大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)監(jiān)控和保護(hù)技術(shù)

1、編輯編輯pptppt大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)、監(jiān)控管理大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)、監(jiān)控管理和保護(hù)和保護(hù)盧盧 祥祥 軍軍 博博 士士鷗瑞智諾能源科技鷗瑞智諾能源科技(北京北京)Original Energy Technology Beijing Inc.2010112021-12-14編輯編輯pptppt2內(nèi)內(nèi) 容容 儲(chǔ)能、智能能源與智能電網(wǎng) 大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、監(jiān)控和保護(hù) 應(yīng)用實(shí)例2021-12-14編輯編輯pptppt3儲(chǔ)能與智能能源儲(chǔ)能與智能能源 儲(chǔ)能技術(shù)在智能電網(wǎng)中是不可或缺的。 智能能源和智能電網(wǎng)的不同，智能電網(wǎng)強(qiáng)調(diào)通信和計(jì)算技術(shù)，但智能能源只需要平衡發(fā)電和用電，強(qiáng)調(diào)儲(chǔ)能和放能。法國的例子已經(jīng)告訴

2、我們不用智能電網(wǎng)也能做到這一點(diǎn)。 阻礙智能電網(wǎng)發(fā)展的瓶頸實(shí)際并不是技術(shù)問題。上海世博會(huì)的思科館展示了2020年人類的智能化生活，同現(xiàn)在完全不同，有很大進(jìn)步。但是你會(huì)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在的很多技術(shù)已經(jīng)可以應(yīng)用到2020年人們的生活中，什么阻止它們應(yīng)用到現(xiàn)在呢？ 不是技術(shù)水平，而是標(biāo)準(zhǔn)和資金！2021-12-14編輯編輯pptppt4智能能源與智能電網(wǎng)智能能源與智能電網(wǎng) 智能能源可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)用電器件或區(qū)間的能源合理和最大效率的使用，但只有形成網(wǎng)絡(luò)后才能體現(xiàn)出優(yōu)勢。 在智能電網(wǎng)中，電力系統(tǒng)不僅僅終止于電表，而是要延伸到洗衣機(jī)、干衣機(jī)、電視機(jī)、電飯煲等各種電器，這實(shí)際上就提供了更大的潛力來平衡發(fā)電和用電。電力公

3、司發(fā)送價(jià)格信息給電器，后者根據(jù)價(jià)格的高低決定是否工作。這就是家用智能系統(tǒng)，同智能電網(wǎng)相連。 這種技術(shù)實(shí)際上非常簡單，家里的電器只要有IP地址就能逐個(gè)控制。技術(shù)實(shí)際上已經(jīng)存在，問題是沒有形成認(rèn)同一致的標(biāo)準(zhǔn)。 只有有了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同國家的制造商（海爾、LG、西門子、通用電氣）才能將技術(shù)用于產(chǎn)品銷往全世界，這樣才能建立起互通的國際市場。 只有有了標(biāo)準(zhǔn)，才能形成一個(gè)統(tǒng)一的智能電網(wǎng)。2021-12-14編輯編輯pptppt5智能電網(wǎng)示意圖智能電網(wǎng)示意圖2021-12-14編輯編輯pptppt6標(biāo)準(zhǔn)對智能電網(wǎng)的意義標(biāo)準(zhǔn)對智能電網(wǎng)的意義 標(biāo)準(zhǔn)對智能電網(wǎng)發(fā)展體現(xiàn)在 1、電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、配電、電表等環(huán)節(jié)

4、過去都是分開設(shè)計(jì)的，但是未來會(huì)通過智能電網(wǎng)聯(lián)系在一起，這是個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)。如果沒有標(biāo)準(zhǔn)，將無法整合。 2、能夠允許不同的設(shè)備提供商相互競爭。如購買電表，要求不同廠家的電表能夠通用、互換。當(dāng)它們混合在一起時(shí)，隨便拿一個(gè)就能安裝、使用。 3、標(biāo)準(zhǔn)對電力行業(yè)來說尤其重要。電力基礎(chǔ)設(shè)施的使用壽命都很長，達(dá)到二三十年，這是電力行業(yè)和電信業(yè)的主要不同。打電話時(shí)碰到斷線我們重?fù)芫托校请娏ο到y(tǒng)不行，必須保持穩(wěn)定。 智能電網(wǎng)的有些標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)比較成熟，被廣泛接受。 如IEC的5個(gè)核心標(biāo)準(zhǔn)已被公認(rèn)為基礎(chǔ)，中國國網(wǎng)公司的路線圖就是建立在這5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之上的，NIST和德國的路線圖也是如此。2021-12-14編輯編輯

5、pptppt7 儲(chǔ)能系統(tǒng)在智能電網(wǎng)中的作用儲(chǔ)能系統(tǒng)在智能電網(wǎng)中的作用 如果沒有大型儲(chǔ)能電站作為支撐，而是靠建立火電廠作為旋轉(zhuǎn)備用，智能電網(wǎng)的建設(shè)是難以想象的。 儲(chǔ)能技術(shù)通過功率變換，及時(shí)進(jìn)行有功/無功功率作業(yè) 1、可以保持系統(tǒng)內(nèi)部瞬時(shí)功率的平衡，避免負(fù)荷與發(fā)電之間大的功率不平衡，維持系統(tǒng)電壓、頻率和功角的穩(wěn)定，提高供電可靠性; 2、可以改善電能質(zhì)量，滿足用戶的多種電力需求，減少因電網(wǎng)可靠性或電能質(zhì)量帶來的損失;可以利用峰谷電價(jià)有效平衡負(fù)荷峰谷，減少旋轉(zhuǎn)備用，實(shí)現(xiàn)用能的經(jīng)濟(jì)性，提高綜合效益; 3、儲(chǔ)能還可以協(xié)助系統(tǒng)在災(zāi)變事故后重新啟動(dòng)與快速恢復(fù)，提高系統(tǒng)的自愈能力。2021-12-14編輯編輯p

6、ptppt8二、大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、監(jiān)控和保護(hù)二、大容量儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、監(jiān)控和保護(hù)2021-12-14編輯編輯pptppt9設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)原則 功能優(yōu)先 可靠性優(yōu)先 成本優(yōu)先 易通訊、監(jiān)控 自保護(hù)免維護(hù)2021-12-14編輯編輯pptppt10功能選擇功能選擇 存儲(chǔ)電能-平衡發(fā)電（削峰填谷） 并網(wǎng)-集中和優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu) 應(yīng)急及平衡電網(wǎng)2021-12-14編輯編輯pptppt11儲(chǔ)能體系的選擇儲(chǔ)能體系的選擇 物理儲(chǔ)能：機(jī)械儲(chǔ)能（如抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等）、電磁儲(chǔ)能（如超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能等） 化學(xué)儲(chǔ)能：鈉硫電池、液流電池、鉛酸電池、鋰離子電池、超級(jí)電容器等）2021-12-14編輯編輯ppt

7、ppt12各種電池的比較各種電池的比較內(nèi)內(nèi) 容容鉛酸電池鉛酸電池硅能電池硅能電池磷酸鐵鋰電池磷酸鐵鋰電池鈉硫電池鈉硫電池液流電池液流電池重量比能量重量比能量（C20）30-35 Wh/kg45-50 Wh/kg100-110Wh/kg350-400Wh/kg35-45Wh/kg溫度特性溫度特性-545-2560-2075300-3500-40效效 率率45-65%75-90%95-98%95-98%75-80%壽命壽命( (次次75%)75%)8001500 100001900013000維護(hù)費(fèi)用維護(hù)費(fèi)用($/KWh)500-1550300-50050-100500-600300-650環(huán)境要

8、求環(huán)境要求含鉛/占地大含重金屬/占地大綠色綠色/占地極小占地極小加熱/占地大占地大編輯編輯pptppt磷酸鐵鋰電池磷酸鐵鋰電池超長循環(huán)壽命超長循環(huán)壽命2021-12-14編輯編輯pptppt14大容量儲(chǔ)能電池的選擇大容量儲(chǔ)能電池的選擇 大容量場合: 場地大-液流電池 場地小-鋰離子電池 大功率場合: 場地小-鋰離子電池/鈉硫電池 場地大-液流電池/鋰離子電池建筑物多使用鋰離子電池/鈉流電池電網(wǎng)多使用鉛酸電池/液流電池/鈉流電池2021-12-14編輯編輯pptppt15大容量電池儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路大容量電池儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 大容量蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的主要組成： 發(fā)電站/電網(wǎng)、蓄電池組充電與控制設(shè)備、

9、蓄電池組，蓄電池管理系統(tǒng)、蓄電池放電與控制設(shè)備、并網(wǎng)功率變換器（PCS）、隔離變壓器7部分組成。 輔助組成有： 防雷、熱管理系統(tǒng)、三防系統(tǒng)（防塵、防潮、防腐）、消防、照明裝置、監(jiān)控計(jì)量裝置、故障報(bào)警、應(yīng)急輔助供電裝置、機(jī)械控制裝置、系統(tǒng)通訊、保護(hù)裝置（接地與安全）等。2021-12-14編輯編輯pptppt16儲(chǔ)能電池組的連接方式儲(chǔ)能電池組的連接方式 采用先并后串的方式對電池成組、并聯(lián)時(shí)考慮環(huán)流電流必須小于電池單體的最大工作電流； 采用標(biāo)準(zhǔn)電池模塊，只允許并聯(lián)使用，不允許串聯(lián)使用，若要組建一個(gè)100兆瓦的儲(chǔ)能電站則需要200個(gè)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)能模塊并聯(lián)； 電池組不能直接與發(fā)電站/電網(wǎng)的輸出相連，在每個(gè)電

10、池組串聯(lián)支路上要加充電限流裝置； 電池放電端不能直接和電網(wǎng)相連，電池組的工作電流是由回路中的阻抗決定的，所以在每個(gè)電池組串聯(lián)支路上要加放電限流裝置。2021-12-14編輯編輯pptppt17 100 100兆瓦儲(chǔ)能工程系統(tǒng)原理框圖兆瓦儲(chǔ)能工程系統(tǒng)原理框圖1234ABCD4321DCBABMS充電放電DC/DCDC/DCBMS充電放電DC/DCDC/DCBMS充電放電DC/DCDC/DC.12200電網(wǎng)發(fā)電站逆變器變壓器2021-12-14編輯編輯pptppt18風(fēng)場儲(chǔ)能管理系統(tǒng)實(shí)例風(fēng)場儲(chǔ)能管理系統(tǒng)實(shí)例123456789101112ABCD121110987654321DCBAM1發(fā)電機(jī)發(fā)電與

11、變換系統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)電流檢測M2發(fā)電機(jī)電流檢測模塊RT1RT風(fēng)電電流采樣風(fēng)電設(shè)備溫度采樣充電與控制子系統(tǒng)-+總正總負(fù). . . . . . . . . . .M8蓄電池組電池組充放電電流采樣電流采樣輸出M9電池組電流采樣模塊電池電壓采樣電壓信號(hào)輸出M？3電池組電壓采樣模塊R1RES4R2RES4放電與控制子系統(tǒng)充電與控制子系統(tǒng)BMS系統(tǒng)供電放電與控制子系統(tǒng)充電與控制子系統(tǒng)去中控室LCD充電與控制子系統(tǒng)放電與控制子系統(tǒng)電池與BMS子系統(tǒng)ABCNUVWDC-3-ACABCN40kWSHX140KVA_UPS電源逆變并網(wǎng)與輔助供電手動(dòng)開關(guān)輸出手動(dòng)開關(guān)輸入LED照明電源D16LEDD17LEDD18LED

12、D19LEDD1LEDD15LEDD14LEDD13LEDD12LEDD11LEDD10LEDD9LEDD8LEDD7LEDD6LEDD5LEDD4LEDD3LEDD2LED. . . . . . . . . . . . . . .GY1復(fù)合消防探測器GY2復(fù)合消防探測器GY3復(fù)合消防探測器GY4復(fù)合消防探測器GY5復(fù)合消防探測器GY6復(fù)合消防探測器GY7復(fù)合消防探測器GY8復(fù)合消防探測器GY9復(fù)合消防探測器GY10復(fù)合消防探測器GY11復(fù)合消防探測器GY12復(fù)合消防探測器GY13復(fù)合消防探測器GY14復(fù)合消防探測器去中控室SHX15攝像頭SHX14攝像頭SHX13攝像頭SHX12攝像頭SHX

13、11攝像頭SHX10攝像頭SHX9攝像頭SHX8攝像頭SHX7攝像頭SHX6攝像頭SHX5攝像頭SHX4攝像頭SHX3攝像頭SHX2攝像頭照明消防傳感器視頻攝像頭15kWfan？1散熱風(fēng)機(jī)1.0KWfan？2散熱風(fēng)機(jī)1.0KWfan？3散熱風(fēng)機(jī)1.0KWfan？4散熱風(fēng)機(jī)1.0KWfan？5散熱風(fēng)機(jī)1.0KWfan？6散熱風(fēng)機(jī)1.0KWfan？7散熱風(fēng)機(jī)1.0KWfan？8散熱風(fēng)機(jī)1.0KWfan？9散熱風(fēng)機(jī)1.0KWfan？10散熱風(fēng)機(jī)1.0KWfan？11散熱風(fēng)機(jī)1.0KWfan？12散熱風(fēng)機(jī)1.0KW儲(chǔ)能站消防設(shè)備用電其他設(shè)備用電3kW日期 ： 年 月 日 時(shí) 分 秒電池容量：電池總電壓

14、：單體電池平均電壓單體電池最高電壓單體電池最低電壓充電電流：放電電流：電池組環(huán)境平均溫度：電池組環(huán)境最高溫度：電池組環(huán)境最低溫度：電池組工作狀態(tài)：充電 放電 擱置 檢修電池組故障：過充 過放 過流 過溫 短路 開路 高阻 漏電M？8總信息顯示屏單體電池位置 電壓值 第一電池箱 1第一電池箱 2第一電池箱 3第一電池箱 4第一電池箱 5第一電池箱 6第一電池箱 7第一電池箱 8第一電池箱 9第一電池箱 10第一電池箱 11第一電池箱 12第一電池箱 13第一電池箱 14第一電池箱 15第一電池箱 16第一電池箱 17第一電池箱 18第一電池箱 19第一電池箱 20單體電池位置 電壓值 M？9單體

15、電壓顯示屏充電控制放電控制系統(tǒng)急停分段控制12345678910消防設(shè)備啟動(dòng)消防設(shè)備停止報(bào)警設(shè)備啟停LCDM19中控室手動(dòng)開關(guān)控制柜室內(nèi)4個(gè)攝像頭第一組8個(gè)攝像頭第二組8個(gè)攝像頭第三組8個(gè)攝像頭M？5電池組攝像監(jiān)視系統(tǒng)XX X X 風(fēng)能發(fā)電站儲(chǔ)能管理系統(tǒng)儲(chǔ)能管理系統(tǒng)總信息單體電池信息工作環(huán)境溫度信息系統(tǒng)設(shè)備工作信息信息記錄與保存信息查詢M？7系統(tǒng)信息目錄LCD消防報(bào)警控制器M？6消防報(bào)警控制器M23聲光報(bào)警器M24聲光報(bào)警器M25聲光報(bào)警器M26聲光報(bào)警器M27聲光報(bào)警器M22聲光報(bào)警器M21聲光報(bào)警器M20聲光報(bào)警器聲光報(bào)警設(shè)備電池充放電電流BMS輔助電源充電故障輸出放電故障輸出過流輸出.

16、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 電池電壓采樣電池溫度采樣過溫輸出總線信息開關(guān)量輸出總線輸出M？BMS巡檢輸出模塊inout3.7MW限流不斷電，放電控制系統(tǒng)1.輸入直流電壓3400V，輸出最大電流1100A2.實(shí)時(shí)檢測來自發(fā)電站、充電機(jī)、電池系統(tǒng)的工作情況，3.實(shí)時(shí)檢測與發(fā)送放電系統(tǒng)的工作情況并調(diào)整本系統(tǒng)的工作情況4.具備過溫、過流、過壓、防反充電功能6.具備分類故障告警功能5.具備手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能M33.3MW放電控制系統(tǒng)放電與控制子系統(tǒng)6.充電電壓最高3375V、最大電流500Ainout1700kW充電機(jī)1.具備脈沖充電的功能，

17、自動(dòng)調(diào)整均充、浮充充電模式5.受手動(dòng)與自動(dòng)控制2.實(shí)時(shí)監(jiān)測發(fā)電站、放電系統(tǒng)、電池組的信息，3.實(shí)時(shí)給相關(guān)設(shè)備發(fā)送本系統(tǒng)的工作信息4.本系統(tǒng)具備電池識(shí)別功能，同時(shí)具備短路、過壓、過溫、自動(dòng)調(diào)整本系統(tǒng)的工作模式防反充、保護(hù)功能M21.7MW充電機(jī)2021-12-14編輯編輯pptppt19三、三、 應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例2021-12-14編輯編輯pptppt20 全釩液流電池示范應(yīng)用工程全釩液流電池示范應(yīng)用工程 A summary of VRB energy storage systems supplied by VRB Power,V-Fuel Pty and SEI序序 號(hào)號(hào)地地 點(diǎn)點(diǎn)儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)模功功 用用研發(fā)單位研發(fā)單位時(shí)時(shí) 間間1愛爾蘭2MW6h風(fēng)/儲(chǔ)發(fā)電并網(wǎng)加拿大VRB power Systems Inc.2006年8月2美國猶他州250kW8h削風(fēng)填谷2004年2月3澳洲金島200kW8h風(fēng)/儲(chǔ)/柴聯(lián)合2003年11月4丹麥15kW8h風(fēng)力/儲(chǔ)能發(fā)電2006年6月5南非250kW/520kWh應(yīng)急備用2002年6美國南卡羅來納州30/60kW2h備用電源2005年10月7美佛羅里達(dá)州25kW4h光伏/儲(chǔ)能發(fā)電2007年7月8意大利5kW4h電信備用電源2006年4月9丹麥5kW4h風(fēng)力/光伏發(fā)電2006年4月10加拿大10kWh偏遠(yuǎn)地