有較好的環(huán)境適應(yīng)性，較寬的工作溫度范圍；和污染；主要電池類型比較1、幾種電池性能比較鈉硫電池鈉硫電池全釩液流電池磷酸鐵鋰電池閥控鉛酸電池現(xiàn)有應(yīng)用100kW~34MW5kW~6MWkW~MWkW~MW規(guī)模等級比較適合 大規(guī)模削峰填谷、大規(guī)模削峰填可選擇功率型或大規(guī)模削峰填谷、的應(yīng)用場平抑可再生能源谷、平抑可再生 能量型適用范圍 平抑可再生能源發(fā)合發(fā)電波動能源發(fā)電波動廣泛電波動安全性不行過充電；鈉、安全需要單體監(jiān)控安 安全性可承受，但全性能已有較大廢舊鉛酸蓄電池嚴(yán)在安全隱患突破重污染土壤和水源能量密度100-700Wh/kg-120-150Wh/kg30-50Wh/kg倍率特性5-10C1.5C5-15C0.1-1C轉(zhuǎn)換效率>95%>70%>95%>80%壽命>2500次>15000次>2000次>300次本錢23000元/kWh15000元/kWh3000元/kWh700元/kWh資源和環(huán)資源豐富資源豐富；存在一保定的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)好定的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)MW級系統(tǒng)占地150-200平米/MW800-1500平米/MW100-150平米/MW(h)150-200平米MW關(guān)注點(diǎn)全都性全都性、壽命本本錢建議方案要為磷酸鐵鋰電池。電池治理系統(tǒng)(BMS)電池治理系統(tǒng)的要求終導(dǎo)致電池組提前失效。系統(tǒng)穩(wěn)定牢靠的運(yùn)行。電池治理系統(tǒng)BMS的具體功能根本保護(hù)功能單體電池電壓均衡功能間誤差小于±30mv。電池組保護(hù)功能等。數(shù)據(jù)采集功能〔溫度、組端電壓、充放電電流，計(jì)算得到蓄電池內(nèi)阻。通訊接口：承受數(shù)字化通訊協(xié)議IEC61850。在儲能電站系統(tǒng)中，需要和調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)展通訊，上送數(shù)據(jù)和執(zhí)行指令。診斷功能BMS應(yīng)具有電池性能的分析診斷功能，能依據(jù)實(shí)時(shí)測量蓄電池模塊電壓、斷模型，得出單體電池當(dāng)前容量或剩余容量〔SOC〕的診斷，單體電池安康狀態(tài)〔SOH〕的診斷、電池組狀態(tài)評估，以及在放電時(shí)當(dāng)前狀態(tài)下可持續(xù)放電時(shí)〔目前儲能電站無相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)〔SOC5%8%。熱治理因而，BMS應(yīng)具有熱治理的功能。故障診斷和容錯(cuò)假設(shè)遇特別，BMS應(yīng)給出故障診斷告警信號，通過監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給上層掌握系統(tǒng)。路電池堆，從而避開惡性事故發(fā)生。發(fā)生故障時(shí)，以避開對整組電池運(yùn)行產(chǎn)生影響。生惡性事故。建議方案均衡保護(hù)技術(shù)建議能量轉(zhuǎn)移法〔儲能均衡。其它保護(hù)技術(shù)對瞬間的短路的過流狀態(tài)，過流保護(hù)的延時(shí)時(shí)間一般至少要幾百微秒至毫避開短路對電池帶來的巨大損傷。器件實(shí)現(xiàn)快速切斷。蓄電池在線容量評估SOC在測量動態(tài)內(nèi)阻和真值電壓等根底上，利用充電特性與放電特性的對應(yīng)關(guān)SOC。分析鋰電池的放電特性,基于積分法承受動態(tài)更電池電量的方法,考慮電池自放電現(xiàn)象,對電池的在線電流、電壓、放電時(shí)間進(jìn)展測量；推測和計(jì)算電池在SOC的推測值。行相應(yīng)修正。蓄電池安康狀態(tài)評估SOH對，得出蓄電池安康狀態(tài)評估值SOH，同時(shí)依據(jù)運(yùn)行環(huán)境對評估值進(jìn)展修正。蓄電池組的熱治理透氣孔設(shè)計(jì)及鋁殼封裝能幫助電芯更好的散熱，可有效防鼓，保證穩(wěn)定。BMS含有溫度檢測，對電池的溫度進(jìn)展監(jiān)控，假設(shè)溫度高于保護(hù)值將開啟風(fēng)機(jī)強(qiáng)制冷卻，假設(shè)溫度到達(dá)危急值，該電池堆能自動退出運(yùn)行。并網(wǎng)掌握子系統(tǒng)變器和掌握器均可屬于本子系統(tǒng)的一局部。PCS拓?fù)湓O(shè)計(jì)原則符合大容量電池組電壓等級和功率等級；構(gòu)造簡潔、牢靠穩(wěn)定，功率損耗低；能夠敏捷進(jìn)展整流逆變雙向切換運(yùn)行；承受常規(guī)功率開關(guān)器件，設(shè)計(jì)模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化；并網(wǎng)諧波含量低，濾波簡潔；進(jìn)呈現(xiàn)狀低壓等級〔2kV以下〕電池組的PCS系統(tǒng)早期一般是承受基于多重化技術(shù)的多脈波變換器，功率管承受晶閘管或GTO。隨著型電池技術(shù)的消滅、功率器件和拓?fù)浼夹g(shù)的進(jìn)展，較高電壓等級〔5kV~6kV〕的電池組的PCS系統(tǒng)一般IGCTIGBT串聯(lián)。DC/DC+DC/ACDC/DC先將電池DC/ACDC/DC變換器拓?fù)渲饕惺芊歉綦x型雙向Buck/BoostDC/AC局部化并網(wǎng)接口。建議方案大容量電池儲能系統(tǒng)可承受電壓源型PCS，并聯(lián)接入電網(wǎng)，PCS設(shè)計(jì)成四象限運(yùn)行，能獨(dú)立的進(jìn)展有功、無功掌握。目前電池組電壓等級一般低于2kV，單級DC/AC變換構(gòu)造，通過升壓變接入電網(wǎng)。利用多變流器單元并聯(lián)技術(shù)進(jìn)展模塊化、容錯(cuò)性好和效率高。PCS掌握策略掌握要求高效安全電池充放電；滿足電網(wǎng)相關(guān)并網(wǎng)導(dǎo)則；進(jìn)展有功、無功獨(dú)立調(diào)整；能夠適應(yīng)電網(wǎng)故障運(yùn)行。爭論現(xiàn)狀閉環(huán)掌握，外環(huán)依據(jù)掌握目標(biāo)的不同，提出了PQ掌握、下垂掌握、虛擬同步機(jī)的掌握策略。電池儲能系統(tǒng)PCS掌握除了滿足常規(guī)的并網(wǎng)變流器要求，更重要的要滿足電池充放電要求，尤其是電網(wǎng)故障狀況下的掌握。建議方案無功掌握。此時(shí)逆變器保持額定的輸出電流不變。系統(tǒng)的重同步掌握。儲能電站聯(lián)合掌握調(diào)度子系統(tǒng)商都具有一套自己的標(biāo)準(zhǔn),整個(gè)儲能電站里運(yùn)行的規(guī)約就可能到達(dá)好幾種。于IEC61850的系統(tǒng)方案。IEC61850是關(guān)于變電站自動化系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的國際標(biāo)準(zhǔn)。制定IEC61850主要目的就是使不同制造廠商的產(chǎn)品具有互操作性,使它們可以便利IEC61850儲能電站也承受基于IEC61850的掌握系統(tǒng)有利于處理并傳送從儲能電站掌握系統(tǒng)到聯(lián)合發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)各種實(shí)時(shí)信息。100M。系統(tǒng)層配置：系統(tǒng)層主要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、與聯(lián)合發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)通信等功能。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集這些數(shù)據(jù)包括電池容量、線路狀態(tài)、電流、有功功率、無功功率、功率系數(shù)和平均值。與聯(lián)合發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)通信：在儲能電站和變電站之間鋪設(shè)光纖，將儲能電站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、故障信息命令。設(shè)備層配置設(shè)備層由電池治理系統(tǒng)〔BMS〕及其智能組件、能量治理系統(tǒng)〔PCS〕及其智能組件、配電系統(tǒng)保護(hù)測控裝置等。電池治理系統(tǒng)〔BMS〕及其智能組件：電池治理系統(tǒng)〔BMS〕對整個(gè)儲能系統(tǒng)的安全運(yùn)行、儲能系統(tǒng)掌握策略故障診斷。并通過智能組件將相關(guān)信息轉(zhuǎn)化為IEC61850協(xié)議通過光以太網(wǎng)的目的。能量治理系統(tǒng)〔PCS〕及其智能組件：能量治理系統(tǒng)〔PCS〕實(shí)現(xiàn)對電池充放電的掌握，滿足儲能系統(tǒng)并網(wǎng)要運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)有功、無功獨(dú)立掌握。另外，在電網(wǎng)故障條件下，爭論多儲能PCS單元的協(xié)調(diào)掌握，實(shí)現(xiàn)對局部電網(wǎng)的安全運(yùn)行。智能組件將PCS需要上傳的開關(guān)量、模擬量、非電量、運(yùn)行信息等轉(zhuǎn)換為IEC61850協(xié)議通過以PCS。配電系統(tǒng)保護(hù)測控裝置：承受數(shù)字化保護(hù)測控一體扮裝置，承受直接對常規(guī)互感器采樣