20MWh储能项目方案

中电投东北新能源敖汉风电有限公司黄羊洼220kV风电场20WM/20MWh集装箱式储能项目前期方案北京能高自动化技术股份有限公司2018年5月31日1目录1概述.............................................................................................................................32整体情况.....................................................................................................................33集装箱储能20WM系统集成方案整体设计...............................................................54电池系统.....................................................................................................................65电池管理系统.............................................................................................................66储能电站总平面方案设计：....................................................................................87主设备清单.................................................................................................................98公司简介...................................................................................................................112中电投东北新能源敖汉风电有限公司20WM/20MWh集装箱式储能项目前期方案项目名称：内蒙古赤峰市敖汉风电有限公司20MW/20MWh集装箱式储能项目项目地址：内蒙古赤峰市敖汉旗黄羊洼镇羊场黄羊洼风电场1概述随着储能市场的快速发展，集装箱式储能系统以其高度集成化、灵活便捷等独特优势广泛投入到各种场景中使用。集装箱式储能系统内部集成储能系统、配电系统、照明系统、消防系统等。用户在使用时只需要考虑基本外围线路连接即可，快速实现储能系统布置，而且集装箱可以灵活搬运，即插即用，实现储能系统复用，为用户提供多种使用选择。本方案根据提中电投东北新能源敖汉风电有限公司220KV黄羊洼变电站的现场和提供的图纸情况，集装箱储能系统初步设计方案进行20MWh集装箱式储能系统设计储能电池方案选用磷酸铁锂电池，具有较高的能量密度，可以使储能系统体积更小，智能化更高，从后期运输、土地利用、运营维护等角度为用户减少投资，提高投资回报率。项目建设地点为内蒙古赤峰市敖汉旗黄羊洼镇羊场黄羊洼风电场，敖汉旗地处中温带，属于大陆性季风气候。其特点是：四季分明，太阳辐射强烈，日照丰富，气温日差较大。冬季漫长而寒冷，春季回暖快，夏季短而酷热，降水集中；秋季气温骤降。雨热同季，积温有效性高。敖汉各地降水量分布趋势是从南向北逐渐减少，年降水量在310－460毫米之间2整体情况根据项目现场实际情况，变电站管理区西北角大约有31×63m=1953㎡的空地。根据电站情况，该储能项目集中式接入黄羊洼风电场已建220kV升压站35kV一段母线。原配置主变为SZ10-100MVA/230kV，230±8*1.25%/35kV，Uk%=12%，Yd11接线。初设安装共计10个集装箱，每座集装箱储能容量2MWh，总计容量20MW/20MWh，储能计划接于原35kV高压配电室，需新上1面KYN61-40.5kV高3压开关柜1面，上面配置综合保护1台。储能集装箱南北方向，东西阵列式排布，布置见下图。图120MWh储能系统集装箱布置图图2变电站办公楼主控室图3管理控制室图4电子间预留电气二次柜预留位置图5高压室预留位置4图6变电站西北角储能安装现场图3集装箱储能20WM系统集成方案整体设计本工程可安装10座磷酸铁锂电池储能站，总储能容量为20MWh，每套储能系统接入1台SCB10-2000-38.5/0.5/0.5kV低压分裂升压变压器，共10台变压器，然后10台变压器高压侧经汇集1条线路接入35kV高压配电室新装备用柜间隔。项目建设内容主要包括：储能式集装箱(每套含2MWh磷酸铁锂储能蓄电池、2面直流汇流柜、2套功率变换系统PCS、BMS系统）。箱式变电站（每套含2面低压进线柜、35kV变压器、1面高压出线柜）。10套储能站配套的基础结构、电缆沟道等土建工程。35kV高压配电室有预留空位，可做为本系统接入柜位置，配置35kV线路保护测控装置1套，本风电场原采用南瑞监控后台，为保证本次通讯接入可靠性，本次配置线路保护测控应与原南瑞保护保持一致。配置中增加双向四象限电能计费表1块，等级0.2s级，电能表可安装于主控室电子间电度表屏柜备用位置上，原风电场电量采集器为威胜厂家，因此为保证接入，电能表应采用威胜厂家电表。储能电站每套均设置火灾报警系统，但需接入厂区主控室集中式火灾报警。根据储能站的容量及功率配置方案，本项目储能系统采用单元模块化方案，其接线方式如下：1）每套储能电站为两个储能单元，每1MW为1个储能单元，每个储能单元分7簇电池系统，每簇电池系统为24~26块电池模组，每个储能单元并联进入1面汇流柜，汇流柜出线接入1台1MW储能变流器（PCS）；2）每2台1MW变流器（PCS）接入1台2000KVA低压分裂式升压变压器。53）每台箱式变压器高压出线35KV，10台变压器并联汇入1条集电线路接入35KV高压配电间进线柜。整体设计图如下：图7储能系统电气接线图4电池系统电池系统包括电池模组、含电池架、汇流柜、电气控制柜、BMS系统等。其中，电池组采用模块化设计，每个电池组为8S8P。每两个电池组配置一个电池管理单元（BLMU），对单体电池的电压、温度等参数进行检测。电池配置采用三级式系统架构（每个模块为8S8P，尺寸650.9mm549.9mm154.2mm，共24或26个标准的磷酸铁锂电池模块串联连接成一个电池架的单位组成192S8。一个电池簇系统的电压和容量分别为614.4V和320Ah。表4.1192S8P单簇电池配置最低序号电芯模组类型电压(V)LP271481348S8P2.520电压(V)3.6529.2电压(V)3.225.6403200.1288.192最高额定容量(Ah)能量（KWh)数量电池簇192S8P480700.8614.4320196.608注：该项目由于要求电量为交流侧放出，考虑各部分损耗及DOD,具体如下：1.0MWh：192S8P电池簇，共7簇，1376.256KWh5电池管理系统电池管理系统（BMS）的主要功能包括全面监测电池的运行状态，包括单体/6模块和电池系统电压、电流、温度和电池荷电量等，事故时发出告警信息；并应可靠保护电池组，具备过压保护、欠压保护、过流保护、过温保护和直流绝缘监测等功能；并支持61850TCP/IP通信，配合功3率变换系统及站内监控系统完成储能单元的监控及保护。BMS电池管理系统实现以下几个功能：(1)电池端电压的测量(2)单体电池间的能量均衡：即为单体电池均衡充电，使电池组中各个电池都达到均衡一致的状态。均衡技术是世界正在致力研究与开发的一项电池能量管理系统的关键技术。(3)电池组总电压测量(4)电池组总电流测量(5)SOC计算：准确估测动力电池组的荷电状态(StateofCharge，即SOC)，即电池剩余电量，保证SOC维持在合理的范围内，防止由于过充电或过放电对电池的损伤。(6)动态监测动力电池组的工作状态：在电池充放电过程中，实时采集电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压，防止电池发生过充电或过放电现象。(7)实时数据显示(8)数据记录及分析：同时挑选出有问题的电池，保持整组电池运行的可靠性和高效性。(9)通讯组网功能变流器（PCS）变流器采用输入直流1100kW，输出交流1000kW，采用每1个汇流柜接入1组PCS，由PCS升压至500V，PCS具体参数如下：直流输入DC/AC最大直流输入功率直流输入电压范围最大直流输入电流额定交流输出功率额定交流输出电流额定交流输出电压7交流输出参数1100kW750~800V1375A1000kW1155A500V允许电网电压波动范围额定交流电压频率允许频率波动范围电流总谐波畸变率（THD）功率因数功率因数可调范围420~550V可调50Hz47~52Hz3%（额定功率下）≧0.99（额定功率下）-1~+16储能电站总平面方案设计：1）主要建（构）筑物包括（但不限于）：储能式集装箱基础、箱变基础、电缆沟。2）本期建设的20MW*1h（20MWh）储能项目位于室外布置，储能设备布置如下图（绿色是储能项目）：图8项目总平图集装箱式储能系统设备集装箱设计图集装箱基础结构设计方案储能集装箱基础、箱式变压器集装箱基础采用筏板基础，基础墙为砖混结构，8电缆沟砖混结构。设计条件：基本风压：W0=0.55kN/m2，根据GB50011-2001《建筑抗震设计规范（2008年版）》的规定，设计地震加速度为0.05g，相应地震基本烈度为6度，设计地震分组第一组。参考设计规范：《GB50009-2012建筑结构荷载规范》《变电站建筑结构设计技术规程》DL/T5457-2012《混凝土结构设计规范》（2015版）GB50010-2010《砌体结构设计规范》GB50003-2011《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046-2008基础剖面示意图7主设备清单序号1设备名称储能集装箱（每座含下）锂电池汇流柜PCS系统烟感探测器FlexVert1000台个24规格型号2000kw，13×3.4米1MWh单位座套台数量1022备注9悬挂式七氟丙烷灭火装置悬挂式七氟丙烷灭火装置干式灭火器2箱式变电站（每座含下）变压器低压馈线柜GCSS11-2000-38.5/0.5/0.5kV每面1只框架式开关：kgkg只座台面2500AKYN28-61/40.5/630A面面面306041012111装综保1台通讯、照明、火灾报警、试验等空调、高压开关柜加热、高压开关柜保护、控制高压开关柜34室外交流配电柜室外动力交流配电柜室外直流配电柜室外光纤配线柜（带ATS）2进40出，主进线200A，馈线16A2进40出，主进线160A，馈线20A（带双电源切换）2进10出，主进线160A，馈线10AKYN61-40.5kV-400A短时耐受电流31.5kA/4s，峰值耐受电流80kA，雷电冲击电压185kV，短时工频耐受电压95kV，防护等级IP4X南瑞继保威胜厂家，双向四象限主机、键盘、鼠标、显示器A3接入原视频监控1056面面11735kV高压配电柜面1891035kV线路保护测控装置计量表能量管理系统（每套含下）硬件部分台块套套套台个套11111121装于开关柜球型摄像头软件部分11121314打印机视频监控原视频监控系统扩容通讯屏（每套含下）通讯管理机网络交换机光电转换1516电能质量在线监测屏电缆部分高压交流电缆高压交流电缆高压交流电缆低压交流电缆低压交流电缆低压交流电缆低压交流电缆直流电缆直流电缆直流电缆多模铠装光缆多模铠装光缆屏蔽双绞线网线1