储 能 方 河北某钢铁企业储能项目 技术方案 (用户侧 · 削峰填谷) 年 月 1/26 日 案 储能方案 1 背景介绍 河北某钢铁企业计划采用储能装置做峰谷套利，其供电系统包括 220kV 电站， 110kV 电站等，将来储能装置接入其供电系统根据实际情况考虑。以下为根据厂 内负荷情况，确定两个初步的储能容量方案。 2 储能方案 冀北的工商业电价如下表所示： 冀北电网电价 单位：元/度 供电 类型 电压等级（kV) 时段 220 千伏及以 上 两部 制 110 千伏及以 上 结算电价 尖 峰 峰 平 谷 尖 峰 峰 平 谷 0.9213 0.7874 0.5642 0.3410 0.9263 0.7924 0.5692 0.3460 夏季（6、7、8 月） 尖时峰 10—11 时、17—18 时、20—21 时 高时峰 11—12 时、14—17 时、19—20 时 平时段 7—10 时、12—14 时、18—19 时、21—23 时 俗时段 0—7 时、23—24 时 冬季（1，12 月） 尖时峰 17—19 时 高时峰 8—9 时、10—11 时、14—17 时、19—20 时 平时段 7—8 时、9—10 时、11—14 时、20—23 时 3 / 26 储能方案 俗时段 0—7 时、23—24 时 其他季节（2-5 月，9-11 月） 高时峰 9—12 时、15—18 时、19—21 时 平时段 ：7—9 时、12—15 时、18—19 时、21—23 时 俗时段 0—7 时、23—24 时 根据厂内负荷初步确定按照 40MW 充放电功率，按照两种时长考虑，按照 40MW/160MWh；40MW/80MW 两种供电，储能系统采用液冷方式，户外集装箱式。 设备包括电池舱、PCS 舱、二次舱等设备。 3 标准和规范 本系统设计参考以下规范和规定。所有后续的修订(不包括勘误表)或对已标 注日期的引用标准的修订不适用于本规范，而最新版本的未标注日期的标准将适 用于本规范。 电池标准: ⚫ GB/T 36276-2018 电力储能用锂离子电池 ⚫ GB/T 34131-2017 电化学储能电站用锂离子电池管理系统技术规范 PCS 标准: ⚫ GB/T 34120-2017 电化学储能系统储能变流器技术规范 ⚫ GB/T 34133-2017 储能变流器检测技术规程 其它标准: ⚫ ISO9001:2008 质量管理体系 总体设计方案 3.1 电池储能系统需求输入 ➢ 装机容量：40MW/80MWh 或 40MW/160MWh ➢ 储能系统应用：削峰填谷（一充一放或两充两放） ➢ 储能接入点：35kV； 4 / 26 储能方案 图 3.1 用户侧储能系统解决方案 3.2 储能系统整体设计方案 针对项目容量配置需求，考虑应用环境、运行工况与放电容量需求，系统整 体配置为： 1） 每套箱式电池储能系统由电池簇、热管理系统、消防系统、控制柜、储 能变流器、集装箱组成，电池系统通过动力电缆接入 PCS 的直流侧，经 PCS 变流后通过动力线缆接入箱变预制舱升压变的低压侧，经升压变升 压后接入 10kV 开关柜经厂内备用间隔接入主变的 10kV 母线； 2） 箱变预制舱内主要由变压器、负荷开关柜、箱变测控装置等组成； 3） 配电及监控预制舱主要包括二次配电系统级监控系统，配电系统为各设 备提供二次用电；监控系统包括：能量管理系统、远动装置、对时装置、 一体化电源、视频监控集控、消防主机等，能量管理系统用于实现该储 能系统内所有电池单体、电池簇、电池系统、变流器 PCS、升压变保护 测控等的全方位的数据采集、处理、展示、控制； 储能系统主要设备 储能系统主要设备如下表所示。 表 3.1 储能系统设备组成 序号 设备名称 1 电池系统 参数及规格 单位 套 5 / 26 储能方案 序号 设备名称 参数及规格 单位 1.1 电池簇 套 1.2 储能变流器 台 1.3 控制柜 SCC-SBMS,配电+控制 套 1.4 消防系统 / 套 1.5 柜式空调 / 台 1.6 集装箱 2 箱变预制舱 35kV 套 2.1 干式变压器 SCB11， 套 2.2 10kV 负荷开关柜 2.3 箱变测控保护装置 2.4 箱变外壳 3 配电及监控预制舱 / 套 3.1 35kV 负荷开关柜 “手拉手”接至 10kV 母线 台 3.2 变压器 3.3 配电柜 3.4 电能计量 3.5 能量管理系统 EMS / 套 3.6 远动柜 含远动装置、交换机 台 3.7 对时装置 含蘑菇头 台 3.8 视频监控集控 含摄像头、NVR、显示器 套 3.9 电能质量在线监测设备 3.10 消防主机 / 套 3.11 一体化电源 套 3.12 集装箱及附件 台 4 35kV 备用间隔改造 套 5 线缆及线缆套件 套 套 / 台 套 套 GGD 计量电表，数据上传至电能 量远方终端 设备间线缆 6 / 26 套 套 套 储能方案 储能系统一次拓扑 电池储能系统通过动力电缆接入箱变预制舱升压变低压侧，经升压变升压后 接入舱内开关柜，经厂内备用间隔接入 35kV 母线。储能系统电气一次拓扑示意 图如图 3.1 所示，储能系统辅助用电从站用变取电。 具体接入情况可以根据现场实际情况进行调整。 图 3.1 储能系统一次拓扑图（供参考） 4 电池系统设计方案 4.1 电池系统对外接口 电池系统对外连接或通讯的接口如下表所示。 表 4.1 电池分系统对外接口 接口类型 接口形 接口数 式 量 交流接口 铜排 2 接口描述 A/B/C(储能变流器直流侧<-->箱变） 三相五线或三相四线（集装箱接入系统地 二次供电 铜排 2 网，控制柜<-->外部供电设备）,双路供电， 一路AC380V电源、一路AC220VUPS供电电 源。 RS485 2 支持Modbus-RTU，可扩展 7 / 26 储能方案 以太网 2 支持RS485-TCP，可扩展 通讯接口 以太网 2 视频监控，摄像机接口，支持PoE供电 1 用于系统紧急停机 急停干 接点 消防信 1 号 接入电站现有消防系统，接口类型及数量 可根据实际情况进行配置 4.2 电池系统设计 电池系统采用电池单体-电池模块-电池簇-电池单元的多层级模块化设计思 路。，电池系统电气原理图如下图所示,电池簇经汇流柜汇流后通过动力电缆接 至 PCS 直流侧。 PCS 500kW PCS 500kW 1#电池单元：电池簇1~10 2#电池单元：电池簇11~20 1MW/4.162MWh电池储能系统 图 4.1 电池储能系统电气原理图 电池单体 电池单体采用成熟的由全自动生产线生产的标准的 280Ah 磷酸铁锂（LFP） 方形铝壳电芯。此电芯持续功率大、循环寿命高、存储寿命高、安全性高。 8 / 26 储能方案 图 4.3 电池单体外形图 表 4.2 电池单体技术参数 No. 项目 规格 1 标称容量 280Ah 2 标称电压 3.20V 3 工作电压范围 2.5V～3.65V 4 工作温度范围 5 存储温度 -30°C ~ 60°C 6 电芯重量 5.3±0.3kg 7 电芯尺寸（W x D x H） 充电：0℃~55℃ 放电：-20℃~55℃ 173.9 x 71.5 x 207.3mm 电池模块 电池模块（电箱）的设计是进行电池串联设计，根据电箱的尺寸和所选的电 芯，电箱以 52 个电芯进行串联，串联后电箱为 1P52S，电压为 166.4V，具体参 数如图所示： 9 / 26 储能方案 图 4.2 电池模块外形图 电池模块设计方案及特点： 安全性能 a) 过充电: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，不起火、爆炸。 b) 过放电:将电池单体放电至时间达到 90min 或电压达到 0V，不起火、 爆炸。 c) 短路:按照 GB/T 36276-2018 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，不起火、爆炸。 d) 挤压:将电池单体挤压至电压达到 0V 或变形量达到 30%或挤压力达 到（13±0.78）kN，不起火、爆炸。 e) 跌落: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，不起火、爆炸。 f) 低气压：将电池单体在低气压环境中静置 6h，不起火、爆炸、漏液。 g) 加热:将电池单体以 5℃/min 的速率由环境温度升至（130±2）℃并 保持 30min，不起火、爆炸。 h) 热失控：触发电池单体达到热失控条件，不起火、爆炸。 i) 阻燃、防爆：电池单体的壳体采用阻燃材料，具备防爆功能，阻燃 10 / 26 储能方案 等级不低于 V-0。 高压箱 高压箱内配置电池管理系统主控（BCMS）、总正接触器、总负接触器以及风 扇冷却回路，所有接触器能够接受 BCMS 的控制指令，BCMS 能够采集各电池模块 BMU 的个电池单体电压和温度，经过数据收集和分析将数据上报给 SBMS，高压箱 连接各电池模块串联后的动力回路，作为电池簇动力回路的输入接口，高压箱结 构图如下图所示。 图 4.3 高压箱外形图 电池簇 电柜内部主要安装电池箱、主控箱配套电线电缆，主控箱包括电池管理系统、 高低压电器保护件等。电柜的设计采用分组分层设计，机柜外观采用免维护技术。 本项目电柜主要安装 8 个电箱、1 个主控箱，电池柜具备完整的安装连接材料， 并能完成电池输出端的接线。每套电池簇内的模块之间为串联关系，电池模块之 间通过前面板的航空插头使用动力电缆串联连接。 电池簇技术参数如下表所示。 表 4.3 电池簇技术参数 No. 项目 规格 1 标称电压 1331.2V 2 标称容量 280Ah 3 电压范围 1164.8~1497.6V 4 标称能量 372.7kWh 11 / 26 储能方案 5 电池箱 8pcs 6 主控箱 1pcs 7 重量 约 3.1T 8 尺寸(W x D x H) 924*1185*2329mm 9 冷却方式 液冷 4.3 电池管理系统 电池管理系统总体架构与功能 电池管理系统（BMS）核心的功能是根据使用环境对电池的充放电过程进行