2019年基于全生命周期理論的儲能電站安全分析.pdf

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1、基于全生命周期理論的儲能電站安全分析 山東電工電氣集團有限公司 CONTENTS 目 錄 儲能業務介紹 集團介紹 儲能設備選型 BMS系統、運維管控系統 集團介紹 經營業績 變壓器業務 封閉式組合電器業務 鐵塔業務 線纜業務 智能裝備業務 智能配網及電能替代業務 山東電工電氣集團有限公司是國家電網公司直屬單位，所屬企業20余家，擁有一流的變壓器、鐵塔、電纜、智能配網生產線，具有先進的技術研發平臺和一流的試驗能力、完善的質量保證體系、卓越的產品配套和集成能力。核心業務包括變壓器、封閉式組合電器(GIS)、鐵塔、電線電纜、智能裝備、配網產品等板塊。變壓器 鐵塔 電線電纜 GIS 配網產品 智能裝備

2、 山東電工電氣認真服務于“三型兩網”大局，堅持以經濟效益為中心，推動轉型發展、提質增效、做強做優核心業務，呈現積極向上的發展態勢。2018年，實現營業收入132億元，資產總額216億元，新訂單260億元。順應電網發展趨勢，加快業務轉型升級，取得重大突破。與中國電力科學研究院、山東大學等科研機構和高校達成長期戰略合作，加快高端技術成果孵化。公司成立以來，累計制定國家、行業等標準66項，獲授權專利578項，軟件著作權57項，發表科技論文290篇。47項新產品通過國家級鑒定，其中36項達到國際先進水平。42項成果榮獲省部級獎勵。14項科技成果在集團轉化落地。2016年以來，智能配網業務實現新簽合同3

3、3.55億元，其中自動調容調壓變壓器份額位居同行業之首。66項 578項 57項 290篇 42項 國家、行業標準 授權專利 軟件著作權 科技論文 省部級獎勵 經營業績 研發制造技術達到國際先進水平，在特高壓交、直流變壓器和電抗器制造技術上取得重大突破并實現廣泛應用。自主研發的1000千伏及以下交直流、全系列變壓器、電抗器，年產能1.85億千伏安。世界單廠產能最大的變壓器及電抗器制造基地-濟南基地 110千伏、容量31.5兆伏安移動變電站 變壓器業務 錫盟-泰州特高壓直流輸電工程800千伏換流變壓器 實現開關設備全套智能化，1100千伏GIS、盆式絕緣子關鍵技術達到國際先進水平。1100千伏G

4、IS年產能36間隔，550千伏及以下電壓等級600間隔，是國內具備同類產品生產能力的四家制造商之一。榆橫-濰坊特高壓交流輸電工程1100千伏GIS 封閉式組合電器業務 錫盟-山東特高壓交流輸電工程濟南站550千伏GIS 鋼管塔和角鋼塔年產能100萬噸，承擔了世界最高的舟山500千伏聯網輸變電工程二通道380米高塔、巴西亞馬遜大跨越輸電鐵塔等供貨任務。鐵塔業務 皖電東送長江大跨越鋼管塔 世界最高-舟山與大陸聯網380米高塔 掌握特高壓導線、復合材料芯導線、特種電纜、智能電纜、海底電纜和500千伏交聯聚乙烯絕緣電纜等多項核心技術。電力電纜年產能7.9萬千米、導線6.5萬噸。線纜業務 320千伏高壓

5、直流交聯聚乙烯絕緣海底電纜 500千伏交聯聚乙烯絕緣電纜 提供以輸電線路設備狀態管控平臺為代表的線路信息技術開發服務，涵蓋在線監測、變電監測、無人機業務、配電線路車載超聲診斷儀、架空輸電線路登塔檢修系列裝備等領域，是公司輸變電在線監測領域的主要技術支撐單位和標準起草單位。智能裝備業務 絕緣子檢測機器人、輸電線路圖像視頻監控裝置、在線檢監測裝置-微風振動 電網運檢智能分析管控平臺 配網超聲波檢測儀器、輕型智能鐵塔攀爬機 山東電工電氣在智能配網和電能替代領域產品種類齊全，是全國具備成套配網解決方案的主要企業之一，主要產品涵蓋智能化節能型變壓器及成套臺區、電能質量治理設備、配網自動化、一二次融合智能

6、化設備、新能源類、智能型開關柜、電能替代類產品等。智能配網及電能替代業務 智能一體化柱上臺區 精細補償裝置 地埋式變壓器 智能配變終端 由自動調容調壓變壓器組成的智能一體化配電臺區，是目前國內先進供電模式的典型，電能質量綜合優化裝置和靜止無功發生器采用先進的功率半導體技術，可全面優化配電網的電能質量，充分契合智能化、節能環保、高可靠性的智能電網需求，廣泛應用于江蘇、山東、北京、天津、河南、河北等省公司。創新提出一體化柱上臺變解決方案，基本實現“工廠預制全配套，施工高效降費用，產品質量可追溯，環境友好無污染”的目標，為用戶提供從設備出廠直接到現場安裝的一體化、一站式解決方案，真正實現臺區標準化建

7、設的示范引領。山東電工電氣作為優秀供應商代表被中央電視臺邀請參加大氣污染治理煤改電專題記錄片拍攝。地埋式變壓器 智能配變終端 地埋式變壓器 智能配變終端 儲能業務介紹 已建設完成江蘇儲能一期項目，承擔鎮江北山、揚中長旺和揚中新壩三個站場建設，規模為34MW/68MWh。正在實施的蘇州電網側儲能項目,含張家港樂余、常熟任陽兩個站場建設，總規模為27.56MW/48.4MWh。電網側儲能項目作為緩解電網迎峰度夏供電壓力的措施，結合電化學儲能電站建設周期短、布點靈活的優勢，具有調峰調頻、負荷響應、黑啟動服務及新能源消納等作用。北山儲能站 長旺儲能站 新壩儲能站 工程應用-儲能電站 儲能設備選型 電芯

8、選型 BMS選型 PCS選型 EMS選型 電芯選型 山東電工電氣集團有限公司 15 05 04 03 02 01 安全的電芯 電芯在不同倍率下，持續充放電，溫度上升應該控制在較小范圍。電芯具備較高循環壽命，且循環特性（電壓一致性）穩定可靠，內阻變化率??；電芯具備較高安全性，在任何條件下都不應該發生起火、爆炸等惡劣情況。電芯在運行或長期靜止過程中，均應該保持較小自放電率，否則會引起系統利用率下降的問題。電芯選型過程中能量密度是一個關鍵參數，對于系統成本有較明顯影響。高安全性 循環特性 溫升特性 自放電率 能量密度 BMS選型 山東電工電氣集團有限公司 16 05 04 03 02 01 可靠的B

9、MS 儲能系統配置多樣化，BMS模塊化程度直接影響了其能否產品化的結果。儲能系統應用中，環境不可控因素巨大，BMS必須適應各種不同的應用場景；BMS作為儲能系統的核心部件，可靠性直接決定了儲能系統的可靠性，因此BMS應該具有較高可靠性。儲能系統作為系統工程，BMS是否有豐富的工程經驗，決定了系統產品的穩定性。儲能系統的核心單元是電芯，電芯的數據非常寶貴，BMS應該具備很強的數據存儲能力。高可靠性 環境適應性 模塊化程度 產品工程化 數據存儲能力 PCS選型 山東電工電氣集團有限公司 17 04 03 02 01 穩定的PCS PCS是電池儲能系統的吞吐設備，PCS的效率直接影響了儲能系統的效率

10、，PCS應該具備很高的效率。PCS作為儲能系統的核心部件，應該具有非常高的穩定性。PCS是功率輸出設備，響應速率影響系統方案。PCS連接電網側，平抑發電功率波動、改善電能質量、支撐電網電壓和頻率，性能影響質量。高穩定性 高效率 響應速率 高性能 EMS選型 山東電工電氣集團有限公司 18 05 04 03 02 01 智能化EMS EMS內置多個功能模塊，應盡量模塊化設計，系統運行調試過程中，可以實時進行追蹤調試。EMS應該高度集成化，以方便于安裝部署，調試，測試。EMS作為儲能電站的核心控制單元，其智能化程度直接影響了系統的性能。EMS作為調度控制中心，需要較高的實時反應能力，因此運算速率要

11、求很高。EMS應該具有較大數據存儲能力，保存系統的關鍵運行數據。智能化 集成化 功能模塊化 運算速率 存儲數據 BMS管理系統、運維管控系統 1.BMS管理系統 數據管理 控制算法 安全算法 數據管理 21 電池數據是儲能系統管理的基石，強調實時性、連續性、全面性、可追溯性；電池全生命數據是運維人員掌握并分析系統是否正?？煽?、結算各項技術指標、故障排查與追溯的主要手段；山東電工電氣格外注重BMS產品的數據統計與保存，并形成了一套完備的數據通信與管理機制，為后續的電站運維與管理提供有力支持；BMS采樣頻次為ms級，異常數據即時檢索與上報 全系統數據刷新與上報達1S以內，狀態更新快 數據采集與刷新

12、 BMS內部關鍵通信，同時采用兩種不同類型的通信接口，有效保證數據連續性；傳輸冗余設計 BMS集成大容量存儲器，支持數據上傳的同時，進行本地備份保存；大數據本地保存 BMS使用本地電池數據，形成生命周期曲線供上級參考；，形成電芯壽命衰減分析報告與SOH分布報表；本地數據分析與預警 控制算法 22 經過多年儲能項目的應用與積累，山東電工對于電池管理有著深刻的理解，針對項目問題形成了一套自主獨特的控制算法與解決方案；在具備常規BMS的基礎功能之余，更注重確保系統長效運行、均衡系統一致性、標定系統實際容量；力求通過BMS的控制算法，達到對系統更深層次的使用，挖掘系統潛能，提高利用率；BMS采用多級管

13、理，每級主控均可在上級失效時單獨運行，保證系統不會因單點故障導致全面失控；BMS各級控制器均具備梯次保護能力，預設多等級保護閾值，完成精細的本地控制與保護 分級管理+梯次保護 具備成熟的主動均衡與被動均衡算法；根據項目電芯不同靈活選用不同均衡形式的BMS；有效解決系統電芯容量不一致問題，增加使用容量；多樣有效的均衡方案 自動標定，無需系統停機或人為啟動；依據電壓、電流、溫度等多維參數，在滿充滿放過程中完成實際容量初步標定；基于電壓、電流、溫度等多維參數，導入電池模型，完成實際容量的再次修正；電芯標定算法 安全算法 23 注重電芯安全，在具備BMS基礎保護功能之余，還考慮溫度與容量等軟性保護，保

14、證電芯處于理想工作環境，減緩衰減，延長使用壽命；注重系統安全，以BMS為總控制器，控制系統內各部分子系統，完成統一調度，達成智能保護的目的；注重人身安全，兼容多種絕緣算法，保證系統不漏電，人員不觸電，提高整體安全性；BMS具備多種接口，支持消防系統、動環傳感器、溫控系統、配電照明等多種系統的一體化接入；BMS具備綜合控制能力，可自行分析系統運行狀態并控制各類外部傳感器穩定系統，處理突發狀況，保證系統安全；系統一體化控制 具備兩種不同的絕緣算法；自動運算兩種算法，選用精度高的結果做輸出；實時采集系統漏電流，輔助保證系統安全性；絕緣算法 空調、軸流風機、模組風扇全面調度與控制 根據實時溫度智能更新

15、溫控方案，保證系統溫度均衡；有效解決電池運行中熱失控，保證系統安全；溫控算法 2.運維管控系統 運維管理 運維管控平臺技術 運維管理 山東電工電氣集團有限公司 25 05 04 03 02 01 運維管理 根據安全生產工作的規定，嚴格執行兩票三制，確保工作的正確性。制定年度工作計劃，使電站運維工作標準化、規范化。堅持對人員的安全培訓和技術培訓。對設備運行參數詳細記錄，做好運行分析和安全分析工作。組織春、秋季安全大檢查及安全生產月活動，編制兩措計劃，對現場設備隱患及時消缺處理。云平臺的主要開發目的以平臺為中心，以網絡為紐帶，達到“窺一點而見全面”的效果，從而做到真正的簡單監控，優化運維，方便安全

16、。云平臺的主要開發思想監控是基礎，數據是核心，服務創造價值 運維管控平臺展示 26 運維管控平臺技術一 27 05 04 03 02 01 智能化平臺 采用模塊化設計，各界面、圖表、功能顯示可配置，根據現場需要靈活搭配。所有電站集成化管理，按照地域與樹狀圖拓撲逐級細化訪問，操作簡單。支持市面上主流協議，獲取數據手段多樣，支持各類系統的接入 兼容性強 電站集成化 功能模塊化 全方位監控 收益統計 儲能電站的全設備的監控 數據、指令、環境、事件全方面的監控 容災備份、故障恢復全天候的監控 多類型的收益計算模型 多精度的收益統計模型 大數據分析，多收益的預測用電模型 運維管控平臺技術二 28 04

17、03 02 01 智能化平臺 智能分析 全生命周期回顧 UI交互 平臺架構 簡潔操作，科技感十足的用戶交互界面。所有電站拓撲，設備的實時數據、運行狀態的展示。所有設備的歷史數據的可追溯。事件追溯和日志的檢測 分布式架構、負載分離，前后端分離，保證設備的吞吐量。高性能的消息隊列和通訊模型，保證通訊反應速率。數據庫集群和讀寫分離，保證數據的準確性和容災性 故障實時檢測，實時的預警和修復建議通知。故障檢測，設備健康度的分析。隱患預警，提升運行效率和降低維護成本 數據檢測顆粒度低，電芯的數據檢測。存儲間隔秒級 存儲時間最長可達5年 運維管控平臺技術三 29 04 03 02 01 遠程運維 遠程登錄 遠程升級 遠程維護 遠程控制 支持系統一鍵自檢 支持系統一鍵停機維護，完畢后自主運行原策略 支持系統維護策略一鍵更新替換 可隨時遠程干預系統策略執行 支持隨時更新執行策略 可下發單點控制命令控制任意單一設備 具備權限管理，保證安全性 具備云平臺與web兩種登錄方式 隨時登錄，隨時退出，方便快捷 系統BMS設備一鍵升級 支持斷線續傳與版本回退，保證安全