储能电站总体技术方案
2011-12-20
书目
1.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，国外也已开展了肯定的探讨。上世纪90年头末德国在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，供应削峰、不中断供电和改善电能质量功能。从2003年起先， 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STATCOM中，用于潮流和电压限制，有功和无功限制。
总体来说，储能电站（系统）在电网中的应用目的主要考虑“负荷调整、协作新能源接入、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，通俗一点说明，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，这样就削减了电能的奢侈；此外储能电站还能削减线损，增加线路和设备运用寿命；优化系统电源布局，改善电能质量。而储能电站的绿优势则主要体现在：科学平安，建设周期短；绿环保，促进环境友好；集约用地，削减资源消耗等方面。
2.设计标准
GB 21966-2008 锂原电池和蓄电池在运输中的平安要求
GJB 4477-2002 锂离子蓄电池组通用规范
驾校的vip是包过的么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 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 静态继电爱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 量度继电器和爱护装置的冲击和碰撞试验
GB/T 14598.27-2008 量度继电器和爱护装置 第27部分：产品平安要求
DL/T 478-2001 静态继电爱护及平安自动装置通用技术条件
GB/T 191-2008 包装储运图示标记
GB/T 2423.1-2008 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验A：低温
GB/T 2423.2-2008 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验B：高温
GB/T 2423.3-2006 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Cab：恒定湿热试验
GB/T 2423.8-1995 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Ed：自由跌落
GB/T 2423.10-2008 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Fc：振动（正弦）
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 gto汽车 低压开关设备和限制设备 第1部分：总则
GB 7947-2006 人机界面标记标识的基本和平安规则 导体的颜或数字标识
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 沟通电气装置的过电压爱护和绝缘协作
DL/T 621-1997 沟通电气装置的接地
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 光伏系统（PVES）用二次电池和蓄电池组 一般要求和试验方法
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 平安标记（neq ISO 3864：1984）
GB 16179 平安标记运用导则
GB/T 17883 0.2S 和0.5S 级静止式沟通有功电度表
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）发电系统过电压爱护——导则
3m汽车贴膜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：
特别装置或场所的要求 太阳光伏（PV）发电系统
3.储能电站（协作光伏并网发电）方案
3.1系统架构
在本方案中，储能电站（系统）主要协作光伏并网发电应用，因此，整个系统是包括光伏组件阵列、光伏限制器、电池组、电池管理系统（BMS）、逆变器以及相应的储能电站联合限制调度系统等在内的发电系统。系统架构图如下：
储能电站（协作光伏并网发电应用）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沟通电对负载进行供电；
2、智能限制器依据日照强度及负载的改变，不断对蓄电池组的工作状态进行切换和调整：
一方面把调整后的电能干脆送往直流或沟通负载。另一方面把多余的电能送往蓄电池组存储。发电量不能满意负载须要时，限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整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，以备供电不足时运用。
3.2光伏发电子系统
略。
3.3储能子系统
储能电池组
(1)电池选型原则
作为协作光伏发电接入，实现削峰填谷、负荷补偿，提高电能质量应用的储能电站，储能
电池是特别重要的一个部件，必需满意以下要求：
简洁实现多方式组合，满意较高的工作电压和较大工作电流；
电池容量和性能的可检测和可诊断，使限制系统可在预知电池容量和性能的状况下实现对电站负荷的调度限制；
高平安性、牢靠性：在正常运用状况下，电池正常运用寿命不低于15年；在极限状况下，即使发生故障也在受控范围，不应当发生爆炸、燃烧等危及电站平安运行的故障；
具有良好的快速响应和大倍率充放电实力，一般要求5-10倍的充放电实力；
较高的充放电转换效率；
易于安装和维护；
具有较好的环境适应性，较宽的工作温度范围；
符合环境爱护的要求，在电池生产、运用、回收过程中不产生对环境的破坏和污染；
(2) 主要电池类型比较
表1、几种电池性能比较
钠硫电池 | 全钒液流电池 | 磷酸铁锂电池 | 阀控铅酸电池 | |
现有应用规模等级 | 100kW~34MW | 5kW~6MW | kW~MW | kW~MW |
比较适合的应用场合 | 大规模削峰填谷、平抑可再生能源发电波动 | 大规模削峰填谷、平抑可再生能源发电波动 | 可选择功率型或能量型，适用范围广泛 | 大规模削峰填谷、平抑可再生能源发电波动 |
平安性 | 不行过充电；钠、硫的渗漏，存在潜在平安隐患 | 平安 | 须要单体监控，平安性能已有较大突破 | 平安性可接受，但废旧铅酸蓄电池严峻污染土壤和水源 |
能量密度 | 100-700 Wh/kg | - | 120-150Wh/kg | 30-50 Wh/kg |
倍率特性 | 5-10C | 1.5C | 5-15C | 0.1-1C |
| 深圳禁摩限电细则 转换效率 | >95% | >70% | >95% | >80% |
寿命 | >2500次 | >15000次 | >2000次 | >300次 |
成本 | 23000元/kWh | 15000元/kWh | 3000元/kWh | 700元/kWh |
资源和环保 | 资源丰富；存在肯定的环境风险 | 资源丰富 | 资源丰富；环境友好上海汽车会展中心 | 资源丰富；存在肯定的环境风险 |
MW级系统占地 | 150-200平米/MW | 800-1500平米/MW | 100-150平米/MW(h) | 150-200平米MW |
关注点 | 平安、一样性、成本 | 牢靠性、成熟性、成本 | 一样性 | 一样性、寿命 |
(3)建议方案
从初始投资成原来看，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。从运营和维护成原来看，钠硫须要持续供热，全钒液流电池须要泵进行流体限制，增加了运营成本，而锂电池几乎不须要维护。依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运用过程中，会造成电池内阻、电压、容量等参数的不一样。这种差异表现为电池组充溢或放完时串联电芯之间的电压不相同，或能量的不相同。这种状况会导致部分过充，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，运用时更简洁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。
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