1.方案概述
1.1设计要求
根据客户要求：
1)1套50KW/kWh商业储能产品；
2)储能系统按并网电压0.4kV设计；
运行策略：
1)并网运行：执行削峰填谷策略；
2)离网运行：可以与柴发混用。当电网掉电时，储能从P/Q模式转至V/F模式，先建立V/F母线条件，提供关键负荷用电。当储能电量不足时，启用柴发，建立V/F母线条件，提供关键负荷用电，同时储能从V/F模式转至P/Q模式，并吸收柴发多于电力充电。当储能电量充足时，停用柴发，储能从P/Q模式转至V/F模式，建立V/F母线条件，继续提供关键负荷用电。
1.2项目概况
根据设计要求，直能储能系统接入项目地0.4kV配电房。储能系统采用户外柜的安装方式，安装在项目地0.4kV配电房附近的空地上。
直能储能系统额定装机量要求为50kW/kWh。由1个kWh风冷储能柜、1台50kW储能双向变流器（PCS）、1台隔离变压器及配套设备、工业空调、消防系统、配电系统等组成，集成在1个户外柜内。
1.3参考标准
1.设备包括供货方向其他厂商购买的所有设备和附件。设备和附件应符合相应标准规范或法规的最新版本或其修正本的要求。
2.除非协议另有规定，均须遵守最新的国家标准（GB）和国际电工委员会(IEC)标准以及国际单位制(SI)标准。如采用合资或合作产品，还应遵守合作方国家标准，当上述标准不一致时按高标准执行。
所有螺栓、双头螺栓、螺纹、管螺纹、螺栓夹及螺母均应遵守国际标准化组织(ISO)和国际单位制(SI)的标准。
3.应遵循的主要现行标准
GB/T-包装储运图示标志
GB/T.1-电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A:低温
GB/T.2-电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B:高温
GB/T.3-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
GB/T.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）
GB/T.33-电工术语电力电子技术
GB.1-半导体变流器基本要求的规定
GB.2-半导体变流器应用导则
GB.3-半导体变流器变压器和电抗器
GB-外壳防护等级(IP代码)
GB.1-机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件
GB-人机界面标志标识的基本和安全规则导体的颜色或数字标识
GB/T-电能质量供电电压偏差
GB/T-电能质量电压波动和闪变
GB/T1338机电产品包装通用技术条件
GB/T-半导体电力变流器电气试验方法
GB.1-低压开关设备和控制设备第1部分：总则
GB/T-电能质量公用电网谐波
GB/T-电能质量三相电压允许不平衡度
GB/T.27-量度继电器和保护装置第27部分：产品安全要求
GB/T-电能质量三相电压不平衡
GB/T-电能质量电力系统频率允许偏差
GB/T-电磁兼容试验和测量技术
GB.电磁兼容通用标准工业环境中的发射标准
DL/T-静态继电保护及安全自动装置通用技术条件
DL/T-静态继电保护装置逆变电源技术条件
GB/T交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范
GB/T-交流电气装置的接地设计规范
DL/T-火力发电厂、变电站二次接线设计技术规程
DL/T-电力系统设计技术规程
Q/XJ20.50-继电保护和安全自动装置通用技术要求
NB/T-电池储能功率控制系统技术条件
Q/GDW-电池储能系统储能变流器技术条件
GB-电化学储能电站设计规范
GB/T--电化学储能电站运行指标及评价
GB/T--电力系统电化学储能系统通用技术条件
GB/T-电化学储能系统接入电网技术规定
Q/GDW-储能系统接入配电网设计内容深度规定
Q/GDW-电化学储能电站技术导则
GB/T-储能变流器检测技术规范
GB/T-电化学储能系统储能变流器技术规范
Q/GDW-电化学储能系统接入配电网运行控制规范
Q/GDW-电化学储能系统接入配电网测试规范
NB/T-电化学储能电站监控系统技术规范
NB/T9-电化学储能电站功率变换系统技术规范
NB/T-电化学储能电站监控系统技术规范
NB/T9-电化学储能电站功率变换系统技术规范
Q/GDW-储能系统接入配电网设计规范
Q/GDW1129电池储能系统变流器试验规程
Q/GDW156储能系统接入配电网技术规定
Q/GDW-储能系统接入配电网监控系统功能规范
Q/GDW188储能电池组及管理系统技术规范
Q/GDW-电池储能系统储能变流器技术条件
Q/GDW-电池储能系统集成典型设计规范
Q/GDW-电网配置储能系统监控及通信技术规范
Q/GDW-电池储能电站设备及系统交接试验规程
Q/GDW-电池储能电站设计技术规程
NB/T-电化学储能系统接入配电网测试规程
GB/T--移动式电化学储能系统技术要求
GB/T--电化学储能系统接入电网测试规范
NB/T--电化学储能电站标识系统编码导则
NB/T--电化学储能电站设备可靠性评价规程
注：以上标准如已有更新，则按标准对应的最新版本为准，参照执行。
1.4供货范围
表1供货范围表
2设备组成
2.1锂电池直流系统
2.1.1电芯
电芯参数如下：
表2电芯参数表
电芯外观如下图：
图2电芯尺寸示意图
2.1.2电池PACK
储能模组由24个单体电芯组成，规格为1P24S，电量9.KWh，标称电压为76.8V。电池模组配置BMS的采集模块BMU，用于模组的电压、温度等参数采集，并具有均衡控制功能。
表3电池PACK技术参数表
2.1.3电池簇
单簇电池簇由11个电池模组与一个高压盒串联成组，电芯串并联形式为1PS，计算电容量为.kWh，单簇电池簇标称电.8V。
表4电池簇参数列表
2.1.4高压盒
电池簇配套高压盒针对接入的电池PACK数量进行匹配设计，拥有独立控制器件、保险丝和明显的断电器件，拥有故障告警、故障保护、安全保护等功能，确保电池电气安全，在检修时能逐级断开系统的功能。电池簇高压控制盒内配置总正接触器、总负接触器、预充回路、熔断器、塑壳断路器等，所有接触器应能接受电池管理系统控制。
表5高压盒主要电气设备表
2.2储能双向变流器（PCS）
2.2.1PCS通用要求
1.基本规格和形式
储能变流器（PCS）以下简称PCS。能够自动化运行，运行状态可视化程度高，设备提供触摸屏作为人机界面，可清晰显示实时各项运行数据，实时故障数据，历史故障数据。
PCS壳体的全部金属结构件都经过特殊防腐处理，以具备防腐、美观的性能；壳体结构安全、可靠，具有足够的机械强度，保证元件安装后及操作时无摇晃、不变形；壳体采用封闭式结构；元件特别是易损件安装便于维护拆装，各元件板有防尘装置；壳体设备考虑通风、散热；并设计有保护接地。
2.2.2PCS基本功能要求
1.工作模式
PCS具备恒功率和V/F两种运行模式。
V/F模式下可自启动并支持80%额定功率以上的交流负荷。
恒功率模式下P/Q可控。PCS可根据功率指令自动控制其有功功率输出，确保其最大输出功率及功率变化率不超过额定值。
2.通信功能
PCS提供独立的以太网通信接口与储能EMS（BMS）系统进行信息交换，将户外柜内所有设备的运行状态上送至储能EMS系统，并能接收上级监控下发的命令及定值。当PCS与储能EMS系统的网络通信中断时，PCS有足够的措施保证设备自身的安全，并维持一段时间正常运行。所有通信端口支持标准MODBUS协议。
PCS具备1路独立的硬接线接受BMS发出的保护分闸信号，信号类型为干接点。在接收到分闸信号后，PCS进入故障停机状态，实现故障情况下的急停。
PCS需在就地显示设备以及远方监控系统中至少可以显示下列信息：
表6PCS就地显示及远方监控信息
3.故障记录功能
PCS具有故障记录功能，每份记录的信息包括故障期间重要的模拟量和开关量，以便进行事故分析。
4.并网功能
PCS因为电池或PCS故障等原因脱网并故障复位后，具备重新并网功能。
5.保护功能
直流侧保护功能，包括：过压/欠压保护、过流保护、输入反接保护、短路保护。
交流侧保护功能，包括：过压/欠压保护、过/欠频保护、过流保护、过载保护、过热保护、相位保护、交流相序反接保护、直流分量超标保护、三相不平衡保护功能。
具备防孤岛保护功能，孤岛监测时间不超过2s。
其他保护包括：内部短路保护、过热保护等。
6.交直流电压采样功能
PCS应具备交流侧电压、交流侧电流、直流侧电压、直流侧电流采样功能。
2.2.3PCS技术性能指标
1.交流侧参数
额定交流输出功率：50kW
额定交流输出电压：V
额定输出频率：50Hz
2.直流侧参数
额定功率：50kW
直流电压范围：V～0V
3.功率调节
PCS具备快速响应能力。有功功率调节响应时间不大于ms，输出超过额定功率的20%时，功率控制精度不超过5%。
4.无功调节范围
PCS应具备功率因数超前0.9～滞后0.9的无功调节范围。
5.待机功耗
PCS的待机功耗小于额定功率的0.5%。
6.交流侧电压不平衡度
PCS接入电网后，公共连接点的三相电压不平衡度不超过GB/T-《电能质量三相电压不平衡》规定的限值，公共连接点的负序电压不平衡度不超过2%，短时不得超过4%；其中由变流器引起的负序电压不平衡度不超过1.3%，短时不超过2.6%。
7.直流分量
PCS并网运行时，向电网馈送的直流电流分量不超过其输出电流额定值的0.5%。
8.频率异常响应
PCS具备一定的耐受系统频率异常的能力，频率响应时间如下表：
表7PCS频率响应时间
9.电压异常响应
PCS在1.2倍额定电压下均能正常工作。电压响应时间如下表
表8PCS电压响应时间
10.电网适性要求
符合国标GB/T-《电能质量公用电网谐波》、GB/T-《电能质量三相电压不平衡》、GB/T-《电能质量供电电压允许偏差》、GB/T-《电能质量电力系统频率偏差》、GB/T-《电能质量电压波动和闪变》、GB/T-《电能质量公用电网间谐波》、GB/T-《电化学储能系统接入电网技术规定》、GB/T-《电化学储能系统接入电网测试规范》、GB/T-《电化学储能系统储能变流器技术规范》等。电网环境为成套设备正常运行的正常电网环境，成套设备在正常的电网环境下安全、正常运行，安全的运行，性能指标达到承诺值。
11.短时过载能力
PCS应具备较强的过载能力，%额定负载下应能长期运行，%额定负载情况下运行时间不低于10s
12.充放电转换时间
PCS应具备快速的充放电转换时间，满充到满放或者满放到满充转换时间不超过ms。
13.低电压穿越
PCS应满足GB/T-第5.4.12条低电压穿越要求。
14.直能PCS技术参数表
表9变流器技术参数下表
2.3锂电池管理系统
2.3.1通用要求
1储能锂电池系统具有电池管理系统（BMS）按照GB/T-设计，实现对储能电池堆的全面控制与保护，并实现与PCS、储能EMS的通信。
2BMS可实现高精度、高可靠性的电池单体电压和温度的采集，同时对电池储能设备荷电状态（SOC）进行高精度的估算，并通过通过均控制电路实现电池单体间电量均衡。在电池数据异常的情况下，进行故障告警和保护。
3BMS的拓扑配置与PCS的拓扑、电池的成组方式相匹配与协调，并对电池运行状态进行优化控制及全面管理。
4BMS功能要求中各功能具体实现层级由BMS的拓扑配置情况决定，分层就地实现。
2.3.2基本功能要求
1测量要求
BMS能实时测量电池的电和热相关的数据，应包括单体电池电压、单体电池温度、电池模块温度、电池模块电压、电池簇电压、串联回路电流、绝缘电阻等参数。
2计算要求
BMS能够估算电池的荷电状态，充电、放电电能量值(Wh)，最大充电电流，最大放电电流等状态参数，且具有掉电保持功能，具备上传监控系统的功能。各状态参数估算精度符合下列规定：
1)SOE估算精度误差应不大于8％，宜具有自标定功能；
2)电能量计算误差应不大于3％
3状态参数信息上送功能
BMS应具备内部信息收集和交互功能，能将电池单体和电池整体信息上传监控系统和功率变换系统。
4故障诊断功能
BMS应能够监测电池的运行状态，诊断电池或BMS本体的异常运行状态，上送相关告警信号至监控系统和功率变换系统。
5电池的电气保护功能
BMS应具备电池的过压保护、欠压保护、过流保护、短路保护、过温保护、电保护等电气保护功能。
6管理功能
BMS能对充放电进行有效管理，确保充放电过程中不发生电池过充电、过放电，以防止发生充放电电流和温度超过允许值，主要功能符合下列要求：
1)充电管理功能：在充电过程中，电池充电电压控制在最高允许充电电压内；
2)放电管理功能：在放电过程中，电池放电电压控制在最低允许放电电压内；
3)电量均衡管理功能：采用高能效的均衡控制策略，保证电池间的一致性满足要求。
7统计功能
BMS具有电池充、放电的累计充、放电量的统计功能，并具有掉电保持功能。
8通信功能
1)BMS与功率变换系统之间有通讯接口，宜有备用接口，作为冗余，同时具备1个硬接点接口。
2)BMS与监控系统之间有以太网通讯接口，有备用接口，作为冗余。同时，电化学储能电站内BMS宜单独组网。
9定值设置功能
BMS应能对电池运行参数、报警、保护定值进行整定，且具备就地和远程修改功能。
10操作权限管理功能
BMS具有操作权限密码管理功能，任何改变运行方式和运行多数的操作均需要权限确认。
11事件记录功能
BMS能储存不少于条事件。运行参数的修改、电池管理单元告警信息、保护动作、充电和放电开始/结束时间等均应有记录，且时间记录应精确到秒。事件记录具有掉电保持功能。每个报警记录包含所定义的限值、报警参数，并列明报警时间、日期以及报警值时段内的峰值。
12显示功能
BMS能显示或上传确保系统安全可靠运行所必需的信息，如相关定值、模拟量测量值、事件记录和告警记录等。
13绝缘耐压性能
BMS能经受要求的绝缘耐压性能试验，试验电压应符合下表规定。在试验过程中BMS应无击穿或闪络等破坏性放电现象。
表12BMS绝缘耐压性能表
2.3.3BMS技术参数
BMS包括两层架构分别监测电芯、电池簇和电池系统的相关运行参数。
1)三级BMS需能够监测单体电芯的电压、温度，具备均衡功能。
2)二级BMS需能够监测整簇电池总电压、总电流、绝缘电阻，三级BMS需向二级BMS实时传递信息。二级BMS保护基本要求：单体电池温度超温、低温，电压过压、欠压等均需具备告警和二级故障保护；电池簇电压过压、欠压、过流、绝缘等均需具备告警和二级故障保护；电池簇需配置短路保护。
BMS电池管理系统的任务是保证电池组工作在最佳环境区间，提供电池系统信息，在出现异常时快速响应，并根据环境温度、电池状态等控制电池系统工作状态。BMS电池管理系统的主要功能有电池参数监测、绝缘监测、电池状态估计、在线故障诊断、均衡管理、热管理、充放电控制等。
BMS系统由三级主控BMU、二级主控BCMU的两级架构组成。本次储能系统每簇配置11个BMU和1个BCMU，并且将电池侧信息上传至PCS。
表13BMS参数表
2.3.4产品功能说明及其他技术参数
1)具备系统上电自检功能，自检完成后，数据需上送至EMS，主要包括所有传感器、系统状态等；
2)具备先进的霍尔电流传感器，可实现不同量程电流的高精度采集；
3)具备可能所有对采样有误差的因素要补偿措施，保证一致性；
4)具备电池组端电压、电流、温度等检测功能；
5)具备对电池管理模块采集的数据进行收集，同时转发数据；
6)具有电池正负极对机壳的绝缘检测功能；
7)具有管理主接触器控制及主接触器反馈信号检测功能；
8)具备异常报警及硬接点保护控制功能；
9)具备CAN/RS总线通讯功能；
10)具备预充功能；
11)具备对时功能。
2.4能量管理系统
能量管理系统采用开放式分层分布结构，满足电力二次系统安全防护总体方案的要求。
1.站控层设备
a.应用服务器：用作站控层数据收集、处理、存储及网络管理的中心，主机按照单机配置。主机服务器应采用国产主流或国外同等质量性能的主流服务器硬件配置。
b.操作员兼工程师工作站：操作员兼工程师工作站是站内储能能量管理系统的主要人机界面，用于图形及报表显示、事件记录及报警状态显示和查询，设备状态和参数的查询，操作指导，操作控制命令的解释和下达，整个储能能量管理系统的维护、管理，可完成数据库的定义、修改，系统参数的定义、修改，报表的制作、修改及网络维护、系统诊断等工作。
c.交流采样设备:交流采样设备主要采集线路或母线电流、电压、功率、频率等，以满足协调控制设备高精度高速度采样控制需求。
2.储能能量管理系统硬件设计特点
储能能量管理系统采用用标准的、网络的、分布功能和系统化的开放式的硬件结构。所有设备部件均应采取紧锁措施，抗振性能好，并且更换拆卸方便。
3.储能能量管理系统软件设计特点
储能能量管理系统的软件包括系统软件，支持软件包和高级控制策略应用软件等，采用成熟稳定的、标准版本的工业软件。
4.储能能量管理系统与BMS的接口
储能能量管理系统接收和处理电池管理系统BMS上送的信息：
a．单体电池的电压、温度等实时信息；
b．电池组SOC、单体最高、最低电压及电芯序号；
c．电池组串的电流和漏电流；
d．各种故障告警信号和保护动作信号；
储能能量管理系统能设定BMS系统的运行参数，具体包括：运行定值设定：包括各种保护定值等；
5.储能能量管理系统与PCS的接口
储能能量管理系统接收和处理能量转换系统PCS上送的信息：
a．开关量信息：主要是直流侧、交流侧接触器、断路器的状态；运行模式(并网、孤网、充电、放电、待机等)、就地操作把手的状态等；
b．模拟量信息：直流侧电压、电流；交流侧三相电压、电流、有功、无功；
c．非电量信息：IGBT模块温度、电抗器温度等；
d．运行信息：变流器各种保护动作信号、事故告警信号、与BMS通讯状态、重要SOE；
储能能量管理系统应能设定PCS系统的运行参数，具体包括：
a．运行模式切换：包括充电/放电的切换；
b.定值设定：包括放电深度、各种保护定值等；
高级控制策略功能
储能能量管理系统实现计划跟踪、平滑控制、功率控制、经济运行等功能。高级应用满足如下功能：
a.经济运行
b.储能能量管理系统在进行充放电控制时选择最优的经济策略。
2.5热管理系统
户外柜采用工业空调进行热管理，并增加温度控制系统，包括主控制器、温度传感器等设备。工业空调采用壁挂式安装在户外柜侧壁。柜内设计风道，保证电池温度均衡。
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2.6消防系统安全防护措施
户外柜设备在消防系统上的设计，依照国家规范，在系统防护区内设置高灵敏度的火灾报警系统，配备温感、烟感探测器，在检测到火灾险情后通过警铃和声光报警器发出火灾报警，把火灾信息上传至消防主机，并同时启动气溶胶灭火系统进行灭火。
系统具有自动检测火灾、自动报警、自动启动灭火和自动上传消防状态功能。
该系统的报警信号需要有一路接入到甲方的监控室内，具备声光报警功能。
2.7照明系统
户外柜中设计有普通照明装置。普通照明采用手动控制，在户外柜门处安装照明开关，当有工作人员需对户外柜内工作或维修时，通过拨动开关进行正常照明灯开启的控制。
2.8温湿度监测系统
户外柜内部环境温湿度对设备正常运行有重要影响。因此在户外柜的上中下位置，分别安装一个温湿度传感器，实时监测户外柜内的温度和湿度值，一旦发现温度和湿度超过设定的数值将启动空调进行温湿度的控制。
通过在户外柜重要部位安装温湿度传感器对环境温湿度实现监测，既可在温湿度传感器界面实时看到当前的温度和湿度数值，亦可通过电池管理系统将数据上传远程监控平台，进行温湿度的远程实时监测。
2.9配电系统
户外柜内配有一套集式动力配电系统，配电系统输入侧从市电引入，配置一套三相五线TN-S供电系统，为户外柜内部监控系统、消防系统、空调系统、BMS系统及其他系统提供电力供给。
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