2019年安全智慧型用戶側儲能系統設計和應用.pdf

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1、安全智慧型用戶側儲能系統 設計和應用 中天儲能科技有限公司 目錄 Contents 一 二 三 主要亮點 四 產品系列介紹 五 企業介紹 電網/用戶側成果 新型用戶側儲能 一、電網側成果 大港16MW/32MWh 一、電網側成果 當前網側儲能電站建設情況 鎮江東部電網一期：建山5MW/10MWh（10KV接入），丹陽12MW/24MWh（35KV接入），大港16MW/32MWh（10KV接入），2018年7月并網運行。河南電網二期儲能系統中天供應：平頂山趔山變，安陽湯陰變，鄭州潘莊變，每個站四臺電池集裝箱，合計十二臺集裝箱，每個站6MWh，總計18MWh；2018年12月底并網運行。湖南電網長

2、沙一期儲能示范工程：芙蓉變站房式儲能電站26MW/52MWh；2019年4月23日并網運行。大港儲能站 丹陽儲能站 平頂山儲能站 長沙芙蓉儲能站 一、電網側成果 鎮江項目：緩解諫壁電廠燃煤機組退役對鎮江東部地區2018年夏季高峰期間用電的影響，項目建成后，可在每天用電高峰期間提供電量40萬千瓦時，滿足17萬居民生活用電。此外，該儲能電站還能發揮AGC、AVC、一次調頻、源網菏緊急控制等作用，為緩解用電高速發展與電網高質量發展帶來的電力供需矛盾提供了新的綠色手段。該項目電站還接入了國網江蘇電力近年來建設的“大規模源網荷友好互動系統”，將其升級為“源網荷儲”系統，更加有效地保障大電網安全。儲能站統

3、調網供受電效果 儲能站AGC效果 一、電網側成果 自去年6月21日幾個站相繼投運以來，7、8兩月主要為迎峰度夏做AGC功能：兩充兩放 充電：02:0005:00 11:3013:00 放電：10:0011:00 21:0022:30 9月1日開始：AGC時間段調整為：一充一放 充電：01:0004:00 放電：14:0016:00 增加一次調頻投入（調頻區域按照0.05Hz）AVC功能使用（不影響AGC前提下，優先站內SVG+PCS30%無功）AGC運行曲線（固定時段）一次調頻動作 一、電網側成果“源網荷”實際效果：符合“源網荷”功能要求，江蘇省網要求PCS滿功率充放電轉換時間小于100ms，

4、建山站實測時間為42ms，優于省網要求，行業領先?！癆GC”實際效果：江蘇省網要求，從省調發AGC調度指令經EMS到PCS響應指令時間小于 400ms，丹陽站實測響應為240ms，遠優于省網要求，性能優越。鎮江建山站“源網荷”功能實測數據 鎮江丹陽站“AGC”功能實測數據 一次調頻”實際效果：符合“一次調頻”功能要求，中天昱品PCS頻率識別精度達到0.002Hz，調頻響應時間實測為150ms。精確響應電網頻率波動，遠遠高于發電廠頻差死區最小值0.033Hz，調頻響應時間小于200ms的要求。一、電網側成果 建山電站運行情況建山電站運行情況 建山儲能站運行情況 建山儲能電站：2018年6月21日

5、，建山儲能項目完成交付，運維人員正式接手建山儲能電站運維工作。截止2019年4月1日9:40分，建山儲能電站總充電量為2801.244MWh；總放電量為2482.674MWh.充放電效率為：88.63%丹陽儲能站運行情況 丹陽儲能電站：2018年7月20日，丹陽儲能項目完成交付，運維人員正式接手丹陽儲能電站運維工作。截止2019年4月1日9:40分，丹陽儲能電站總充電量為8725.07MWh；總放電量為7763.12MWh.充放電效率為：88.97%丹陽電站運行情況丹陽電站運行情況 大港變電運行情況 大港儲能電站：2018年8月3日，建山儲能項目完成交付，運維人員正式接手建山儲能電站運維工作。

6、截止2019年4月1日9:40分，丹陽儲能電站總充電量為9792.27Wh；總放電量為8571.78Wh.充放電效率為：87.53%大港大港電站運行情況電站運行情況 一、電網側成果 實現儲能電站內EMS、PCS和BMS之間通訊采用雙網口61850通訊，可實現毫秒級電源相應，AB網口互為備份，保證全站數據正常不間斷通訊；實現全站全自動對點，全站3000+點位一鍵自動對點，省去調度和設備廠家繁重的對點工作；實現所有電池室的過流溫度紅外檢測，確保每一個電氣連接點接觸可靠；實現全站智能化控制，AGC隨動時延從3秒提升到1.5秒內，系統更實現了儲能電站的實時“問診”，針對全站展開SOC維護、診斷預警、全

7、景分析等多維度能量管理；首次在儲能電池恒功率充放電曲線的基礎上，加入充電首末拐點降功率策略，使SOC運行曲線更為平滑，利于調度單位選擇儲能電站運行區間，可使儲能電站出力最大化；在省電科院的帶領下克服重重困難從安裝完成到成功并網僅用時15天的時間。電網側首次采用全室內布置 一、用戶側案例 案例一 協鑫智慧能源（10MWH鋰電）分布式儲能示范項目 系統概況：系統由8個250kW/1.25MWh的子系統組成，共計10MWh，通過升壓變壓器后在10kV側并網；站房采用兩層鋼結構設計，配有暖通系統，保證了系統運行溫度的可靠性；接入配置線路保護、頻率電壓緊急控制等保護裝置；運行策略一充二放；削峰填谷和需求

8、響應服務有效緩解電網夏季高峰用電壓力；可作為備用應急電源提高廠區供電可靠性；整個系統轉換效率8690%。一、用戶側案例 案例二 中天河口6MWh儲能電站示范項目 系統概況：系統由3個500kW/2MWh的子系統組成，其中，1個子系統接入到一臺630kVA升壓變壓器，另外2個子系統接入到一臺1250kVA雙分裂升壓變壓器，升壓至10kV并網；采用集裝箱集群式布局（6臺40HC集裝箱和1臺配電40HC箱），美觀簡潔，既能減少用地面積，又能減少基建成本；運行策略二充二放；用于中天本部園區10kV側削峰填谷和負荷跟蹤，同時與光伏相結合，有效平滑光伏輸出，提高電能質量；整個系統轉換效率平均8691%。一

9、、用戶側案例 案例三 500kWh移動儲能項目 系統概況：該項目與深圳聚能優電合作打造的移動式集裝箱儲能系統，應用于深中通道（類似于港珠澳大橋，深中通道是第二大橋，是深圳到中山的大橋）上面配合柴油機使用的場景；系統可根據需要隨時吊裝移動，靈活性高；柴油機發電優先供設備負載，余電進儲能系統；設備負載峰值柴油機和儲能系統同時出力；柴油機加油期間由儲能系統供電；具備并離網切換功能。二、新型用戶側儲能 用戶側我們又開始折騰了 中天用戶側第一次折騰中天智能光儲充一體化示范項目 該項目是2016年9月26日江蘇省經信委批復的示范項目。系統配置既可并網運行，實現削峰填谷功能；又可實現離網式運行，利用光伏發電

10、儲能，充電樁利用儲能電滿足汽車充電需求。項目安裝了國網第一塊儲能計量表，是首個按照國網江蘇省電力公司客戶側儲能系統并網管理規定流程執行的項目。項目配套的能量管理系統，實現了發電、負載、儲能系統的數據采集與管控，并與國網省、市電力調度中心數據共享。1MWh集裝箱式儲能系統、由1290塊高效光伏組件集成的0.38兆瓦光伏車棚 85套智能交/直流充電樁用于各類型電動大巴及乘用車的快慢速充電 二、新型用戶側儲能 用戶側的又一次折騰 南通科創中心1MW/5MWh光儲充（并離網）型用戶側儲能示范項目 二、新型用戶側儲能 系統拓撲 本項目計劃在中天新能源園南通科創中心內建設一個光、儲、充一體化微電網系統，利

11、用能源管理系統對光伏、儲能和負載進行能源調配，發揮儲能系統的削峰填谷及穩定維護功能。三、主要亮點 亮點1：體積能量密度的提升 項目 規格 型號 E0121-A1 E0121-B1 E0121-B2 箱體類型 20HC標準柜 40HC標準柜 40HC標準柜 配置 含設備艙+電池艙 含設備艙+電池艙 僅電池艙 功率 100-250kW 250-500kW/電量 0.7MWh 2.1MWh 2.6MWh 選配 外置屏 外置屏/注：儲能集裝箱系統包含集裝箱本體、保溫系統、監控系統、消防系統、照明系統、空調暖通系統及電池柜槽鋼底座等。三、主要亮點 亮點1：體積能量密度的提升 項目 規格 備注 串并聯方式

12、 240S4P 240S2P 單元箱數量 20 10 高壓盒數量 1 1 標稱電壓 768V/600-876V 標稱容量 344Ah 172Ah 25 標稱電量 264kWh 132kWh 25 外形尺寸 6707002260mm3 6707002260mm2 重量 2350kg 1250kg 持續充放電倍率 0.5C 1C 轉換效率 93%93%25/0.5C 充放電深度 80%D0D 80%DOD 推薦 工作溫度 充電 5 45 放電-20 55 三、主要亮點 亮點2：三級管理+電氣安全設計 BAU BCU BMU 電池堆通斷 電池簇通斷 新增簇內繼電器和熔斷器 簇間通斷 多級架構的通信和

13、控制切斷模式，確保異常情況下可將系統分切為小于380V的小單元;雙向主動均衡技術可實現系統內的任意單體電池間的能量轉移，無箱間均衡之慮，均衡電流2A，可充可放，可靠性高、抗干擾能力強，能夠大幅改善成組電池的一致性、可用容量、電池壽命;新增就地數據黑匣子，確保在異常情況下，保留近期電池運行數據供事故分析。數據黑匣子 三、主要亮點 亮點3：全壽命周期分析 電池診斷分析框架 預測SOH/RUL 在線余能 劣化趨勢 退役時間 剩余價值 建立模型 電化學或電路模型 統計預測 機器學習 蒙特卡羅 在線余能 劣化趨勢 預測SOH/RUL 可靠性先兆：高溫熱失控 低溫鋰枝晶 SEI膜 預防性診斷 一致性分析：

14、電壓 阻值 SOC 預測退役時間、剩余價值 預測有效維保后的退役時間 預防性診斷：一致性 可靠性 安全性 維保手段：策略調整：充放電閾值和倍率 電池修復：改善系統SOH/RUL 電池出廠劣化表 SOH工況評估表 數據優化 電池出廠數據 電池在線數據 數據收集 數據平臺 數據分類 數據清洗 數據預處理 行為分類 數據清洗 數據統計 大數據分析 三、主要亮點 亮點4：智能預警集控單元 智慧安全集控單元氣體探測氣體探測氣體探測RS485/CAN圖像探測告警RS485圖像探測告警BMS通風風機聲光告警備用輸出HMI直流控制RS485/CAN干接點干接點干接點干接點強制啟動緊急停止煙感溫感備用輸入空調R

15、S485EMSMODBUS/61850 智慧安全集控單元匯總消防和動環探測信息，具備數據存儲、數據通信、數據診斷與顯示功能，具備消防判斷、聲光告警及啟動消防等功能。所有消防聯動控制均可由智慧安全集控單元發出，并可向EMS、就地監控、BMS等設備傳輸信息和發送控制指令。系統匯總電池儲能系統中所有的消防監控信息，便于優化系統控制，實現各系統高效聯動控制，提高系統的安全性。三、主要亮點 亮點5：多層級消防保障 依據多年儲能電站的建設經驗以及。從2018年9月由江蘇省經研院和電科院牽頭聯合我公司、鄭州大學和南京消防器材股份有限公司等6間科研院所及企業，共同開展電池燃燒試驗、滅火介質研究及驗證和儲能電站

16、消防設計研究工作，并配合設計儲能電站的細水霧消防方案，將電站安全等級再提高一個層級。氣體滅火 電控排風機 消防主機 可燃氣體探測裝置 水消防接口 消防中心 一級措施 二級措施 三級措施 消防水池 儲能集裝箱 儲能集裝箱 儲能集裝箱 儲能集裝箱 儲能集裝箱 泵 儲能集裝箱 儲能集裝箱 儲能集裝箱 儲能集裝箱 儲能集裝箱 三、主要亮點 亮點6：高品質長壽命集裝箱 堆碼試驗 單點吊頂試驗 箱內載荷 箱頂試驗 垂直四點頂試驗 聯合業內最大的集裝箱制造企業（中集）合作打造安全、可靠、長壽命的集裝箱。箱體承載能力超過40噸的，箱內地板在任何位置能承受集中載荷：4000kg/平方，箱頂任何60 x30cm區

17、域內，承載300kg無塑形變形，可滿載45單點吊頂，可滿足公路、鐵路、海運等多式聯運要求。箱體整體漏熱性能為3-4W/m2.，提供給箱內設備15-35的溫度運行環境。整體設計壽命長達15-20年。三、主要亮點 亮點7：新型EMS滿足送調度，具有AGC/AVC功能 主接線圖 進線間隔 分系統四遙圖 電池信息遙信圖 AGC AVC 三、主要亮點 亮點8：逆變升壓一體機 用戶側 用電側 RS485 儲能變流器儲能變流器 變壓器變壓器 環網柜環網柜 兆瓦級儲能升壓一體機兆瓦級儲能升壓一體機 測控單元測控單元 節點節點 節點節點 兆瓦級儲能升壓一體機的基本原理：儲能升壓一體機測控單元通過接收調度站的指令

18、，根據指令要求，通過控制儲能變流器對儲能電池進行充放電的過程，能量從儲能電池到電網雙向流動。兆瓦級儲能升壓一體機是集成儲能變流器、升壓變壓器、環網柜、測控柜四合一的產品。這種產品并不是簡單的拼湊，而是一種創新性的產品，特別適合大規模電網側儲能電站的應用場合。三、主要亮點 亮點8：逆變升壓一體機 預制艙：預制集裝箱采用雙層板設計，材料為冷軋鋼板，對集裝箱內部形成包裹作用。中間填充阻燃材料的巖棉，隔熱、降噪、防火三合一。分艙設計：儲能變流器、變壓器、高壓柜、測控柜模塊化分艙設計，中間用雙層鋼板隔離，模塊之間完全獨立互不影響。內部阻燃設計：變壓器選用干式變壓器本身具備防火、防爆的特點；環網柜在系統里

19、面的作用就是保護裝置；測控柜是低壓供電，具備阻燃特性；儲能變流器內部唯一可能形成大能量堆積的情況是功率模塊短路，我司儲能變流器功率模塊采用抽屜式設計，即使在功率模塊發生短路這種極限工況時，能量都能百分之百的壓制在功率模塊抽屜內，與外部隔絕。用電側 預制艙結構預制艙結構 模塊化分艙設計模塊化分艙設計 PCS功率模塊抽屜設計功率模塊抽屜設計 采用GPO-3絕緣材料，具有阻燃、耐電弧、耐漏電等性能。用戶側 PCS艙 環網艙 滅火器 滅火器 變壓器艙 測控艙 三、主要亮點 亮點9：基于強制關斷+下垂控制策略的并離網無縫切換控制技術 PIPark-1SPWMgdqi*gdqi并網孤島油機故障油機正常10

20、01dqrefvdqex0=gabci0=gabciPIdqedqv*1dqidqi1PI01*dqv+Inverter1_SPDT2_SPDTgaigcigbi同步信號0101并網接觸器控制控制模式選擇并網和離網的無縫切換過程 接到孤島運行指令，此時立即封鎖并網開關控制信號，同時控制策略轉換至電壓源運行模式，實施并網開關強制關斷策略。配合晶閘管智能投切開關，無縫切換時間在10ms以內。無縫切換技術控制策略 三、主要亮點 小結 研究了用戶側的全套商業模式：光儲模式,峰谷套利，光/儲/充，小型用戶孤島微電網。增加了一系列提升安全防控措施，率先應用了儲能系統的全壽命預測功能。配套研發的計算機監控系

21、統調度具備送至地調，高級功能的開發為用戶側參與輔助服務奠定技術基礎。這么多新的功能和提升，成本如何？商業模式會有哪些？歡迎有興趣的朋友來我司一起現場實地參觀考察和交流探討 四、產品系列介紹 TM-100KE TM-250KE TM-500KE TM-630KE 儲能雙向變流器 電池箱電池柜電池架 E10 E20 E30 四、產品系列介紹 電池艙/逆變升壓一體艙 項目 規格 型號 E0121-A1 E0121-B1 E0121-B2 箱體類型 20HC標準柜 40HC標準柜 40HC標準柜 配置 含設備艙+電池艙 含設備艙+電池艙 僅電池艙 功率 100-250kW 250-500kW/電量 0

22、.7MWh 2.1MWh 2.6MWh 選配 外置屏 外置屏/注：儲能集裝箱系統包含集裝箱本體、保溫系統、監控系統、消防系統、照明系統、空調暖通系統及電池柜槽鋼底座等。項目 規格 型號 1MW/1.25MW 儲能升壓一體機 2MW/2.5MW 儲能升壓一體機 系統組成 儲能變流器、升壓變壓器、測控單元、環網柜 PCS數量 2臺500kW/630kW 4臺500kW/630kW 尺寸 440026002591mm 580026002591mm 重量 10.5t 13t 五、企業介紹 1 新能源產業 儲能變流器儲能變流器 （PCS)PCS)能量管理系統能量管理系統 (EMS)(EMS)充電樁充電樁

23、 儲能集裝箱儲能集裝箱 電池管理系統電池管理系統 （BMSBMS）正負極材料正負極材料 銅箔銅箔 結構件結構件 鋰離子電池鋰離子電池 儲能升壓一體機儲能升壓一體機 變壓器變壓器 開關柜開關柜 線纜線纜 儲能系統集成總包商（儲能系統集成總包商（EPCEPC）用戶側儲能電站投資者（中天持有）用戶側儲能電站投資者（中天持有）儲能 中天科技已形成含鋰離子電池、電池正負極材料、結構件、銅箔、BMS、PCS、EMS等核心部件的完整產業鏈，實現儲能系統所需設備內部自主配套率98%以上，憑借著產業鏈優勢，已成為儲能行業公認的領跑者。五、企業介紹 中天科技主營產業既各具特色，又相互關聯，既合理分工，還相互支撐，助力國家基礎設施和新興戰略型產業發展 新能源 海洋裝備 精工裝備 智能電網 新材料 信息通信 中天科技集團 謝謝聆聽，敬請指正！