300KW儲能系統(tǒng)初步設(shè)計方案及配置

1、 廣東銓鎂能源集團有限公司 中山銓鎂能源科技有限公司 儲能系統(tǒng)項目 初 設(shè) 計 方 案 2017年06月 廣東銓鎂能源集團有限公司 目錄 1項目概述3 2項目方案 2.1智能光伏儲能并網(wǎng)電站 3 3.2儲能系統(tǒng)4 3.2.1磷酸鐵鋰電池4 3.2.2 電池管理系統(tǒng)（BMS 4 3.2.3儲能變流器（PCS 5 3.2.4 隔離變壓器8 3.3能量管理監(jiān)控系統(tǒng)9 3.3.1微電網(wǎng)能量管理9 3.3.2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 9 3.3.3系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)10 3.3.4系統(tǒng)應(yīng)用功能11 廣東鋰鎂能源集團有限公司 Guangdong Quanmei Energy Group , Ltd 一、項目概述 分布式能

2、源具有間歇性、波動性、孤島保護等特點，分布式能源電能質(zhì)量差，分布 式能源設(shè)備利用率沒有被充分發(fā)掘。微電網(wǎng)是為整合分布式發(fā)電的優(yōu)勢、削弱分布式發(fā) 電對電網(wǎng)的沖擊和負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)通過整合分布式發(fā)電單元與配電網(wǎng)之間關(guān)系， 在一個局部區(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，減輕能源動力系統(tǒng)對環(huán)境的影響， 推動分布式電 源上網(wǎng)，降低大電網(wǎng)的負擔，改善可靠安全性，并促進社會向綠色、環(huán)保、

3、節(jié)能方向發(fā) 展。微電網(wǎng)是當前國際國內(nèi)能源和電力專家普遍認可的解決方案。 本項目擬建設(shè)一套鋰電池儲能系統(tǒng)， 通過低壓配電柜給部分辦公樓宇負荷供電， 可 實現(xiàn)對各個設(shè)備接口采集相關(guān)信息， 并通過智能配電柜對各個環(huán)節(jié)進行投切， 在并網(wǎng)及 孤島情況下實現(xiàn)發(fā)電、儲能及負荷的控制，保持微電網(wǎng)系統(tǒng)的平衡運行。 二、項目方案 2.1智能光伏儲能并網(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能并離網(wǎng)系統(tǒng)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(wǎng)狀態(tài)下正常供電系統(tǒng)示范； 分布 式光伏多余電量進行儲能示范；以及后臺監(jiān)控及能量調(diào)度等示范。 本項目擬建設(shè)的儲能系統(tǒng)，系統(tǒng)由鋰電池儲能系統(tǒng)

4、、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)可實現(xiàn)對分布式電源、負載裝置和儲能裝置的遠程控 制，監(jiān)控系統(tǒng)對分布式電源實時運行信息、報警信息進行全面的監(jiān)視并進行多方面的 統(tǒng)計和分析實現(xiàn)對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)濟調(diào)度。系統(tǒng)一次拓撲結(jié)構(gòu)如下圖所示： 總楓：廣垠中山市沙湖左棊路1號 電話：傳真： 肯薊中心：廣州市東鳳東跑琲1號麗F中右3期室電話主產(chǎn)庇地：羅定幣陀城術(shù)道為靜新村2號 能量管理系統(tǒng)可以根據(jù)儲能情況及負載情況實現(xiàn)并離網(wǎng)切換控制，以及微電 網(wǎng)系統(tǒng)幾種不同運行模式的切換，可以實現(xiàn)分布式電源離網(wǎng)運行控制，并網(wǎng)點

5、電 氣參數(shù)監(jiān)控，實現(xiàn)系統(tǒng)負載遠程投切控制。配置一套電池管理系統(tǒng)實現(xiàn)對儲能電 池的充放電狀態(tài)及電池電量估計，實現(xiàn)分布式電源能量均衡控制及系統(tǒng)的經(jīng)濟運 行。根據(jù)微電網(wǎng)交流母線電壓頻率情況，實現(xiàn)負荷分類切除，保證重要負荷的優(yōu) 先供電保障。 2.2儲能系統(tǒng) 2.2.1 磷酸鐵鋰電池 配置容量300kWh 2.2.2 電池管理系統(tǒng)（BMS 總渦廣琨中山市沙囲玄幫路（號電話r 07020-870020-870 ? 支持低溫、無蓄電自主黑啟動； ? 支持三相100%不平衡帶載運行； ? 支持并、離網(wǎng)運行模式在線無縫切換； ? 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

6、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(yōu)化的硬件及軟件設(shè)計，轉(zhuǎn)換效率可高達 98.7%。直流側(cè)可接入光伏組件, 同樣支持多機電壓源并聯(lián)，可作為離網(wǎng)光伏電站低溫、無蓄電情況下的黑 啟動電源。 2）技術(shù)參數(shù)表 表儲能變流器主要技術(shù)參數(shù)表 型號 100KW 交流側(cè)參數(shù) 交流接入方式 三相三線（無變壓器） 額定功率 100kW 取大容量 110kVA 額定電網(wǎng)電壓 400V 電壓運行范圍 400+10%（可設(shè)定） 最大運行電流 158A 輸出過載能力 1.1 額定電網(wǎng)頻率 50HZ 頻率范圍 4

7、751.5 （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)定運行功率 110kW 直流電壓范圍 580V850V 最大長時運行電流 185A 穩(wěn)壓精度 1% 穩(wěn)流精度 2% 保護 低電壓穿越 有 防孤島保護 有（支持計劃性孤島） 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 直流過壓保護 有 直流欠壓壓保護 有 直流極性反接保護 有 內(nèi)部短路保護 有 過溫保護 有 絕緣保護 有 開關(guān)狀態(tài)異常保

8、護 有 降額保護 有 總楓：廣珮中山市沙湖左菇路1號電話：C76（h88fiR8Sfi 傳戲：0760-S9fiR26M 肯薊中心：廣州市東鳳東跑琲1號麗F中心3期室電話;O2（h87OM790 主產(chǎn)庇地：聊定幣陀城術(shù)道高靜新村2號 功率模塊（IGBT）保護 有 系統(tǒng) 最大轉(zhuǎn)換效率 0.987 尺寸（寬*高*深） 1000mm*2200mm*800mm 重量 1260kg 允許最咼海拔 5000米（ 3000米需降額使用） 防護等級 IP20 噪聲 65dB 工作環(huán)境溫度 35 C+45C 存儲環(huán)境溫度 40 C+70C 冷卻方式 風(fēng)冷 允許相對濕度 095%，無凝露 通訊接口 以太網(wǎng)、RS4

9、85 CAN2.0 224隔離變壓器 產(chǎn)品型號 額定容量 110kVA 輸入電壓 400V+10% ( 3P) 輸出電壓 400V+10%(3P+N) 額定頻率 50Hz 2.5% 連接組別 Dyn11（可定制） 絕緣耐熱等級 H級 溫升 W 1102 使用海拔 98.5% 工作溫度 -35C 45C 防護等級 IP20 冷卻方式 風(fēng)冷 結(jié)構(gòu)尺寸（寬*深*高） 1200mm*650mm*1976mm 總重量 1 300kg 廣東鋰鎂能源集團有限公司 Guangdong Quanmei Energy Group , Ltd 2.3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

10、于保障微電網(wǎng)的穩(wěn)定和經(jīng)濟優(yōu)化運行。其是一種計算機系 統(tǒng)，包括提供基本支持服務(wù)的軟件平臺，以及提供使微電網(wǎng)內(nèi)發(fā)電、配電、用電設(shè)備有 效運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，擔負著系統(tǒng)電源管理、負荷 管理以及統(tǒng)計分析、評估等功能。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)庫管理、人機界面、設(shè)備控制等。系統(tǒng)控制功能包括微網(wǎng)運行基礎(chǔ)控制、計劃 無縫切換控制、外部故障下的無縫切換控制、離網(wǎng)功率平衡優(yōu)化控制、功率波動平滑控 制等。系統(tǒng)應(yīng)用功能包括分布式電源的運行分析與展示、微網(wǎng)運行效益分析、有功功率 整體優(yōu)化控制、無功電壓整體優(yōu)化控制、電能質(zhì)量優(yōu)化控制等。 2.3.2 系統(tǒng)硬件

11、結(jié)構(gòu) 微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的典型實施方案如下圖所示，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)電儲能電池、可中斷負荷、可控負荷等設(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、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、顯示大屏等構(gòu)成。協(xié)調(diào)控制負責微網(wǎng) 運行基礎(chǔ)控制、計劃無縫切換控制、外部故障下的無縫切換控制、 離網(wǎng)功率平衡優(yōu)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(yōu)化策略運 行和具體執(zhí)行目標下發(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準通信協(xié)議及定 制協(xié)議，并提供RS-232

12、 RS-485串口及100/1000M以太網(wǎng)接口，通信控制器可將特殊 或非標準的通信規(guī)約轉(zhuǎn)換為標準的IEC60870-5-104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， 距離較遠的系統(tǒng)使用光纖以太網(wǎng)進行信息 傳輸。通過防火墻隔離，協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)可以接入因特網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程轉(zhuǎn)發(fā)和共享。 微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 233 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、應(yīng)用功能共三個層次組成，應(yīng) 用功能又分為基本應(yīng)用功能和高級管理功能兩個部分，如下圖所示。操作系統(tǒng)支持跨平 臺，支撐平臺包含數(shù)據(jù)采集管理、數(shù)據(jù)庫管理、網(wǎng)絡(luò)通信管理、圖形管理、報表管理、

13、 權(quán)限管理、報警管理、計算統(tǒng)計等模塊?；緫?yīng)用功能包括SCADA處理、監(jiān)控功能、 統(tǒng)計分析功能、安全 WEB數(shù)據(jù)發(fā)布等。高級管理功能包括全局能量管理目標制定等。 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 nai/廣東程鎂能源集團有限公司 Guangdong Qumnin創(chuàng) Energy Group , Ltd, 網(wǎng)運行基礎(chǔ)控制、無縫切換控制、功率平衡優(yōu)化控制、功率波動平滑控制、

14、有功功率整 體優(yōu)化控制、無功電壓整體優(yōu)化控制、電能質(zhì)量優(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、可控負荷調(diào)節(jié)、可中斷負荷調(diào)節(jié)、有功無功優(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)、控制工作模 式等。 協(xié)調(diào)控制軟件層次結(jié)構(gòu)圖 234 系統(tǒng)應(yīng)用功能 （1）設(shè)備監(jiān)控 實時監(jiān)測微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備運行狀態(tài)， 并能對設(shè)備進行控制與運行情況分析。 系 統(tǒng)采集和處理各類實時數(shù)據(jù)，并將實時數(shù)據(jù)處理后送至實時數(shù)據(jù)庫與歷史數(shù)據(jù)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(jiān)視，并進行多方面的統(tǒng)計和分析， 實現(xiàn)對儲能的全面掌控； （2）微電網(wǎng)運行控制

15、1）微電網(wǎng)的基本控制功能：實現(xiàn)微電網(wǎng)離網(wǎng)啟動與停止 2）計劃無縫切換功能：按照計劃要求實現(xiàn)微電網(wǎng)從并網(wǎng)狀態(tài)無縫轉(zhuǎn)化成離網(wǎng)狀態(tài) 以及從離網(wǎng)狀態(tài)無縫轉(zhuǎn)化成并網(wǎng)狀態(tài)。無縫切換過程中微電網(wǎng)內(nèi)的負荷不會失電。 3）離網(wǎng)功率平衡控制功能：微網(wǎng)離網(wǎng)運行時，首要目標是保證重要負荷的供電， 在此基礎(chǔ)上，可有選擇地保證非重要負荷的供電。離網(wǎng)功率平衡控制策略的核心是根據(jù) 微電網(wǎng)內(nèi)儲能單元的剩余儲能容量決定微電網(wǎng)內(nèi)發(fā)電單元和負荷單元的調(diào)節(jié)方法。 4）設(shè)備計劃控制：對特定需要計劃運行的設(shè)備，可以編制計劃值或計劃運行曲線, 使得該設(shè)備按照計劃值或計劃曲線運行。 （3）運行效益分析 1）電能統(tǒng)計：實時監(jiān)測分布式電源的發(fā)電數(shù)

16、據(jù)、各類負荷的用電數(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)計分析：統(tǒng)計光伏年發(fā)電量、系統(tǒng)年上網(wǎng)電量、光伏歷史總發(fā)電量、系 統(tǒng)累計上網(wǎng)電量、停電累計時間、離網(wǎng)運行累計時間等數(shù)據(jù)；分析節(jié)能減排指標，如節(jié) 省燃煤、節(jié)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(fā)電 量、運行狀況以及建設(shè)投資，計算項目投資回報率，對項目的技術(shù)經(jīng)濟指標進行評價。 3）經(jīng)濟運行：制定微網(wǎng)經(jīng)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(yōu)等，按照目標能量管理系統(tǒng)形成決策并指導(dǎo)協(xié)調(diào)控制器控制具體設(shè)備。 （4）目標控制管理 1）目標控制：例如可以制定微網(wǎng)并網(wǎng)點功率一定范圍變化目標，減少微電網(wǎng)和電 網(wǎng)的功率交換波動，提高用電安全可靠性。 2）電能質(zhì)量監(jiān)測分析與治理：通過微電網(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， 并根據(jù)各項技術(shù)數(shù)據(jù)形成控制 命令，指導(dǎo)電能質(zhì)量治理設(shè)備的實際運行。 a）可設(shè)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(shè)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(shè)定的容量下限值時，能量管理柜給儲能逆變器發(fā)