大型储能电站设计案例和 关键要素 1 01 目录 02 储能发展前景 储能电站案例 03 储能安全性问题 03 工程设计要点 2 01 储能发展背景 3 储能发展前景 能源革命需求 未来能源发展方向 “四个革命，一个合作” 2030碳达峰、2060碳中和 储能 国家能源战略：构建以新能源为主体的新型电力体系 未来能源低碳化、清洁化、智能化的基础 洁能 智能 能源变革和能源结构调整的关键要素 4 储能发展前景 储能在新型电力系统作用  新型电力体系特点：高比例、高弹性、 数字化  电力系统中引入时间、空间因子要素， 将改变电能生产、输送和消费同步完成 的模式  实现电能潮流双向流动和电网更具柔性 ，提高能源利用效率  储能——电力系统第五大要素 5 储能发展前景 01 用户侧的峰谷差套利模式 06 售电公司的电量偏差对冲服务 02 可再生能源+储能互补模式 07 替代重要部分和设施的应急备用电源 03 微网侧的系统调节服务 08 紧急频率支撑 04 电网侧的调峰服务 09 燃储互补黑启动模式（燃机冷启动） 05 AGC调频服务 10 与电厂构建“基荷-辅助服务”互补系统 6 02 储能电站案例 7 储能设计案例 用户侧储能  长丰纸业储能电站，采用5MW/40MWh铅碳电池系统，10KV 接入用户配电网，共置24960节电池，20台250kWPCS。  双层集装箱安装，包括40个电池集装箱，2个PCS集装箱和1 个集控箱。 8 储能设计案例 共享储能  格尔木美满闵行储能电站，国内首个市场化运营电网侧共享储 能电站，位于海西110千伏白杨变，利用电力仓库改建。  一期采用32MW/64MWh的磷酸铁锂电池。接受省调调度和青海 省大数据中心的撮合交易，通过共享方式为光伏企业提供调峰 辅助服务，增加光伏消纳和送出。 9 储能设计案例 火储联合调频储能  广东红海湾电厂2x660MW配套20MW/10MWh储能系统， 由10个储能单元组成，采用一拖二形式接入厂用电系统。  储能系统通过跟踪AGC指令与机组出力，自动补偿机组 出力偏差，实现整体快速精确调节，响应时间短，调节 速率快，调节精度高。  日中标里程达15000MW，交-直-交能量效率达88%。 10 储能设计案例 独立集中式储能  利用电厂退役机组场地、既有线路和 设施，建设一座独立电化学储能电站， 规模100MW/200MWh。  负荷中心的“抽水蓄能”电站。  参与发电辅助服务市场，主要为电网 提供调峰、调频、调相、备用和需求 侧响应等多种电力辅助服务。  快速灵活的调峰特性，特别适合浙江 电网午间2小时的短时调峰的需求。  毫秒级频率响应能力，直流故障的紧 急频率支撑 11 03 储能安全性问题 12 储能安全性问题 案例1：:北京市某光储充一体化电站发 生爆炸 安 全 案例2：江苏某储能电站 调试时正负极不小心短接 ，电池簇未设置熔断器， 引发全站事故 案例3：山西某储能电站汇流柜 内电路设置不合理，接触件老 化引起短路，引发事故 13 储能安全性问题 热失控原理机制  锂电池热失控主要因素：外部短路、外部高温和内 部短路。  热失控过程：防爆膜破裂-电解液喷出-燃烧  热失控过程产生大量 CO、SO2、THC 等有毒可燃烟 气，在封闭空间内具有爆炸的风险  大多数电池火灾，首先是内短路引发的，其热量和 温度对相邻电池形成了“外部高温环境”，引发相邻 电池热失控，导致整个PACK的连锁反应。  据统计，大部分储能事故由系统设计不合理引发或 事故扩大。 冤 锂离子电池热失控过程 14 04 工程设计要点 15 工程设计要点——设备选型 电化学储能电站 储能变流系统 （PCS） 储能电池 电池管理系统 (BMS) 消防系统 变配电系统 能量管理系统系统 (EMS) 暖通系统 16 工程设计要点——设备选型 电 化 学 储 能 电 池 比 较 种类 优点 缺点 锂离子电池 循环寿命多、响应速度快、能量密度高、占地 少、技术成熟、效率高约90%、产量大、成本 较低 环境温度要求高、有爆燃危险、需配 电池管理系统与保护 水系电池 安全性高、较环保、维护方便、可回收 能量密度低、技术成熟度较低、产量 少 铅酸/铅碳电池 技术成熟、结构简单、价格低廉、维护方便 不支持深度、快速和大功率放电、能 量密度低、寿命短、环保性差 钠硫电池 循环寿命长、能量密度高、响应速度快、效率 约75% 高温（500℃）下运行，使用金属钠， 有一定的安全风险 全钒液流电池 循环寿命长、可达万次以上 价格昂贵、能量密度和功率密度低， 响应时间长 镍氢电池 温度使用范围宽、循环寿命长、不燃不爆、安 全性高 成本高、强碱性电解液易易对环境造 成污染 锂离子电池中，磷酸铁锂离子较三元锂等其他锂离子电池，具有更高的高温稳定性和安 全性。在当前电化学储能电池技术发展阶段，磷酸铁锂电池更适合应用于电化学储能电 站的建设。 17 工程设计要点——设备选型 磷酸铁锂电池选型要点 ➢ 符合标准：电池单体、模组、簇的安全性能符合现行国 家标准《电力储能用锂离子电池》GB/T36276 的相关规 定 ➢ 型式试验检测合格：经中国电科院等第三方机构型式试 验检测合格，确保电池在发生外部短路、高温、挤压、 冲击、过充、振动的情况下均无渗透、排气、破裂、解 体和燃烧 ➢ 相关认证（推荐项）：UL、IEC、UN38.3等 18 工程设计要点——设备选型 模组结构和簇结构设计 从电池模组设计上对电池防火性能进行提升 模 组 和 PA C K 材 料 应 采 用 耐 火 材 料 设计应充分考虑电芯间距和pack间距 洁能 智能 支架设计充分考虑导流及扰流 簇内电气设计时应电气柜绝缘设计和爬电距离 19 工程设计要点——设备选型 电池管理系统（BMS）——主动均衡+数据管理后台    SCU RS485 以太网 动环 监测 空调 RS485和故障I/O 故障I/O 电气保护机 构 消防 RS485 BSU 以太网 PCS 故障干结点 CAN BUS 断路器 洁能 接触器 BCU1 BCUN 绝缘/电流检测 智能 熔断器 BMU1.1 BMU1.2 BMU1.3 BMU1.4 BMU1. 19 电池模组.1 （V12S，T3） 电池模组.2 （V12S，T3） 电池模组.3 （V12S，T3） 电池模组.4 （V12S，T3） 电池模组.19 （V12S，T3） 电池模组N.1 （V12S，T3） 电池模组N.12 （V12S，T3） 电池模组N.3 （V12S，T3） 电池模组N.4 （V12S，T3） BMUN.1 CAN BUS  采用主动均衡策略，消除电池模组间不一致性，提 高电池循环次数和运行安全性。 在常规三级架构基础上设置BMS数据管理后台，保 障数据的采样精度、扫描周期和传输速率 充分挖掘BMS的检测数据，完善BMS的保护功能。 BMS设计上，应设置温度逐级报警和联锁保护策略 。当温度超过60℃时，应联锁系统停机。当温度持 续升高，并且温度上升速率达到一定值，判断该电 池模组已热失控，提前预警，赢得处置时间，避免 事故扩大和蔓延。 BMS系统设计、制造上需要考虑高安全、高可靠性 CAN BUS  BMUN.2 BMUN.3 BMUN.4 电池模组N.19 （V12S，T3） BMUN.19 20