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文檔簡介
12 1.5.3.儲能協(xié)調控制系統(tǒng)CCS 3明顯加快,已經呈現(xiàn)出高比例可再生能源、高比例電力電子器件、高比例外來電“三高”電力系統(tǒng)特征,能源電力安全、綠色、經濟發(fā)展面臨的各是保障XX能源電力安全供應、清潔能源高效消納和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的必4最成熟的技術是抽水蓄能。除抽水蓄能外,尚沒容量大、壽命長、運行費用低的優(yōu)點。抽水蓄能電站單位投資在壓縮空氣儲能具有容量大、連續(xù)工作時間長、壽命長等優(yōu)點,全生命周期內的度電成本低于大部分電化學儲能,具有良好的經濟性,但大型壓縮空氣儲能系統(tǒng)一般需要利用鹽穴、礦坑等特殊地理條件建設儲氣室。美國、德國均有百兆瓦級壓縮空氣儲能電站投入商業(yè)運營,國內常州金壇飛輪儲能具有瞬時功率大、能量轉換效率高、壽命長等優(yōu)點,但其存儲能量較小,持續(xù)放電時間僅在分鐘級,同時存在自放電率高的問題,停超級電容器、超導儲能等電磁型儲能具有瞬時功率大、響應速度快、壽命長等優(yōu)點,但其持續(xù)放電時間很短,一般不超過數(shù)分鐘,比較適用于功率型應用,如應對瞬時電壓跌落、瞬時斷電供電等。目前電磁儲能成本5電化學儲能具有設備機動性好、響應速度快、能量密度高和循環(huán)效率高等技術優(yōu)勢,是目前各國儲能產業(yè)研發(fā)創(chuàng)新的重點領域和主要增長點。電化學儲能技術主要包括鉛蓄(鉛炭)電池、鋰離子電池、液流電池和鈉硫電池,其中鉛炭電池、鋰離子電池發(fā)展較快,有望率先帶動電化學儲能鉛蓄電池是使用最廣泛的蓄電池儲能技術,具有價格低廉、安全可靠等優(yōu)點,但由于能量密度低、壽命短和不可深度放電等因低,短期性價比優(yōu)勢明顯。但是鉛炭電池放電深度一般在),6膠體電池屬于鉛酸蓄電池的一種發(fā)展分類,最簡單的做法,是在硫酸中添加膠凝劑,使硫酸電液變?yōu)槟z態(tài)。電液呈膠態(tài)的電池通常稱之為膠體缺點是:膠體電池存在熱失控現(xiàn)象,在北方用得要多些。膠體電池相對普通鉛酸電池價格較貴,且維護較困難,在溫度較高時易產生熱失控現(xiàn)象,7裝機容量約占總容量的65%,國內的張北風光儲站、江蘇、XX、山東儲能等項目,也都將鋰電儲能作為重點技術路線發(fā)展。領域應用較為廣泛的磷酸鐵鋰電池為例,2014500-6000元/kWh左右,2015年后最低可至2000-3000元/kWh,離子電池容量下降到80%時須退役,但此時仍具池技術。全釩液流電池循環(huán)次數(shù)超過1萬次,系統(tǒng)且容量可在線恢復。全釩液流電池技術的主要缺點8成本是鉛炭、鋰離子電池的2-4倍,造成初數(shù)是鉛炭、鋰離子電池的2-3倍,單次循環(huán)的度相比也具有一定的競爭力;能量轉換效率較低,在鈉硫電池可實現(xiàn)較高的儲能容量,電池運行穩(wěn)定,維護量非常少環(huán)壽命可達4000余次,并且已經有不低于10年以上的業(yè)績實證。但鈉硫電池在國外應用較為成熟,在全球范圍內已建成2儲能電站,其規(guī)模僅次于鋰離子電池。日本NGK公司9三元鋰電池正極材料的分解溫度在200℃左右,的分解溫度在700℃左右。實驗室測試環(huán)境下短路磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩(wěn)固,難以分解,即便磷酸鐵鋰具有嚴格的生產工藝要求及質量檢測要求。電池在無塵車間內生產,生產線為全自動產線,對每個工序都進行全程監(jiān)控統(tǒng)。質量部門對每批次都需進行抽樣檢測,而針刺檢測是眾最為直觀驗證磷酸鐵鋰電池安全可靠性實驗。將針直接刺入時電池發(fā)生內部短路,而發(fā)生內部短路的情況下,磷酸鐵鋰新能源客車安全技術管理規(guī)定測試要求及標準以磷酸鐵鋰測試驗證指標,尤其在熱失控及熱失控管理方面的實驗要求也酸鐵鋰電池符合要求。公共設施首重安全,公共汽車等尤為嚴格要求,僅僅只有磷酸鐵鋰電池滿足其要求。世博會期間,人流量高萬多人,且在夏天高溫情況下,磷酸鐵鋰電池大巴滿足運載要一例因磷酸鐵鋰電池引起安全事故,磷酸鐵鋰電池在如此惡劣相應的能量監(jiān)控與測控保護單元集成而成。電部結構設計,先進的電池生產工藝,并配置配置在電源交流側的儲能系統(tǒng)也可以稱之為交流側儲能系統(tǒng)。該配置方案可在現(xiàn)有電站進行升級安裝,形成站內儲能系統(tǒng)。這種模式克服了直系統(tǒng)可靠性包括了成熟性、容錯性、易恢復性和安全性四個方面。成熟性是指系統(tǒng)為避免由本身存在的故障而導致失效的能力。本項目的軟硬件配置應符合低失效度、低故障度和高有效度的要求。容錯性是指在出現(xiàn)故障或違反規(guī)定接口的情況下,系統(tǒng)維持規(guī)定性能級別的能力。本項目的軟硬件配置應符合高防死度和高防錯度的要求。易恢復性是指在失效發(fā)生的情況下,系統(tǒng)重建規(guī)定的性能級別和恢復直接受影響的數(shù)據(jù)的能力。安全性是指電化學儲能電站應具備模塊級安全分斷和簇級均流控制等安全防護功能,應具備電芯內短路檢測。本項目的軟硬件配置應符合高重用度和系統(tǒng)選用的軟硬件方案要充分結合中國業(yè)務特點和電池儲能電站系統(tǒng)架構現(xiàn)狀,在保證系統(tǒng)可靠性和可用性的前提下,最大程度的達到實用、好用的目的,實現(xiàn)界面友好、操作直觀、功能貼合實際、系統(tǒng)響應迅速、部署方便、運行穩(wěn)定等特性,促進用戶運行操作更加便利,提高運行工作節(jié)約投資的需要,優(yōu)先選用功能價格比高和性能價格比高的軟硬件產品。根據(jù)目前儲能市場的主要應用技術路線同時結合XX電網(wǎng)側儲能的情況該方案電池通過2并240串組成電池簇,直流側電壓范圍為672V~864V,多個電池簇并聯(lián)后接入PCS進行交直流變換,該方案技術成熟,國內應用案例較多,目前江蘇、河南、青海等地區(qū)均有大量應用,設計、生產、檢驗標準完善,大部分廠家均能滿足要求,其缺點在于運行效率已達瓶頸,難以進一步提升;能量密度與功率密度相對較低,標),高壓級聯(lián)方案由于沒有變壓器,其效率相對其他方案要略高,系統(tǒng)成本相對有所降低;但該方案目前國內應用案例較少(二期工程邵陽磨石變雖有應用,但并未正式投入使用,應用效果未知),系統(tǒng)的成熟度仍需市場檢驗,且市場上知名的大廠家不多,招標可供選擇范圍小,其存在的問橋儲能系統(tǒng)將電池組直接接在H橋的直流側,每個H橋的電池組都是與單相系統(tǒng)交換能量,根據(jù)瞬時功率守恒定律,單相交流系統(tǒng)的能量交換會導用多個H橋串聯(lián)并入高壓系統(tǒng),每組電池直接與各級H橋相連,它們均處于高壓側懸浮電位的狀態(tài),對各組電池之間以及電池組和地之間的絕緣要此外,由于電池組與H橋連接的直流電纜也處于高壓側的懸浮電位,如何在保證電氣絕緣的前提下,合理設計和分配大量的低壓直流電纜也是工程設計中需要考慮的問題,將電池組與H橋就近配置雖然可以縮短直流電纜長度,但對安全空間的要求較高,且單個電池組出現(xiàn)安全問題,可能威脅整個級聯(lián)型H橋儲能系統(tǒng)的運行穩(wěn)定。而傳統(tǒng)的儲能系統(tǒng)結構并不存池組的適應能力有限,當H橋直流側端電壓不一致性到達一定范圍時,會影響整個級聯(lián)型H橋儲能系統(tǒng)的正常工作。4)級聯(lián)型H橋儲能系統(tǒng)大量懸浮電位的電池組及其直流電纜可能會帶來共模諧振問題。由于級聯(lián)型H橋儲能系統(tǒng)電池組不可避免地造成電池組、直流電纜和地之間的寄生電容,形成共模諧振電致電池SOC一致性,出現(xiàn)木桶效應。為此,級聯(lián)型儲能需要主動地對H橋及相間H橋的電池組SOC進行均衡控制,保證各H橋電池組SOC盡而傳統(tǒng)的儲能系統(tǒng)結構控制結構簡單,荷電狀態(tài)主要是作為功率輸出的約束條件,并不參與到控制計算中,降低了該方案借鑒了光伏系統(tǒng)的組串式方案,每簇電池均配置了PCS,可減少多簇并聯(lián)后存在的環(huán)流問題,能精確控制每簇的充放電,可以實現(xiàn)不同簇間電池混用,布置方式靈活,尤其是華為公司推出的“但該模式由于PCS設備增多,系統(tǒng)成本有所增加且系統(tǒng)效率與其他方案相比有所降低,另,該方案采用多PCS并聯(lián),協(xié)調控制難度增加,存在不均衡性,容量不能全部利3.15元/Wh.年年繼應績時量根據(jù)上述分析,結合國內外應用案例分析,直流1000V系統(tǒng)是目前國內儲能技術比較成熟的,應用案例也比較多,安全性比較高,但運行效率化方案技術思路是比較新穎的,尤其是華為公司推出的“一包一優(yōu)化,一簇一管理”的思路,也將會成為未來眾多集成商研究的方向,但其型式試驗尚未完成,其他生產廠家中知名品牌較少。直流1500V系統(tǒng)在國外應用比較多,國內也有部分項目進行了應用,技術相對成熟,安全性比較高,是目綜合以上分析比較,結合XX省電網(wǎng)側儲能的運行情況,針對1500V高壓系統(tǒng)具有能量密度高,節(jié)省用地面積的優(yōu)點,同時結合本工程本著節(jié)儲能系統(tǒng)應配置靈活,可擴容性好,另外系統(tǒng)的建設周期要短,沒有過多的特殊要求。儲能電池容易實現(xiàn)多方式組合,可滿足較高的工作電壓儲能電池的循環(huán)壽命對于系統(tǒng)的可靠運行有重要影響。儲能電池循環(huán)壽命長可減少電池的更換,對于節(jié)約運行成本,提高系統(tǒng)的經濟性有重大下,循環(huán)壽命在6000次以上。由于電網(wǎng)的特殊性,運行安全作為電網(wǎng)運行需考慮首要問題,安全性不高的設備不能進入電網(wǎng)。儲能系統(tǒng)的目的就是保證電力系統(tǒng)安全、高效、穩(wěn)定運行,只有安全性高的儲能系統(tǒng)才能滿足要求。要求儲能電池在極限情況下,即使發(fā)生故障也在受控范圍,不應系統(tǒng)效率受到影響,而提高儲能系統(tǒng)在存儲過程中的能量轉化率將有助于提高系統(tǒng)的整體效率。另外,電池充放電效率的高低也會影響到系統(tǒng)的成6、不得選用梯次利用電池和生產日期超過00無無無從運營和維護成本來看,釩液流電池需要泵進行流體控制,增加了運營的成本,鋰電池和鉛炭維護成本較低。從度電成本(項目周期內的成本度電成本相當,但鉛酸(炭)電池不宜深充深放,且放電倍率低,循環(huán)壽命較低。全釩液流電池優(yōu)勢在于其安全性,但是占地面積大,后期維護繁磷酸鐵鋰電池依據(jù)外殼封裝型式不同,主要有方形鋁殼和軟包鋁塑膜和硬包圓柱三種類型。三者內部組成(正極、負極、隔膜、電解液)相差綜上所述,磷酸鐵鋰電池軟包結構和硬包結構各有優(yōu)缺點,電池質量更多的是取決于材料和制作工藝好壞,本工程推薦選用目前大規(guī)模儲能電大容量儲能項目單芯電池宜選擇容量相對大的電池,一方面可提高功率密度,減少占地;另一方面減少電池的串并聯(lián)回路數(shù),減少木桶效應帶展趨勢,在本工程后續(xù)階段開展時也將依據(jù)電池技術的發(fā)展態(tài)勢,繼續(xù)優(yōu)化本可研報告中電池系統(tǒng)設備選型、拓撲成組集成等。典型大容量電芯基123456>6000次789步入式方案同等單位面積條件下布置容量較少,檢修人員可進入艙內對設備進行運維檢修,不受天氣因素限制,艙內檢修方便,但安全系數(shù)方非步入式方案較步入式方案電池艙體外形尺寸較小,同等單位面積條件下布置容量較多,總體布置方案較步入式方案要相對節(jié)省用地,同時非步入式方案檢修設備時人員不用進入艙內,在室外即可進行,能有效提升運維人員的運維安全性,但運維檢修時受天氣影響較大,同時對艙體、電12運維人員需要艙內操作,需設置可靠的安全疏散措3求受環(huán)境影響,需要設置可移動檢修棚,同時對電池模組4本綜合比較來看,步入式和非步入式各有優(yōu)缺點,考慮到運維檢修的安全和方便性,同時本著節(jié)省用地的原則,本工程建議推薦采用非步入式布和地震條件下預制艙及其內部設備的機械強度滿足要求,不出現(xiàn)變形、功應支持CAN、MODBUS、TCP/IP、IEC61850通信,配合監(jiān)控系統(tǒng)功功率應在《GB/T36547-2018電化學儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術規(guī)定》圖7發(fā)生諧振現(xiàn)象,諧波應滿足電網(wǎng)要求,維持電網(wǎng)穩(wěn)定,并提供相關證明材),1234-30℃~5671度23456根據(jù)上述分析,建議本工程選用1000kW及以上升壓變壓器采用三相雙繞組,戶內干式變壓器。變比:35±2×電池管理系統(tǒng)(BatteryManagementSystem,BMS)是電池儲能系統(tǒng)的核心子系統(tǒng)之一,負責監(jiān)控電池儲能單元內各電池的運行狀態(tài),保障儲能護控制策略實現(xiàn)對儲能電池本體的有效管控,保證整個電池儲能單元的安每個儲能電池組(2.5MW/5MWh)部急停信號,高壓控制盒內開關的狀態(tài)量,能輸出故障和運行狀態(tài),二級壓、欠壓、過流、絕緣等均需具備告警和二級故障保護;電池簇需配置短本地對電池系統(tǒng)的各項事件及歷史關鍵變化數(shù)據(jù)進行存儲,記錄數(shù)據(jù)不低%,%,溫度采樣分辨率應不大于1℃,測量誤差不大于±2℃,采樣周期不大2)計算要求:BMS應能夠估算電池的荷電狀態(tài),充電、放電電能量值(Wh),最大充電電流,最大放電電流等狀態(tài)參數(shù),且具有掉電保持功能,電池管理系統(tǒng)應具備自診斷功能,對電池管理系統(tǒng)與外界通信中斷,電池管理系統(tǒng)內部通信異常,模擬量采集異常等故障進行自診斷,并能夠6)管理功能BMS應能對充放電進行有效管理,確保充放電過程中不發(fā)生電池過充電、過放電,以防止發(fā)生充放電電流和溫度超過允許值,主要功能應符合7)統(tǒng)計功能8)通信功能9)對時功能BMS應具備對時功能,能接受IRIG-B(DC)碼對時或者NTP網(wǎng)絡對時。BMS應具備良好的可靠性與可用率,平均故障間隔時間不11)運行參數(shù)設置功能電池管理系統(tǒng)運行各項參數(shù)應能通過本地和遠程兩種方式在電池管理系統(tǒng)或儲能電站監(jiān)控系統(tǒng)進行修改,并有通過密碼進行權限認證功能。當12)操作權限管理功能13)事件記錄功能應精確到秒。事件記錄應具有掉電保持功能。每個報警記錄應包含報警參14)遠程、就地操作BMS應具備遠程及就地切斷直流斷路器或接觸器的能力,BMS應符合GB/T17626.2規(guī)定嚴酷等級為三級靜電放電抗擾度、于表征儲能電站實際能量,由于能量具有實際的物理意義且不能突變,則儲能電站安全隱患排查整治的緊急通知》及本體相關采集數(shù)據(jù)(按照XX電網(wǎng)已有電科院驗收認可項目數(shù)據(jù)點和采集頻),5)就地控制模塊數(shù)據(jù)應滿足GB/T34131-2017《電化學儲能電站用鋰離子電池管理系統(tǒng)技術規(guī)范》(設計聯(lián)絡會時確定具體數(shù)據(jù)需求清單)。6)BMS系統(tǒng)應具備就地及遠程定值整定能力,遠程修改權限需要經過7)BMS系統(tǒng)應具備絕緣監(jiān)測功能(不可以與PCS配置的絕緣監(jiān)測同時儲能電站能量管理系統(tǒng)(EMS)包括儲能監(jiān)系統(tǒng)以及其他網(wǎng)絡設備,實現(xiàn)該儲能系統(tǒng)內所有電池單體、電池簇、電池記錄、事件及報警處理、事件記錄和反演、控制與調節(jié)、網(wǎng)絡建模、網(wǎng)絡送的全景數(shù)據(jù),分析系統(tǒng)運行狀態(tài),挖掘或抽取有用的信息,如儲能系統(tǒng)基于全景分析算法,得出電池組重要信息(可用容量/能量、可持續(xù)工儲能電站的有功優(yōu)化控制是指上級電網(wǎng)調度系統(tǒng)下發(fā)給儲能監(jiān)控系統(tǒng)的有功調度指令,功率調度中心按照設定的優(yōu)化調度控制目標,形成優(yōu)化控制策略,并下達給各可調度的獨立儲能電池組的有功調度指令Pi),系統(tǒng)無功分布的合理與否直接影響著電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定,并與經濟效益直接掛鉤。合理的無功補償將能合理改善全網(wǎng)電壓分布,提高電能1.5.3.儲能協(xié)調控制系統(tǒng)CCS儲能電站協(xié)調控制系統(tǒng)按雙機配置,采用獨立控制GOOSE網(wǎng)絡,具備并處理,正常上送實時數(shù)據(jù),但不承擔控制調節(jié)功能,不響應穩(wěn)態(tài)控制命儲能協(xié)調控制器的有功功率控制有三種模式:源網(wǎng)荷儲控制、一次調頻控制和恒有功控制,優(yōu)先級為:源網(wǎng)荷儲控制>一次調頻控制>恒有儲能協(xié)調控制器的源網(wǎng)荷儲緊急控制是指在電網(wǎng)處于緊急狀態(tài)下,電儲能協(xié)調控制器的一次調頻功能是指當電網(wǎng)的頻率一旦偏離額定值時,儲能協(xié)調控制器在綜合考慮拓撲關系、不參與調節(jié)的設備、各種約束條件后,計算出儲能電站中各母線PCS的有功目標值,從而控制儲能電
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