250KW/1MWh集装箱式储能项⽬
技术⽅案
深圳市盛弘电⽓股份有限公司
2018年1⽉
⽬录
1、引⾔ (1)
1.1项⽬背景 (1)
1.2术语 (1)
1.3参考标准 (2)
3.1电池选型 (4)
3.2电池存放设计 (5)
3.3系统散热⽅案 (7)
3.4消防⽅案 (8)
3.5门禁系统与照明⽅案 (8)
3.6集装箱配电⽅案 (8)
3.7集装箱地基⽅案注意事项 (9)
4、储能变流器选型设计 (9)
4.1储能双向变流器功能简介 (9)
4.2250KW储能变流器选型设计 (10)
4.3250KW储能变流器尺⼨安装设计 (12)
5、能量管理系统（EMS）设计 (13)
5.1系统功能简介 (13)
5.2组⽹架构 (14)
5.3功能设计 (15)
5.4系统设计特点 (19)
6、主要设备清单 (20)
1、引⾔
本⽂档是根据储能相关技术标准⽽编写的。包括产品⼀般性描述，硬件环境，具体功能需求及其他相关⽀持信息。相关开发任务及相关开发⼈员以此为依据开展具体⼯作。
适⽤读者：项⽬经理、项⽬组的软件/硬件开发⼈员、维护⼈员、测试⼈员。
1.1项⽬背景
该项⽬设计拟建⼀套1MWh储能系统，采⽤集装箱作为载体，系统设计4⼩时可满功率放电完成，4～7⼩时充电完成，电池采⽤亿纬锂电池，储能设备采⽤额定功率为250KW的储能设备。EMS作为控制中⼼调度能量。
1.2术语
1>PCS(Power Covert System)：储能变流器，是进⾏逆变和整流的双向换流系统。
2>SOC(State Of Capacity)：电池剩余容量状态，⽤百分率表⽰。
3>SOH(State Of Health)：电池组健康度状态，⽤百分率表⽰。
4>DOD（depth of discharge）：电池的放电深度，⽤百分⽐表⽰。
5>BMS(Battery Management System)：电池管理系统，负责储能系统中电池部分的管理和控制，包括BMU、BCMS、BAMS。
6>BMU(Battery Management Unit)：电池组管理单元，负责管理多串电池组。具有单体电池电压采集，多点温度采集，电池组均衡控制，电池组总电压采集等功能。
7>BCMS(Battery Cluster Management System)：电池组串管理系
统，负责管理⼀个电池组串中的全部BMU，同时具备电池组串的电流采集，总电压采集，漏电检测，并在电池组状态发⽣异常时驱动断开⾼压功率接触器，使电池组串退出运⾏，保障电池使⽤安全。
8>BAMS(Battery Array Management System)：电池系统单元管理系统，负责管理⼀个PCS对应电池系统单元中的全部BCMS。同时与就地监控系统通信，上报全部电池模拟量采集的信息，并在电池系统异常时上报告警。另外还能够在电池系统异常时发送告警信息到PCS，使PCS转⼊待机状态，保护电池使⽤安全。
9>EMS(Energy Management System)：能量管理系统，是对整个系统进⾏监控和控制的设备。
1.3参考标准
1>GB/T3859.1-1993半导体变流器基本要求的规定
2>GB/T3859.2-1993半导体变流器应⽤导则
3>GB/T13422-1992半导体电⼒变流器电⽓试验⽅法
4>GB/T2423.1-2001电⼯电⼦产品环境试验第2部分：试验⽅法试验A：低温
5>GB/T2423.2-2001电⼯电⼦产品环境试验第2部分：试验⽅法试验B:⾼温
巧克力工艺品6>GB/T2423.3-2006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
7>GB/T2423.4-2008电⼯电⼦产品环境试验第2部分：试验⽅法试验Db交变湿热（12h+12h循环）
8>GB/T12325-2008电能质量供电电压偏差
9>GB/T12326-2008电能质量电压波动和闪变
10>GB/T14549-1993电能质量公⽤电⽹谐波
11>GB/T15543-2008电能质量三相电压不平衡
12>GB/T15945-2008电能质量电⼒系统频率偏差
13>GB/Z17625.3-2000电磁兼容限值对额定电流⼤于16A 的设备在低压供电系统中产⽣的电压波动和闪烁的限制
14>DL/T860（全部）远动设备及系统（系列标准）
15>DL/T634（全部）远动设备及系统（系列标准）
16>DL/T645-1997多功能电能表通讯规约
17>DL5002-2005地区电⽹调度⾃动化设计技术规程
18>DL548-94《电⼒系统通信站防雷运⾏管理规程》
19>GB/T13729－2002远动终端通⽤技术条件
20>GB/T13730-2002地区电⽹调度⾃动化系统
2、系统设计⽅案
储能集装箱内设备包括1套1MWh锂电池储能系统，1套能量管理系统、1台250KW PCS（储能变流器），1个储能集装箱体和相关辅助系统组成。
图1储能系统拓扑图
系统说明：
1、单体电池规格3.2V90Ah，6串4并⼀个模组组成19.2V360Ah的容量，37个模组串联组成1个电池组，标称电压为710.4V，容量255.7KWh；4簇电池组成总量为1022.8KWh，电池电压范围为：555～810.3V。
2、电池总容量1022KWh，选⽤额定功率250K的储能变流器。
3、微⽹储能系统包含1MWh电池及电池BMS系统、250kW PCS、能量管理系统、通讯系统、电池室及配电室散热系统、集装箱消防
系统、集装箱门禁及照明系统、烟雾告警系统等。
3、储能电池及集装箱设计
3.1电池选型
导电布双面胶
本储能系统电池已确定，容量1MWh，电池接⼊电压等级为500-850V，⽅案采⽤亿纬锂电池。系统设计可采⽤电池模组19.2V360Ah的锂电池，组成电压710.4V，4簇1022KWh的系统容量。满⾜系统
1MWh的电池容量。电池模组参数和图⽚如下：
表.3-1
电池类别型号磷酸铁锂LP90-4P6S
标称电压（V）19.2
标称容量（Ah）360
绝缘电阻（Ω）>500M
尺⼨（mm）569.5*331.5*222.5
重量（Kg）58
充电温度（℃）0~45
放电温度（℃）-20~55
图2单个电池模组图
锂电池对⽐传统铅酸电池：1、绿⾊环保⽆污染：该产品⽆论在⽣产过程，还是在使⽤过程均⽆任何污染情况发⽣，完全符合欧盟的RoHs指令和我国的相关规定；2、⾼⽐能量：同样功率的电池组，其体积与重量仅有铅酸电池的四分之⼀，尤其是重量⽐、能量⽐，聚合物锂电池具有更为突出的独特优
势；4、循环寿命长：电芯循环寿命⼤于2500次，电池组循环寿命⼤于2000次，可保⽤户使⽤五⾄⼗年；5、储存期长：电池⾃放电⼩，年容量降低率低于1%，采⽤全密封结构；
3.2电池存放设计
本项⽬采⽤磷酸铁锂电池，容量共计1022KWh，电池的安装⽅式全部采⽤机架式安装，每个电池架可安放255.7KWh，根据电池容量，采⽤4个电池架，电池的摆放⽅式如图：
图3255.7KWh磷酸铁锂电池柜（W2180*D650*H2200mm）
本项⽬电池电池架已确定采⽤上图排列⽅式，放置7层，共计37个模组。
图4集装箱侧视图
图5集装箱前视图
图6集装箱布局图
电池架尺⼨为2180*650*2200mm，PCS尺⼨为1200*800*2160mm，EMS尺⼨为800*800*2100mm。4个电池架分两排放置，2200*2+1200=5600mm，每两套设备之间有20公分公差预留。集装箱消防采⽤放置于电池室，PCS和EMS放置于设备室，集装箱分为两个舱室。电池和EMS、储能变流器全部放置于30英尺集装箱中，便于安装、统⼀维护。集装箱布局图如上：
3.3系统散热⽅案
电池室采⽤空调进⾏散热，空调的选⽤，需要考虑电池充放电时候的发热量，集装箱箱体的传热量等，可采⽤⼀套3kW制冷量的空调。
设备室PCS背部会有模块散热，可在对应位置加装4个离⼼风扇进⾏强制风冷散热。
3.4消防⽅案
电池室采⽤柜式七氟丙烷灭⽕器，保证8s内⽓体充满整个电池室，有效灭⽕，同时配置声光告警系统和⽓体放电指⽰灯。
打印胶片配电室考虑到机柜的保护相对⽐较完善，有完善的过热保护、短路保护等，起⽕属于⾮常极限的⼯况，⽽且有烟雾传感器，⼀旦检测到告警信号，系统关机，此处可采⽤⼲粉灭⽕器备⽤灭⽕。
3.5门禁系统与照明⽅案
集装箱需配置常规照明和应急照明，与门禁系统配合，开门时，常规照明开启，关门后，常规照明关闭，开门且常规照明断电时，应急照明开启，应急照明时间保证不低于30分钟。
3.6集装箱配电⽅案
集装箱内部供电基本都为220V交流，主要有：消防预警供电、空调供电、烟雾照明系统供电、故障灯供电等。
图7集装箱配电设计图
3.7集装箱地基⽅案注意事项
底部1⽶处铺设底下综合接地⽹
地上采⽤⽔泥墩环绕⽀撑⽅式，在电池部分每隔2⽶增加横向⽔泥
墩以⽀撑集装箱，⽔泥墩⾼度0.5⽶
底下综合接地⽹引出地排并和集装箱外壳焊接在⼀起，以保持良好
的接地连续性
配电室机柜底部需要挖600*800的⾛线地沟，地沟需注意防⽔。
4、储能变流器选型设计
4.1储能双向变流器功能简介
在本⽅案构建的储能系统中，储能变流器除了双向逆变功能外，同时可以进⾏实现⽀撑电⽹，实现各电源之间的功率平衡分配，保证电⽹系统的稳定运⾏，提供抗短时冲击能⼒，平滑供电，储能，削峰
填⾕。
储能变流器设备采⽤模块化设计，每个模块为50KW。设备拓扑采⽤三电平设计，相⽐较于两电平拓扑，三电平拓扑能够提⾼开关频率、转换效率和系统稳定性，降低输出谐波、开关损耗和变流器体积。
储能变流器模块电路主拓扑如下：
幼猪
图8储能变流器模块主拓扑图
4.2250KW储能变流器选型设计
储能变流器设备采⽤模块化设计，1个模块为50KW。项⽬中设备采⽤5个AC模块。设备拓扑采⽤三电平设计，相⽐较于两电平拓扑，三电平拓扑能够提⾼开关频率、转换效率和系统稳定性，降低输出谐波、开关损耗和变流器体积。
储能变流器电路主拓扑如下：
图9250KW储能变流器系统拓扑
250KW储能变流器参数：
产品型号PWS1-250k 直流侧参数
直流电压范围500~850V 最⼤直流电流550A
最⼤直流功率275kW
直流电压精度≤1%
直流电流精度≤1%（rms）
并⽹充电⽅式可以恒流、恒功率充放电，⽀持多段充电（预充→
均充→浮充）
交流并⽹参数
额定输出功率250kW
交流最⼤功率275kVA
额定电⽹电压400V
电⽹电压范围±15%
钥匙胚额定电⽹频率50Hz/60Hz 电⽹频率范围±2.5Hz
交流额定电流360A
医用压片机
交流最⼤电流397A
输出THDi≤3%
并⽹功率因数-1~+1
交流离⽹参数
交流离⽹电压400V
交流电压可调节范围±10%
交流离⽹频率50Hz/60Hz 离⽹输出THDu≤2%
系统参数
整机最⾼效率96.1%
