安全智慧型用户侧储能系统设计和应用-solarbe文库

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安全智慧型用户侧储能系统设计和应用中天储能科技有限公司目录 Contents 一二三主要亮点四产品系列介绍五企业介绍电网/用户侧成果新型用户侧储能一、电网侧成果大港 16MW/32MWh 一、电网侧成果当前网侧储能电站建设情况 镇江东部电网一期建山 5MW/10MWh（ 10KV接入），丹阳 12MW/24MWh（ 35KV接入），大港 16MW/32MWh（ 10KV接入）， 2018年 7月并网运行。 河南电网二期储能系统中天供应平顶山趔山变，安阳汤阴变，郑州潘庄变，每个站四台电池集装箱，合计十二台集装箱，每个站 6MWh，总计 18MWh； 2018年 12月底并网运行。 湖南电网长沙一期储能示范工程芙蓉变站房式储能电站 26MW/52MWh； 2019年 4月 23日并网运行。大港储能站丹阳储能站平顶山储能站长沙芙蓉储能站一、电网侧成果镇江项目缓解谏壁电厂燃煤机组退役对镇江东部地区 2018年夏季高峰期间用电的影响，项目建成后，可在每天用电高峰期间提供电量 40万千瓦时，满足 17万居民生活用电。此外，该储能电站还能发挥 AGC、 AVC、一次调频、源网菏紧急控制等作用，为缓解用电高速发展与电网高质量发展带来的电力供需矛盾提供了新的绿色手段。该项目电站还接入了国网江苏电力近年来建设的“大规模源网荷友好互动系统”，将其升级为 “源网荷储”系统，更加有效地保障大电网安全。储能站统调网供受电效果储能站 AGC效果一、电网侧成果 自去年 6月 21日几个站相继投运以来， 7、 8两月主要为迎峰度夏做 AGC功能两充两放充电 02000500 11301300 放电 10001100 21002230 9月 1日开始 AGC时间段调整为一充一放充电 01000400 放电 14001600 增加一次调频投入（调频区域按照 ±0.05Hz） AVC功能使用（不影响 AGC前提下，优先站内 SVGPCS30无功） AGC运行曲线（固定时段）一次调频动作一、电网侧成果 “源网荷”实际效果符合“源网荷”功能要求，江苏省网要求 PCS满功率充放电转换时间小于 100ms，建山站实测时间为 42ms，优于省网要求，行业领先。 “AGC”实际效果江苏省网要求，从省调发 AGC调度指令经 EMS到 PCS响应指令时间小于 400ms，丹阳站实测响应为 240ms，远优于省网要求，性能优越。镇江建山站“源网荷”功能实测数据镇江丹阳站“AGC”功能实测数据一次调频”实际效果符合“一次调频”功能要求，中天昱品 PCS 频率识别精度达到 0.002Hz，调频响应时间实测为 150ms。精确响应电网频率波动，远远高于发电厂频差死区最小值 0.033Hz，调频响应时间小于 200ms的要求。一、电网侧成果建山电站运行情况  建山储能站运行情况建山储能电站2018年6月21日，建山储能项目完成交付，运维人员正式接手建山储能电站运维工作。截止2019年4月1日940分，建山储能电站总充电量为2801.244MWh；总放电量为 2482.674MWh.充放电效率为 88.63  丹阳储能站运行情况丹阳储能电站2018年7月20日，丹阳储能项目完成交付，运维人员正式接手丹阳储能电站运维工作。截止2019年4月1日940分，丹阳储能电站总充电量为8725.07MWh；总放电量为 7763.12MWh.充放电效率为 88.97 丹阳电站运行情况  大港变电运行情况大港储能电站2018年8月3日，建山储能项目完成交付，运维人员正式接手建山储能电站运维工作。截止2019年4月1日940分，丹阳储能电站总充电量为9792.27Wh；总放电量为 8571.78Wh.充放电效率为 87.53 大港电站运行情况一、电网侧成果  实现储能电站内 EMS、 PCS和 BMS之间通讯采用双网口 61850通讯，可实现毫秒级电源相应， AB网口互为备份，保证全站数据正常不间断通讯；  实现全站全自动对点，全站 3000点位一键自动对点，省去调度和设备厂家繁重的对点工作；  实现所有电池室的过流温度红外检测，确保每一个电气连接点接触可靠；  实现全站智能化控制， AGC随动时延从 3秒提升到 1.5秒内，系统更实现了储能电站的实时“问诊”，针对全站展开 SOC维护、诊断预警、全景分析等多维度能量管理；  首次在储能电池恒功率充放电曲线的基础上，加入充电首末拐点降功率策略，使 SOC运行曲线更为平滑，利于调度单位选择储能电站运行区间，可使储能电站出力最大化；  在省电科院的带领下克服重重困难从安装完成到成功并网仅用时 15天的时间。电网侧首次采用全室内布置一、用户侧案例案例一协鑫智慧能源（10MWH锂电）分布式储能示范项目系统概况  系统由 8个 250kW/1.25MWh的子系统组成，共计 10MWh，通过升压变压器后在 10kV侧并网；  站房采用两层钢结构设计，配有暖通系统，保证了系统运行温度的可靠性；  接入配置线路保护、频率电压紧急控制等保护装置；  运行策略一充二放；  削峰填谷和需求响应服务有效缓解电网夏季高峰用电压力；可作为备用应急电源提高厂区供电可靠性；  整个系统转换效率 8690。一、用户侧案例案例二中天河口6MWh储能电站示范项目系统概况  系统由 3个 500kW/2MWh的子系统组成，其中， 1个子系统接入到一台 630kVA升压变压器，另外 2个子系统接入到一台 1250kVA双分裂升压变压器，升压至 10kV并网；  采用集装箱集群式布局（ 6台 40HC集装箱和 1台配电 40HC箱），美观简洁，既能减少用地面积，又能减少基建成本；  运行策略二充二放；  用于中天本部园区 10kV侧削峰填谷和负荷跟踪，同时与光伏相结合，有效平滑光伏输出，提高电能质量；  整个系统转换效率平均 8691。一、用户侧案例案例三 500kWh移动储能项目系统概况  该项目与深圳聚能优电合作打造的移动式集装箱储能系统，应用于深中通道（类似于港珠澳大桥，深中通道是第二大桥，是深圳到中山的大桥）上面配合柴油机使用的场景；  系统可根据需要随时吊装移动，灵活性高；  柴油机发电优先供设备负载，余电进储能系统；  设备负载峰值柴油机和储能系统同时出力；  柴油机加油期间由储能系统供电；  具备并离网切换功能。二、新型用户侧储能 用户侧我们又开始折腾了中天用户侧第一次折腾中天智能光储充一体化示范项目该项目是 2016年 9月 26日江苏省经信委批复的示范项目。系统配置既可并网运行，实现削峰填谷功能；又可实现离网式运行，利用光伏发电储能，充电桩利用储能电满足汽车充电需求。项目安装了国网第一块储能计量表，是首个按照国网江苏省电力公司客户侧储能系统并网管理规定流程执行的项目。项目配套的能量管理系统，实现了发电、负载、储能系统的数据采集与管控，并与国网省、市电力调度中心数据共享。 1MWh集装箱式储能系统、由1290块高效光伏组件集成的0.38 兆瓦光伏车棚 85套智能交/直流充电桩用于各类型电动大巴及乘用车的快慢速充电二、新型用户侧储能 用户侧的又一次折腾南通科创中心 1MW/5MWh光储充（并离网）型用户侧储能示范项目二、新型用户侧储能 系统拓扑本项目计划在中天新能源园南通科创中心内建设一个光、储、充一体化微电网系统，利用能源管理系统对光伏、储能和负载进行能源调配，发挥储能系统的削峰填谷及稳定维护功能。三、主要亮点 亮点1体积能量密度的提升项目规格型号 E0121-A1 E0121-B1 E0121-B2 箱体类型 20HC标准柜 40HC标准柜 40HC标准柜配置含设备舱电池舱含设备舱电池舱仅电池舱功率 100-250kW 250-500kW / 电量 0.7MWh 2.1MWh 2.6MWh 选配外置屏外置屏 / 注储能集装箱系统包含集装箱本体、保温系统、监控系统、消防系统、照明系统、空调暖通系统及电池柜槽钢底座等。三、主要亮点 亮点1体积能量密度的提升项目规格备注串并联方式 240S4P 240S2P 单元箱数量 20 10 高压盒数量 1 1 标称电压 768V/600-876V 标称容量 344Ah 172Ah 25℃ 标称电量 264kWh 132kWh 25℃ 外形尺寸 6707002260mm 3 6707002260mm 2 重量 2350kg 1250kg 持续充放电倍率 0.5C 1C 转换效率＞ 93 ＞ 93 25℃/0.5C 充放电深度 80D0D 80DOD 推荐工作温度充电 5℃ 45℃ 放电 -20℃ 55℃ 三、主要亮点 亮点2三级管理电气安全设计 BAU BCU BMU 电池堆通断电池簇通断新增簇内继电器和熔断器簇间通断  多级架构的通信和控制切断模式，确保异常情况下可将系统分切为小于 380V的小单元 ;  双向主动均衡技术可实现系统内的任意单体电池间的能量转移，无箱间均衡之虑，均衡电流± 2A，可充可放，可靠性高、抗干扰能力强，能够大幅改善成组电池的一致性、可用容量、电池寿命 ;  新增就地数据黑匣子，确保在异常情况下，保留近期电池运行数据供事故分析。数据黑匣子三、主要亮点 亮点3全寿命周期分析电池诊断分析框架预测SOH/RUL 在线余能劣化趋势退役时间剩余价值建立模型电化学或电路模型统计预测机器学习蒙特卡罗在线余能劣化趋势预测SOH/RUL 可靠性先兆高温热失控低温锂枝晶 SEI膜预防性诊断一致性分析电压阻值 SOC 预测退役时间、剩余价值预测有效维保后的退役时间预防性诊断一致性可靠性安全性维保手段策略调整充放电阈值和倍率电池修复改善系统 SOH / RUL 电池出厂劣化表 SOH工况评估表数据优化电池出厂数据电池在线数据数据收集数据平台数据分类数据清洗数据预处理行为分类数据清洗数据统计大数据分析三、主要亮点 亮点4智能预警集控单元智慧安全集控单元气体探测气体探测气体探测 RS485/CAN 图像探测告警 RS485 图像探测告警 BMS 通风风机声光告警备用输出 HMI 直流控制 RS485 / CAN 干接点干接点干接点干接点强制启动紧急停止烟感温感备用输入空调 RS485 EMS MODBUS / 61850 智慧安全集控单元汇总消防和动环探测信息，具备数据存储、数据通信、数据诊断与显示功能，具备消防判断、声光告警及启动消防等功能。所有消防联动控制均可由智慧安全集控单元发出，并可向 EMS、就地监控、 BMS等设备传输信息和发送控制指令。系统汇总电池储能系统中所有的消防监控信息，便于优化系统控制，实现各系统高效联动控制，提高系统的安全性。三、主要亮点 亮点5多层级消防保障依据多年储能电站的建设经验以及。从 2018年 9 月由江苏省经研院和电科院牵头联合我公司、郑州大学和南京消防器材股份有限公司等 6间科研院所及企业，共同开展电池燃烧试验、灭火介质研究及验证和储能电站消防设计研究工作，并配合设计储能电站的细水雾消防方案，将电站安全等级再提高一个层级。气体灭火电控排风机消防主机可燃气体探测装置水消防接口消防中心一级措施二级措施三级措施消防水池储能集装箱储能集装箱储能集装箱储能集装箱储能集装箱泵储能集装箱储能集装箱储能集装箱储能集装箱储能集装箱三、主要亮点 亮点6高品质长寿命集装箱堆码试验单点吊顶试验箱内载荷箱顶试验垂直四点顶试验联合业内最大的集装箱制造企业（中集）合作打造安全、可靠、长寿命的集装箱。箱体承载能力超过 40吨的，箱内地板在任何位置能承受集中载荷 4000kg/ 平方，箱顶任何 60x30cm区域内，承载 300kg无塑形变形，可满载 45°单点吊顶，可满足公路、铁路、海运等多式联运要求。箱体整体漏热性能为 3-4W/m2.℃，提供给箱内设备 15-35℃的温度运行环境。整体设计寿命长达 15-20年。三、主要亮点 亮点7新型EMS满足送调度，具有AGC/AVC功能主接线图进线间隔分系统四遥图电池信息遥信图 AGC AVC 三、主要亮点 亮点8逆变升压一体机用户侧用电侧 RS485 储能变流器变压器环网柜兆瓦级储能升压一体机测控单元节点节点兆瓦级储能升压一体机的基本原理储能升压一体机测控单元通过接收调度站的指令，根据指令要求，通过控制储能变流器对储能电池进行充放电的过程，能量从储能电池到电网双向流动。兆瓦级储能升压一体机是集成储能变流器、升压变压器、环网柜、测控柜四合一的产品。这种产品并不是简单的拼凑，而是一种创新性的产品，特别适合大规模电网侧储能电站的应用场合。三、主要亮点 亮点8逆变升压一体机 预制舱预制集装箱采用双层板设计，材料为冷轧钢板，对集装箱内部形成包裹作用。中间填充阻燃材料的岩棉，隔热、降噪、防火三合一。 分舱设计储能变流器、变压器、高压柜、测控柜模块化分舱设计，中间用双层钢板隔离，模块之间完全独立互不影响。 内部阻燃设计变压器选用干式变压器本身具备防火、防爆的特点；环网柜在系统里面的作用就是保护装置；测控柜是低压供电，具备阻燃特性；储能变流器内部唯一可能形成大能量堆积的情况是功率模块短路，我司储能变流器功率模块采用抽屉式设计，即使在功率模块发生短路这种极限工况时，能量都能百分之百的压制在功率模块抽屉内，与外部隔绝。用电侧预制舱结构模块化分舱设计 PCS功率模块抽屉设计采用GPO-3绝缘材料，具有阻燃、耐电弧、耐漏电等性能。用户侧 PCS舱环网舱灭火器灭火器变压器舱测控舱三、主要亮点 亮点9基于强制关断下垂控制策略的并离网无缝切换控制技术 PI Park -1 SPWM gdq i * gdq i 并网孤岛油机故障油机正常 1 0 0 1 dqref v dq ex⋅ 0 gabc i 0 gabc i PI dq e dq v * 1dq i dq i 1 PI 0 1 * dq v − − − Inverter 1_SPDT 2_SPDT ga i gc i gb i 同步信号 0 1 0 1 并网接触器控制控制模式选择并网和离网的无缝切换过程接到孤岛运行指令，此时立即封锁并网开关控制信号，同时控制策略转换至电压源运行模式，实施并网开关强制关断策略。配合晶闸管智能投切开关，无缝切换时间在 10ms以内。无缝切换技术控制策略三、主要亮点 小结  研究了用户侧的全套商业模式光储模式 ,峰谷套利，光 /储 /充，小型用户孤岛微电网。  增加了一系列提升安全防控措施，率先应用了储能系统的全寿命预测功能。  配套研发的计算机监控系统调度具备送至地调，高级功能的开发为用户侧参与辅助服务奠定技术基础。这么多新的功能和提升，成本如何商业模式会有哪些欢迎有兴趣的朋友来我司一起现场实地参观考察和交流探讨四、产品系列介绍 TM-100KE TM-250KE TM-500KE TM-630KE 储能双向变流器 电池箱\电池柜\电池架 E10 E20 E30 四、产品系列介绍 电池舱/逆变升压一体舱项目规格型号 E0121-A1 E0121-B1 E0121-B2 箱体类型 20HC标准柜 40HC标准柜 40HC标准柜配置含设备舱电池舱含设备舱电池舱仅电池舱功率 100-250kW 250-500kW / 电量 0.7MWh 2.1MWh 2.6MWh 选配外置屏外置屏 / 注储能集装箱系统包含集装箱本体、保温系统、监控系统、消防系统、照明系统、空调暖通系统及电池柜槽钢底座等。项目规格型号 1MW/1.25MW 储能升压一体机 2MW/2.5MW 储能升压一体机系统组成储能变流器、升压变压器、测控单元、环网柜 PCS数量 2台 500kW/630kW 4台 500kW/630kW 尺寸 440026002591mm 580026002591mm 重量 10.5t 13t 五、企业介绍 1 新能源产业储能变流器（PCS 能量管理系统 EMS 充电桩储能集装箱电池管理系统（BMS）正负极材料铜箔结构件锂离子电池储能升压一体机变压器开关柜线缆储能系统集成总包商（EPC）用户侧储能电站投资者（中天持有） 储能 中天科技已形成含锂离子电池、电池正负极材料、结构件、铜箔、 BMS、 PCS、 EMS等核心部件的完整产业链，实现储能系统所需设备内部自主配套率 98以上，凭借着产业链优势，已成为储能行业公认的领跑者。