储能电站总体技术方案2011-12-20目录1. 概述 32. 设计标准 43. 储能电站（配合光伏并网发电）方案 63.1系统架构 63.2光伏发电子系统 73.3储能子系统 73.3.1储能电池组 83.3.2电池管理系统（BMS）93.4并网控制子系统123.5储能电站联合控制调度子系统144. 储能电站（系统）整体发展前景161概述大容量电池储能系统在电力系统中的应用已有20多年的历史，早期主要用 于孤立电网的调频、热备用、调压和备份等。电池储能系统在新能源并网中的应 用，国外也已开展了一定的研究。上世纪90年代末德国在Herne 1MW的光伏电 站和Bocholt 2MW的风电场分别配置了容量为1.2MWh的电池储能系统，提供削 峰、不中断供电和改善电能质量功能。从2003年开始，日本在Hokkaido 30.6MW 风电场安装了 6MW/6MWh的全钒液流电池（VRB）储能系统，用于平抑输出功率 波动。2009年英国EDF电网将600kW/200kWh锂离子电池储能系统配置在东部一 个11KV配电网STATC0M中，用于潮流和电压控制，有功和无功控制。总体来说，储能电站（系统）在电网中的应用目的主要考虑负荷调节、配 合新能源接入、弥补线损、功率补偿、提高电能质量、孤网运行、削峰填谷” 等几大功能应用。比如：削峰填谷，改善电网运行曲线，通俗一点解释，储能电 站就像一个储电银行，可以把用电低谷期富余的电储存起来，在用电高峰的时候 再拿出来用，这样就减少了电能的浪费；此外储能电站还能减少线损，增加线路 和设备使用寿命；优化系统电源布局，改善电能质量。而储能电站的绿色优势则 主要体现在：科学安全，建设周期短；绿色环保，促进环境友好；集约用地，减 少资源消耗等方面。岌申输电1|-Tvnil 屯址* r - 4 pjf-y|-輸电雲迫帖=11 打-ggg-曰、.一 r- _”宀. .矗商洞节.平滑新幄漁配电配电邊电爲用电用户侧育孑啣慮龍;削舞煩牡2. 设计标准GB 21966-2008 锂原电池和蓄电池在运输中的安全要求GJB 4477-2002 锂离子蓄电池组通用规范QC/T 743-2006 电动汽车用锂离子蓄电池GB/T 12325-2008 电能质量供电电压偏差GB/T 2423.1-2008A :低温GB/T 2423.2-2008去曰温电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验GB/T 2423.3-2006Cab：恒定湿热试验电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验GB/T 2423.8-1995Ed：自由跌落电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验GB/T 2423.10-2008Fc：振动（正弦）电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验GB/T 12326-2008 电能质量电压波动和闪变GB/T 14549-1993电能质量公用电网谐波GB/T 15543-2008电能质量三相电压不平衡GB/T 2297-1989太阳光伏能源系统术语DL/T 527-2002静态继电保护装置逆变电源技术条件GB/T 13384-2008机电产品包装通用技术条件GB/T 14537-1993量度继电器和保护装置的冲击与碰撞试验GB/T 14598.27-2008 量度继电器和保护装置 第27部分：产品安全要求DL/T 478-2001静态继电保护及安全自动装置通用技术条件GB/T 191-2008包装储运图示标志电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验GB 4208-2008外壳防护等级（IP代码）GB/T 17626 -2006电磁兼容 试验和测量技术GB 14048.1-2006低压开关设备和控制设备 第1部分：总则GB 7947-2006或数字标识人机界面标志标识的基本和安全规则 导体的颜色GB 8702-88电磁辐射防护规定DL/T 5429-2009电力系统设计技术规程DL/T 5136-2001火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程DL/T 620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T 621-1997交流电气装置的接地GB 50217-2007电力工程电缆设计规范GB 2900.11-1988蓄电池名词术语IEC 61427-2005和试验方法光伏系统（PVES）用二次电池和蓄电池组一般要求Q/GDW 564-2010储能系统接入配电网技术规定QC/T 743-2006电动汽车用锂离子蓄电池GB/T 18479-2001地面用光伏（PV）发电系统概述和导则GB/T 19939-2005 光伏系统并网技术要求GB/T 20046-2006光伏（PV）系统电网接口特性GB 2894 安全标志（neq ISO 3864： 1984）GB 16179 安全标志使用导则GB/T 17883 0.2S和0.5S级静止式交流有功电度表DL/T 448 能计量装置技术管理规定DL/T 614 多功能电能表DL/T 645多功能电能表通信协议DL/T 5202电能量计量系统设计技术规程SJ/T 11127光伏（PV）发电系统过电压保护导则IEC 61000-4-30电磁兼容第4-30部分试验和测量技术电能质量IEC 60364-7-712建筑物电气装置第7-712部分：特殊装置或场所的要求太阳光伏（PV）发电系统3. 储能电站（配合光伏并网发电）方案3.1系统架构在本方案中，储能电站（系统）主要配合光伏并网发电应用，因此，整个系 统是包括光伏组件阵列、光伏控制器、电池组、电池管理系统BMS）、逆变器以 及相应的储能电站联合控制调度系统等在内的发电系统。系统架构图如下：光伏组件光伏控制器监控主机.Q WaiHil电网储能电站（配合光伏并网发电应用）架构图1、光伏组件阵列利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为电能，然后对 锂电池组充电，通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电；2、智能控制器根据日照强度及负载的变化，不断对蓄电池组的工作状态进 行切换和调节：一方面把调整后的电能直接送往直流或交流负载。另一方面把多 余的电能送往蓄电池组存储。发电量不能满足负载需要时，控制器把蓄电池的电 能送往负载，保证了整个系统工作的连续性和稳定性；4、并网逆变系统由几台逆变器组成，把蓄电池中的直流电变成标准的380V 市电接入用户侧低压电网或经升压变压器送入高压电网。5、锂电池组在系统中同时起到能量调节和平衡负载两大作用。它将光伏发 电系统输出的电能转化为化学能储存起来，以备供电不足时使用。3.2光伏发电子系统略。3.3储能子系统諌丸懈TllftK控95%70%95%80%寿命2500 次15000 次2000 次300 次成本23000 元/kWh15000 元/kWh3000 元/kWh700 元/kWh资源和环保资源丰富；存在一定的环境风险资源丰富资源丰富；环境友好资源丰富；存在一定的环境风险MW级系统占地150-200 平米/MW800-1500 平米/MW100-150 平米/MW(h)150-200 平米 MW关注点安全、一致性、成本可靠性、成熟性、成本致性一致性、寿命(3) 建议方案 从初始投资成本来看，锂离子电池有较强的竞争力，钠硫电池和全钒液流电 池未形成产业化，供应渠道受限，较昂贵。从运营和维护成本来看，钠硫需要持 续供热，全钒液流电池需要泵进行流体控制，增加了运营成本，而锂电池几乎不 需要维护。根据国内外储能电站应用现状和电池特点，建议储能电站电池选型主 要为磷酸铁锂电池。3. 3.2电池管理系统(BMS)(1) 电池管理系统的要求在储能电站中，储能电池往往由几十串甚至几百串以上的电池组构成。由于 电池在生产过程和使用过程中，会造成电池内阻、电压、容量等参数的不一致。 这种差异表现为电池组充满或放完时串联电芯之间的电压不相同，或能量的不相 同。这种情况会导致部分过充，而在放电过程中电压过低的电芯有可能被过放， 从而使电池组的离散性明显增加，使用时更容易发生过充和过放现象，整体容量 急剧下降，整个电池组表现出来的容量为电池组中性能最差的电池芯的容量，最 终导致电池组提前失效。因此，对于磷酸铁锂电池电池组而言，均衡保护电路是必须的。当然，锂电 池的电池管理系统不仅仅是电池的均衡保护，还有更多的要求以保证锂电池储能 系统稳定可靠的运行。（2）电池管理系统 BMS 的具体功能基本保护功能 单体电池电压均衡功能此功能是为了修正串联电池组中由于电池单体自身工艺差异引起的电压、或 能量的离散性，避免个别单体电池因过充或过放而导致电池性能变差甚至损坏情 况的发生，使得所有个体电池电压差异都在一定的合理范围内。要求各节电池之 间误差小于30mv。 电池组保护功能 单体电池过压、欠压、过温报警，电池组过充、过放、过流报警保护，切断等。 数据采集功能 采集的数据主要有：单体电池电压、单体电池温度（实际为每个电池模组的温度）、组端电压、充放电电流，计算得到蓄电池内阻。通讯接口：采用数字化通讯协议IEC6185