300KW儲能系統初步設計實施方案及配置.doc

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1、中山鈴鎂能源科技有限公司儲能系統項目初步設 計 方 案2017 年 06 月1項目概述2項目方案2.1智能光伏儲能并網電站 32.2儲能系統 52.2.1磷酸鐵鋰電池Ill2.2.2電池管理系統(BMS) 52.2.3儲能變流器(PCS) 72.2.4隔離變壓器 112.3能量管理監控系統 112.3.1微電網能量管理 112.3.2系統硬件結構 122.3.3系統軟件結構 132.3.4系統應用功能 15項目概述分布式能源具有間歇性、波動性、孤島保護等特點，分布式 能源電能 質量差，分布式能源設備利用率沒有被充分發掘。微電 網是為整合分布式 發電的優勢、削弱分布式發電對電網的沖擊和 負面影響

2、而提出的一種新的 分布式能源組織方式和結構，能有效 改善分布式能源電能質量差、分布式 能源設備利用率不能被充分 發掘等分布式能源的不足。微電網通過整合分布式發電單元與配電網之間關系，在一個 局部區域 內直接將分布式發電單元、電力網絡和終端用戶聯系在 一起，可以方便地 進行結構和配置以及電力調度的優化，優化和 提高能源利用效率，減輕能 源動力系統對環境的影響，推動分布 式電源上網，降低大電網的負擔，改 善可靠安全性，并促進社會 向綠色、環保、節能方向發展。微電網是當前 國際國內能源和電 力專家普遍認可的解決方案。本項目擬建設一套鋰電池儲能系統，通過低壓配電柜給部分 辦公樓宇 負荷供電，可實現對各

3、個設備接口采集相關信息，并通 過智能配電柜對各 個環節進行投切，在并網及孤島情況下實現發 電、儲能及負荷的控制，保 持微電網系統的平衡運行。二、項目方案2.1 智能光伏儲能并網電站本電站系統目的在于擬建設中山鈴鎂能源科技有限公司儲能 并離網 系統示范工程，通過接入辦公樓宇的日常照明等真實負載, 可演示離 網狀態下正常供電系統示范；分布式光伏多余電量進行儲 能示范；以 及后臺監控及能量調度等示范。本項目擬建設的儲能系統，系統由鋰電池儲能系統、控制系 統、監控 系統以及能量管理系統構成。其中控制系統可實現對分 布式電源、負載裝 置和儲能裝置的遠程控制，監控系統對分布式 電源實時運行信息、報警信 息

4、進行全面的監視并進行多方面的統 計和分析實現對分布式電源的全方面 掌控，能量管理系統可控制 分布式電源平滑出力與能量經濟調度。系統一 次拓撲結構如下圖 所示：售電池市電電網哈能變遣招能量管理及系統監控網絡結構圖如下圖所示:龍伏單常配山一可，力可中新p（Xcm* 納的開關 fin 也我Ti i-i ii I能量管理系統可以根據儲能情況及負載情況實現并離網切換控制，以及微電網系統幾種不同運行模式的切換，可以實 現分布式電源離網運行控制，并網點電氣參數監控，實現系統 負載遠程投切控制。配置一套電池管理系統實現對儲能電池的 充放電狀態及電池電量估計，實現分布式電源能 量均衡控制及 系統的經濟運行。根據

5、微電網交流母線電壓頻率情況，實現 負 荷分類切除，保證重要負荷的優先供電保障。2.2 儲能系統2.2.1磷酸鐵鋰電池U!配置容量300kWho2.2.2電池管理系統（BMS）BMS是用于監測、評估及保護電池運行狀態的電子設備集合。主要功能:1）監測并傳遞鋰離子電池、電池組及電池系統單元的運行狀態信 息，如電池電壓、電流、溫度以及保護量等；2）評估計算電池的荷電狀態SOC、壽命健康狀態SOH及電池累計處理厶匕寫_厶谷 能量等；3）保護電池安全等。電池智能管理系統可對單體及整組電池進行實時監控、充放電、 均衡、巡檢、溫度監測等，采用諸如電壓均衡控制、超溫保護等 智能化技術，可以管理多組電池， 檢測

6、每組中所有單體電池電壓、 電池 組總電流、多路環境溫度等，是一套功能強大、技術指標完 善的電池管理 系統。電池管理系統（BMS）組成：電池模組監測裝置（BMU）、電池 簇管理單元（BCMS）、直流監控單元（DMU）、電池堆管理單元BAMS及 顯示、監控上位機等組成。表電池管理系統主要參數表序號項目名稱技術參數及指標1工作電源M /dr rh El佯 th- FF118-32V2單體電壓采集氾圍)5V3單體電壓采集誤差W 土 3mV4電流采集范圍 300A5電流采集誤差W 土 1%6溫度采集誤差W士 1C本系統配置1臺100KW儲能變流器。出1）產品特性先進的無通訊線電壓源并聯技術，支持多機無限

7、制并聯（數量、機型）；支持多源并機，可與油機直接組網；先進的下垂控制方法，電壓源并聯功率均分度可達99%；支持低溫、無蓄電自主黑啟動；支持三相1 00%不平衡帶載運 行； 支持并、離網運行模式在線無縫切換； 具有短路支撐和自恢復功能；采用雙電源冗余供電方式，提升系統可靠性；支持多類型負載單獨或混合接入（阻性負載、感性負載、 容性負載）； 具備完善的故障以及操作日志記錄功能，可記錄故障時 高分辨率的電壓、 電流波形;優化的硬件及軟件設計，轉換效率可高達 98.7%。直流側可 接 入光伏組件，同樣支持多機電壓源并聯，可作為 離網光伏電站低溫、無蓄電情況下的黑啟動電源。2）技術參數表表儲能變流器主要

8、技術參數表型號00KW流側參數交流接入方式三相三線（無變壓器）d nnKiA/額定功率1UUkW最大容量110kVA額定電網電壓4UUVC C 彳 C 0/z 、rn -_.、電壓運行范圍4UU+1U% （可設定）最大運行電流158A輸出過載能力r.1額定電網頻率5UHZ總電流波形畸變率（THD）3% （額定功率）功率因數0.9 （超前）-0.9 （滯 后）直流側（電池）頻率氾圍515（可設定）100kW參數額定功率功率110kW/tqa/n/rny/直流電壓范圍580V850V最大長時運行電流185A-k d 0/穩壓精度1%-k 00/穩流精度2%護低電壓穿越有防孤島保護有（支持計劃性孤島

9、）交流過流保護有交流過壓保護有交流欠壓保護有交流過頻保護有交流欠頻保護有相序錯誤保護有過載保護有直流過流保護有J/直流極性反!保護 內部短路保護 過溫保護 絕緣保護 開關狀態異1 保護 降額保護 功率模塊(IGBT)保護系統最大轉換效率0.987尺寸（寬*高*深）1000mm*2200mm*800mm1260kg 5000米（ 3000米需降允許最高海拔額使用）防護等級IP20噪聲v65dB存儲環境溫度401+70冷卻方式風冷允許相對濕度0 95%,無凝露通訊接口以太網、RS485、CAN2.02.2.4隔離變壓器產品型號額定容量11 OkVA輸入電壓400V+10% ( 3P)輸出電壓400

10、V+10%(3P+N)額定頻率50Hz 土 2.5%連接組別Dyn(可定制)絕緣耐熱等級溫升,10C使用海拔4200m效率298.5%工作溫度-35 C -45 CIP20風冷防護等級 冷卻方式結構尺寸（寬*1200mm*650mm*19深*高）總重量76mm 1300kg2.3 能量管理監控系統微電網能量管理微電網能量管理系統用于保障微電網的穩定和經濟優化運 行。其是一種計算機系統，包括提供基本支持服務的軟件平臺，以及提供使微電網內發電、 配電、用電設備有效運行所需功能的 一套應用軟件，是微電網監控系統核心， 擔負著系統電源管理、 負荷管理以及統計分析、評估等功能。微電網能量管 理系統基本

11、功能包括數據信息采集和處理、數據庫管理、人機界面、設備控 制等。系統控制功能包括微網運行基礎控制、計劃無縫切換控制、外 部故障下的無縫切換控制、離網功率平衡優化控制、功率波動微網運行效平滑控制等。系統應用功能包括分布式電源的運行分析與展示、 益分析、有功功率整體優化控制、無功電壓整體優化 控制、電能質量優化控 制等。2.3.2 系統硬件結構微電網能量管理系統的典型實施方案如下圖所示， 由就地設備層、協調控制層和能量管理層組成。就地設備層為光伏發電儲能 電池、可中 斷負荷、可控負荷等設備；協調控制層由通信控制器、 串口服務器、光纖交換機、協調控制器等設備構成；能量管理層由前置服務器、工作站、GP

12、S、防火墻、打印機、顯示大屏等構成。協調控制負責微網運行基礎控制、計劃無縫切換控制、外部故障 下的無縫切換控制、離網功率平衡優化控制、功率波 動平滑控制 等功能；能量管理負責全局能量管理目標制定、全局優化策略運行和具體執行目標下發。種標準通信協議及定制協議，并提供RS-232、RS-485串口及100/1000M以太網接口，通信控制器可將特殊或非標準的通信規約轉換為標準的IEC60870-5-104或Modbus規約，以便于前置服務器處理。協調管理層通信主要采用以太網接口，距離較遠的系統使用光纖以太網進行信息傳輸。通過防火墻隔離，協調管理系 統可以接入 因特網，實現數據的遠程轉發和共享。ill

13、電優北植小市溫肚 濕電ws溫肚工IFi;簾工長a 找的收 ? a MF/ 微電網能量管理系統結構2.3.3系統軟件結構能量管理系統軟件體系結構由操作系統、 支撐平臺、應用功能共三個層次組成，應用功能又分為基本應用功能和高級管理功能兩個部分，如下圖所示。操作系統支持跨平臺，支撐平臺包含數據采集管理、數據庫管理、網絡通信管理、圖形管理、報表管理 權限管理、報警管理、計算統計等模塊?；緫霉δ馨⊿CADA處理、監控功能、統計分析功能、安全WEB數據發布等。高級管理功能包括全局能量管理目標制定等。;理目扣制良應用功能彳-I ;廠百后麗II數據宋集;1急控礴i產計分析功冏:荔/器I支撐平臺套-線-權

14、-I限in n- n 八.iV計W 理管算理1-1告報，一-n警實時數據處理/歷史數據處理表-圖形界面一操作系統能量管理系統軟件層次結構圖協調控制器采用 B/S 結構，包括硬件控制器、功能控制軟件和瀏 覽器用戶工作界面。協調控制器的軟件體系結構如下圖所示。協調控制器的服務器端包括支撐軟件和功能軟件兩部分。功能軟 件包括微電網協調控制和設備協調控制。微電網協調控制功能包 括微網運行基礎控制、無縫切換控制、功率平衡優化控制、功率 波動平滑控制、有功功率整體優化控制、無功電壓整體優化控制、 電能質量 優化控制等。設備協調控制功能包括光伏發電出力控制、可 控負荷調節、可 中斷負荷調節、有功無功優化控制

15、。協調控制器的瀏覽器端是用戶工作界面，系統哲理權限苛理實施數據侔野理通網運行功軍波動基礎控制平漕控制無繾切換削嵯填谷控制策略控制功率平衡有動無明優化控制優化控制N域空備即用控機時覽器端用戶界面實施數據處理網絡數需傳輸光伏發電出力控制叫控他荷調節策略控制Uni x/Linux網力發電由力控物可中斷使聲得節行功無功優化控制協調控制軟件層次結構圖2.3.4系統應用功能1）設備監控實時監測微電網系統內各設備運行狀態，并能對設備進行控制與運行情況分析。系統采集和處理各類實時數據，并將實時數 據處理后送至 實時數據庫與歷史數據庫。例如：對儲能電池的實時運行信息、報警信息 進行全面的監視，并進行多方面的統計

16、和分析，實現對儲能的全面掌控；2）微電網運行控制1）微電網的基本控制功能：實現微電網離網啟動與停止 2）計劃無縫切換功能：按照計劃要求實現微電網從并網狀態無縫轉化成離網狀態以及從離網狀態無縫轉化成并網狀態。無縫切換過程中微電網內的負荷不會失電。離網功率平衡控制功能：微網離網運行時，首要目標是保證重要負荷的供電，在此基礎上，可有選擇地保證非重要負荷的 供電。離網功率平衡控制策略的核心是根據微電網內儲能單元的 剩余儲 能容量決定微電網內發電單元和負荷單元的調節方法。4）設備計劃控制：對特定需要計劃運行的設備，可以編制計劃值或計劃運行曲線，使得該設備按照計劃值或計劃曲線運行。3）運行效益分析1）電能

17、統計：實時監測分布式電源的發電數據、各類負荷的用電數據以及微電網與主網的交換功率數據，為其它分析提供數 據支撐。2）數據統計分析：統計光伏年發電量、系統年上網電量、光伏歷史總發電量、系統累計上網電量、停電累計時間、離網運行 累計時間 等數據；分析節能減排指標，如節省燃煤、節省燃油、 減排氮氧化合物、 減排二氧化碳等；分析對比各分布式電源的發 電量、運行狀況以及建設 投資，計算項目投資回報率，對項目的 技術經濟指標進行評價。3）經濟運行：制定微網經濟運行目標，如儲能壽命最長、可 再生能 源最大化利用，電價效益最優等，按照目標能量管理系統 形成決策并指導協調控制器控制具體設備。（4）目標控制管理1

18、）目標控制：例如可以制定微網并網點功率一定范圍變化目標，減少微電網和電網的功率交換波動，提高用電安全可靠性。2）電能質量監測分析與治理：通過微電網內布設的電能質量 相關設備，如有源濾波器，能量管理系統可以監視微電網內的電 能質量指標， 并根據各項技術數據形成控制命令，指導電能質量 治理設備的實際運行a）可設定低谷電價時段，能量管理柜控制交流電通過儲能逆變器、 向蓄電池充電。當蓄電池電量充滿后，儲能逆變器停止給 電池充電，進入 待機工作模式；b）可設定高峰電價時段由蓄電池通過儲能逆變器給負載供 電，當電池電量釋放到設定的容量下限值時，能量管理柜給儲能逆變器發送停機指令以保護蓄電池，保證蓄電池有一定的市電斷 電應急備用電能；分c）當市電停止工作時，能量管理柜給儲能逆變器發送停機指 令，同時斷開電網側開關。儲能逆變器以 VF 模式重新啟動，建 立電網 電壓，蓄電池通過儲能逆變器對負載進行供電；d）當市電恢復正常后，能量管理柜給儲能逆變器發送停機指令，同時合上電網側開關。儲能逆變器以PQ 模式重新啟動并網% / -運行。