电池储能系统技术方案 1 概述 本项目采用预装式结构，0.5MW/1MWh 储能系统，包括 1 套能量管理系统（EMS） 和 1 套 0.5MW/1MWh 储能子单元；每套储能子单元包含 1 套 0.5MW/1MWh 储能电池 系统（直流侧），1 套逆变变压电气系统。其中逆变升压主电气设备及辅助设备 与储能电池系统（直流侧）一起集成在集装箱内部，采用物理墙的形式隔开。 锂电池储能系统，可利用储能系统在用电低谷时储能，在高峰负荷时放电， 从而降低整体负荷实现峰谷电价差套利，降低用电成本及容量费用管理的目的。 当发生停电故障时，储能能够将储备的能量供应给终端用户，避免了故障修复过 程中的电能中断，以保证供电可靠性。此系统由锂电池储能系统、控制系统、监 控系统以及能量管理系统构成。 储能系统配置：包含储能电池系统（磷酸铁锂电池）以及变流系统，集装箱 内连接电缆、自动气体灭火，工业空调、视频监控、通讯系统、集中箱内的照明、 动力配电。采用集装箱的形式，储能装置规格为 0.5MW/1MWh 储能系统，通过隔 离变压器、STS 连接到 0.4kV 交流母线。 EMS 能量管理系统：根据储能情况及负载情况实现并离网切换控制，并 网点电气参数监控，实现系统负载远程投切控制及电源能量均衡控制及系 统的经济运行。 2 储能系统总体方案 2.1 储能系统总体设计 0.5MW/1MWh 储能系统，包含 1 套能量管理系统（EMS）和 1 套 0.5MW/1MWh 储能单元，每套 0.5MW/1MWh 储能单元包含 1 套 0.5MW/0.5MVA 逆变隔离升压系统 和 1 套 0.5MW/1MWh 储能电池系统（直流侧），本项目配置一个集装箱储能系统， 其中包括 1 套逆变隔离升压系统和 1 套储能电池系统及相关设备。 磷酸铁锂电池通过合理串并联组成电池簇，输出一定电压范围直流通过储能 变流器逆变成 380V 交流，储能子系统通过隔离变压器、STS 连接到 0.4kV 交流 2 电池储能系统技术方案 母线。 0.5MW/1MWh 磷酸铁锂电池储能系统电气拓扑结构如下： 图 2-1 储能系统一次电气图 2.2 储能系统特点 储能系统采用可移动集装箱式设计，易安装、运输、维护和系统扩容。集装 箱储能系统由能量密度高、成本低廉、安全无污染的磷酸铁锂电池单元以一定的 串并联方式进行连接，配置先进的电池管理系统组成，灵活、可靠，易扩展升级。 此外，集装箱储能系统还具有如下特点：  全方位、多层次的电池保护策略、故障隔离措施，高安全性  集装箱内配置自动火灾报警及自动灭火系统，并具有声光报警和上传功 能，可有效保障极端情况下的防火要求  集装箱内配置智能温湿度调节系统，内部设备工作环境受外部环境影响 小，系统应用地域广泛  集装箱内安装网络摄像头和红外距离感应器，用于实时监控和安全防护  开放式以太网接口设计，可提供便捷的通讯接口。 3 电池储能系统技术方案 2.3 储能系统作用  自发自用，通过配置光伏组件可以更好地利用光伏电力，提高自发自用 水平，降低用电成本。  峰谷价差套利，在实施峰谷电价的电力市场中，通过低电价时给储能系 统充电，高电价时储能系统放电，实现峰谷电价差套利，降低用电成本。  能量备用，储能系统可以在电网不能正常情况下起备用和过度作用。  容量费用管理，工业用户可以利用储能系统在用电低谷时储能，在高峰 负荷时放电，从而降低整体负荷，达到降低容量电费的目的。 3 电池舱设计方案 1.066MWh 磷酸铁锂电池储能系统采用 20 尺集装箱集成，集装箱内包含电池 系统、逆变升压系统、电池管理系统、监控系统、自动消防系统、自动空调系统、 照明系统等，保证储能系统安全稳定运行。 1）1.066MWh 电池系统组成如下表： 表 3-1 1.066MWh 电池系统组成 序号 项目描述 1 电池箱 (含 BMU) 2 电池簇 (含 BCMU) 3 集装箱储能 系统 单元拓扑 额定电压 （V） 额定容量 （Ah） 存储 电量 （kWh） 备注 44.8 280 12.544 电芯 1 并 14 串组成 1 个电池箱 213.248 17 个电池箱和 1 个 主控箱串联组成一 个电池簇 1066.24 5 个电池簇并联组 成 1.066MWh 电池 系统 761.6 280 761.8 1400 4 电池储能系统技术方案 2）1.066MWh 电池储能系统整体布局如下图： 储能系统采用 20 尺高柜集装箱，可布置 5 个电池簇,总容量 1.066MWh@单簇 17 个电池模块，5 簇汇流对应 1 台 500kW 的 PCS。集装箱内部包含逆变升压系统、 负荷自动切换系统、空调系统、消防系统、汇流系统、监控系统等及其它辅助部 件。集装箱内部结构布置具备可维修性和可更换性，参考布置图如下： 图 3-1 20 尺电池&电气舱平面布置图 3）储能电池系统拓扑图如下： 图 3-2 储能电池系统拓扑图 5 电池储能系统技术方案 3.1 电芯选型 电芯采用磷酸铁锂方形铝壳电芯，型号为 FP71173207-280Ah，容量为 280Ah， 标称电压 3.2V，工作电压范围 2.5~3.65V，该产品应用于电力储能系统电量存储， 电池路线为磷酸铁锂电池铝壳；电池模组和电池簇均采用模块化设计，便于搬运、 安装、维护。 表 3-2 电芯参数表 项目 序号 规格参数 条件 1 电芯类型 磷酸铁锂电芯 2 电芯型号 LFP71173207/280Ah 3 外形尺寸 71.55*174.7*207.11±0.5 含绝缘膜，含极柱尺寸 4 重量 5.45±0.20kg 包蓝膜后 5 出厂内阻（1kHz) 0.18±0.05mΩ 40%SOC，1kHz，以产线在线测试数据为准 6 额定容量 280Ah 0.5P，2.5-3.65V 7 额定电压 3.2V 8 额定能量 896Wh 0.5P 2.5〜3.65V 温度 T＞0℃ 2.0〜3.65V 温度 T≤0℃ 9 工作电压 10 11 出货状态 27%SOC 12 月自放电 ≤3.5% 25±2℃，40%SOC，新电芯存储 3 个月后 13 最大持续充放电功率 1P 25±2℃ 14 放电温度范围 -30〜60℃ 15 充电温度范围 0〜60℃ 16 常温充放电循环寿命 ≥6000cls@80%标称容量 6 @25±2℃，0.5C 电池储能系统技术方案 电芯外形尺寸如下图： 图 3-3 3.2V 280Ah 磷酸铁锂电芯尺寸图 表 3-3 电芯安全与可靠性能表 序号 项目 标准 1 过充测试 不爆炸、不起火 2 过放测试 不爆炸、不起火 3 短路测试 不爆炸、不起火 4 跌落测试 不爆炸、不起火 5 加热测试 不爆炸、不起火 6 挤压测试 不爆炸、不起火 测试方法 将电池单体充电至电压达到充电终止电压的 1.5 倍或时间达到 1h 将电池单体放电至时间达到 90min 或电压达到 0V 按照 GB/T36276-2018 中 A.2.14 的短路试验步骤， 将电池单体正、负极经外部短路 10min 将电池单体的正极或负极端子朝下从 1.5m 高度处 自由跌落到水泥地面上 1 次 将电池单体以 5℃/min 的速率由环境温度升至 （130±2）℃并保持 30min 将电池单体挤压至电压达到 0V 或变形量达到 30% 7 电池储能系统技术方案 或挤压力达到（13±0.78）kN 7 低气压测试 不爆炸、不起火、不漏液 8 热失控测试 不爆炸、不起火 9 阻燃、防爆 将电池单体在低气压环境中静置 6h 触发电池单体达到热失控条件 电池单体的壳体应采用阻燃材料，具备防爆功能， 防爆，阻燃等级不低于 V-0 阻燃等级不低于 V-0 3.2 PACK 设计 电池模块由 14 个 280Ah 单体电芯组成，成组方式为 1P14S，电量为 12.544kWh， 标称电压为 44.8V。电池模组配置采集模块 BMU，用于模组的电压、温度等参数 采集，并具有均衡、风扇智能控制等功能。电池 Pack 内电芯采用激光焊接结构， 安全可靠性高。 图 3-4 电池 Pack 外观示意图 表 3-4 电池 Pack（1P14S）参数 序号 1 2 名称 单体电池 电池模块 规格参数 备注 额定容量（Ah） 280 额定容量（Ah） 280 额定能量（kWh） 12.544 标称电压（V） 44.8 运行电压范围（V） 39.2～49.7 额定充放电电流（A） 140 0.5C 最大可持续充放电电流（A） 280 1C 尺寸（宽×深×高）（mm） 420×645×235 重量（kg） 96±2 允许工作环境温度 5℃～45℃ 8 电池储能系统技术方案 序号 名称 规格参数 BMU 采集线出线方式 备注 前出线 电池箱绝缘电阻 绝缘标准 潮湿天气除外 ≥1GΩ(1000VDC) 耐压标准 3820VDC，无击穿现象 漏电流＜10mA 高压箱包含 BMS 主控单元以及必要的电气设备，包括负荷型隔离开关或断路 器、高压直流继电器、熔断器等，负责每个对应电池簇的总状态采样、回路控制 以及策略执行功能。 3.3 电池簇设计 电池簇由 17 个电池模块和 1 个高压箱组成，标称电压为 761.6V，容量为 280Ah， 电量为 213.248kWh。电池簇在集装箱内靠侧壁面对面布置，采用顶部侧进风散 热方式；高压箱放置于电池簇底部左下方，便于操作、维护。多个电池簇可以并 联使用组成不同规模容量的储能系统。电池簇外观示意如下： 图 3-5 电池簇外观示意图 电池簇主要参数如下： 9 电池储能系统技术方案 表 3-5 电池簇参数表 序号 项目 规格参数 备注 1 组合方式 1 并 238 串 @17 个电池模块 2 额定容量（Ah） 280 3 额定能量（kWh） 213.248 4 标称电压（V） 761.6 5 运行电压范围（V） 666.4～844.9 6 额定充放电电流（A） 140 7 最大可持续充放电电流（A） 280 1C 8 尺寸（宽×深×高）(mm) 1000×685×2350 深度含拉手 9 重量（kg） 2100±10 10 允许工作环境温度 5℃～45℃ 11 防护等级 I