集裝箱式鉛酸蓄電池成套設備方案設計

12014 年 1 月集裝箱式鉛酸蓄電池成套設備方案設計報告技術方案2目錄目錄 21 需求分析 32 集裝箱方案設計 32.1 集裝箱基本介紹 32.2 集裝箱的接口特性 52.3 系統(tǒng)詳細設計方案 72.4 集裝箱溫控方案 .143 電池組串成組方案 .163.1 電池組串內部及組間連接方案 .183.2 系統(tǒng)拓撲圖 .194 蓄電池管理系統(tǒng)(BMS) 204.1 BMS 系統(tǒng)整體構架 .204.2 BMS 系統(tǒng)主要設備介紹 .224.3 BMS 系統(tǒng)保護方式 .244.4 BMS 系統(tǒng)通信方案 .2531 需求分析集裝箱式鉛酸蓄電池成套設備供貨范圍包括鉛酸蓄電池、附屬設備、標準40 尺集裝箱、備品備件、專用工具和安裝附件等。每個標準 40 尺集裝箱含管式膠體（DOD80 1200 次以上）或富液式（DOD80 1400 次以上）免維護鉛酸蓄電池、電池架及附件、電池管理系統(tǒng)（含外電路）、電池直流匯流設備、設備間的連接電纜及電纜附件（包括銅鼻、螺栓、螺母、彈墊、平墊等）、動力及控制信號接口等。根據(jù)標書要求，綜合鉛酸電池特性，對于儲能系統(tǒng)進行如下設計：每 3 個標準 40 尺集裝箱承載 2MWh，每個集裝箱由 336 只 2V1000Ah 管式膠體鉛酸電池串聯(lián)而成，電壓 672V，電池串容量 672kWh。每 3 個集裝箱并聯(lián)到一臺 500kWh 儲能雙向變流器。三個電池堆的總容量可達 2MWh，故本方案中三個集裝箱為一單元，每個單元配置一套 BMS 電池管理系統(tǒng),可監(jiān)控每顆單體電池工作情況。集裝箱中另含煙感探頭、消防滅火器、加熱器、攝像頭、溫濕度監(jiān)測等設備，以保證鉛酸電池安全穩(wěn)定的工作環(huán)境，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。2 集裝箱方案設計2.1 集裝箱基本介紹根據(jù)項目要求， 同時考慮電池堆的成組方式、 集裝箱內輔助系統(tǒng)的設計、安裝 以 及 日常 巡 視和 檢 修等 各 方面 ， 選用 40 英 尺 標準 集 裝箱 。 外部 尺寸 ： 12192*2438*2591mm 。本項目共需要 42 個 40 英尺標準集裝箱。集裝箱設計靜態(tài)承重 60t，最大起吊承重 45t。集裝箱的主要任務是將鉛酸電池、 通訊監(jiān)控等設備有機的集成到 1 個標準的40 尺集裝箱單元中， 該標準單元擁有自己獨立的供電系統(tǒng)、 溫度控制系統(tǒng)、 隔熱系統(tǒng)、 阻燃系統(tǒng)、火災報警系統(tǒng)、 電氣聯(lián)鎖系統(tǒng)、 機械連鎖 系統(tǒng)、安全逃生系統(tǒng) 、應急系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等自動控制和安全保障系統(tǒng)。4鉛酸電池安裝在電池支架上， 支 架 采 用 螺 栓 固 定 的 方 式 安 裝 在 箱 底 。 BMS 柜及 空 調 采 用 落 地 安 裝 。 動 環(huán) 監(jiān) 控 柜 采 用 壁 掛 式 安 裝 ， 內 部 整 合 了 智 能 控 制 單 元。 動力 配 電 箱 采 用 壁 掛 式 安 裝 方 式 。集 裝 箱 內 動 力 供 電 線 及 環(huán) 境 設 備 監(jiān) 控 電 線 采 用 內 走 線 的 方 式 ，表面無走線槽及走線管； 蓄 電 池 動 力 輸 出 和 BMS 監(jiān) 控 及 接 口 線 采 用 線 槽 式 走 線 ， 方 便 維 護 。集 裝 箱 外 形 圖 如 下 所 示 。方 安 案 1： 采 用 側 維 護 門 型 式方案二：采用一側維護門型式集裝箱儲能項目外型圖52.2 集裝箱的接口特性2.2.1 集裝箱機械接口特性集裝箱可滿足滿載情況下整體起吊的要求。集裝箱整體采用螺栓安裝固定方式，方便移動。 螺栓固定點與整個集裝箱的非功能性導電導體 （集裝箱金屬外殼等） 可靠聯(lián)通， 同時， 以銅排的形 式向用戶提供 2 個符合電力標準要求的接地點。集裝箱的防護等級為 IP54。固定方式如下圖所示。2.2.2 集裝箱電氣接口特性集裝箱內部自身設備采用雙重供電模式。一種為交流供電模式，接口為 380V 交流；另一種為直流獨立供電模式，為集裝箱環(huán)境支持設備和通訊監(jiān)控設備提供可靠的電力保障。正常情況下箱體電源供應取自外部的交流電源，當外部電源供應發(fā)生故障時，自動切換至直流獨立供電模式，從鉛酸電池獲取動力電源。儲能系統(tǒng)提供電壓為 672V（膠體鉛酸蓄電池，2V1000AH，336 只串聯(lián)）的6正負極直流電力輸入輸出接口。箱內 BMS 采用 RS485 接口或 CAN 接口同外部 PCS 進行通信，采用以太網(wǎng)接口或 485 接口同后臺監(jiān)控進行通信，提供蓄電池狀態(tài)信息、報警信息、集裝箱環(huán)境監(jiān)測信息，并具備“四遙”功能。動力及監(jiān)控通信電纜的進出線方式均為下進下出。 動力線及監(jiān)控線分開走線。動力線采用 2 根 1*300mm2 的 RVV22 的線纜；RS485 與以太網(wǎng)使用線纜為標準的帶屏蔽層的雙絞線。2.2.3 集裝箱通訊接口特性集裝箱采用統(tǒng)一的對外通信接口， 包含兩個 RS485（ModbusRTU）接口和 2 個工業(yè)以太網(wǎng)接口，以及一個 CAN 接口。通信接口的型式、性能和技術指標如下：1）RS485： 接口采用標準 RS485 電氣規(guī)范接口。 規(guī)約采用 ModbusRTU 模式；物理層通訊口采用 RS485，采用屏 蔽雙絞線做 通訊介質；通訊口 鏈路波特率可選用 2400、 4800、 9600 和 19200， 缺省 選用 9600； 鏈路傳輸模式為 1 主多從半雙工。 BMS 做主機，PC S 做從機 。2）以太網(wǎng)：接口采用 RJ-45 端口，10/100Base-T。通信規(guī)約文本采用 標準 MODBUSTCP/IP 協(xié)議；BMS 為服務器，SCADA 監(jiān) 控后臺為客戶端，服務端口號為 502； BMS 啟動后需要 在 502 建立服務偵 聽， 監(jiān)控后臺根據(jù)需要 BMS 建立連接或斷開連接。3）CAN：預留CAN接口，采用帶屏蔽層的雙絞線，可同PCS及后臺監(jiān)控系統(tǒng)通信。2.3 系統(tǒng)詳細設計方案2.3.1 接地方案集裝箱提供螺栓安裝固定方式。 螺栓固定點可與整個集裝箱的非 功能性導電導體 （正常情 況下不 帶電的集裝箱 金屬外殼等）可靠聯(lián)通， 同時， 集裝箱以7銅排的形式向用戶提供 2 個符合最嚴格電力標準要求的接地點， 向用戶提供的接地點 必須與整個集裝箱的非功能性導電導體形成可靠的等電位連接， 接地點位于集裝箱的對角線位置。 非功能性導電導體接地點參考如下圖所示。接地系統(tǒng)中導體的有效截面積不小于 250mm²。接地電阻小于 2。集裝箱內部有接地銅排，BMS 柜，動環(huán)監(jiān)控柜等的地線接至內部接地銅排上，箱內接地銅排通過 250mm²導線接至外部銅排上，外部銅排接至接地扁鋼。接地銅排示意圖如下。接地扁鋼尺寸：40*5*3000mm。2.3.2 防雷系統(tǒng)在電源線路上安裝有智能防浪涌保護模塊，并帶有輔助報警開關，一旦發(fā)生雷擊可通過監(jiān)控平臺發(fā)出對外報警信號。 監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)測防雷器信號， 一旦發(fā)生報警，系統(tǒng)自動切換到相應的監(jiān)控界面，同時產(chǎn)生報警事件及有相應的處理 提 示 。防雷模塊具備差模和共模保護能力。通信線路防雷：BMS 同后臺監(jiān)控設備及 PCS 通信線路使用專用通信線防雷器，防雷器安裝在 BMS 柜中。防雷系統(tǒng)通過接地扁鋼或接地圓鋼連接至集裝箱給用戶提供的不少于 2 個的接地銅排上。82.3.3 集裝箱設備供電系統(tǒng)集裝箱供電采用動力配電箱，電源供應為外部 380V 交流供電，每個集裝箱的用電負荷容量為 20kW。正常工作時所有的供電均由外部交流電提供，當出現(xiàn)故障時，將自動切換到獨立供電系統(tǒng)。動力配電箱主要為空調、排氫扇、聲光報警器、插座供電，動環(huán)境監(jiān)控模塊，BMS 提供交流電。動力配電箱供電示意圖如下圖。動力配電箱空 調 供 電排 氫 扇 供 電備 用插 座 供 電動 環(huán) 監(jiān) 控 模塊BMS應 急 燈動力配電箱布置圖如下所示。92.3.4 照明系統(tǒng)設計 照明燈使用 LED 防爆燈，供電電源采用直流 24V，由動環(huán)監(jiān)控模塊供給。照明燈與門禁系統(tǒng)聯(lián)動，當打開門時，照明燈自動亮，門關閉時，照明燈自動斷滅。此外，有獨立的照明控制開關來控制燈的亮滅，管理人員可在現(xiàn)場用手動開關進行控制。當系統(tǒng)出現(xiàn)故障導致交流供電中斷時，獨立供電系統(tǒng)將提供電源供應使得照明燈亮起。照明系統(tǒng)具有防爆功能， 為集裝箱內部的監(jiān)控提供一個良好的照明環(huán)境。2.3.5 溫濕檢測系統(tǒng)設計 集裝箱內部環(huán)境溫濕度對設備正常運行有重要影響。因此在集裝箱的兩頭位置，分別安裝一個溫濕度報警器，實時監(jiān)測集裝箱內的溫度和濕度值，一旦發(fā)現(xiàn)溫度和濕度超過設定的數(shù)值將啟動空調進行溫濕度的控制，當溫濕度超過設定的最高報警值時，且時間超過 10 分鐘，則啟動報警器。定向后臺監(jiān)控傳送10過溫及濕度過高報警信息。集裝箱默認溫度一級控制數(shù)值為 30 攝氏度，二級報警值為 45 攝氏度。集裝箱默認濕度一級控制數(shù)值為 80%，二級報警值為 95%。通過在集裝箱重要部位安裝溫濕度報警器對環(huán)境溫濕度實現(xiàn)監(jiān)測 ， 既可在溫濕度報警器表面實時看到當前的溫度和濕度數(shù)值， 亦可 通過電池管理系統(tǒng)將數(shù)據(jù)上傳遠程監(jiān)控平臺，進行溫濕度的遠程實時監(jiān)測。溫濕度報警器供電由動環(huán)監(jiān)控模塊的輸出提供。2.3.6 報警系統(tǒng)設計 系統(tǒng)具有報警系統(tǒng)，可以對火災及雷擊進行報警。在集裝箱的頂部兩端分別安裝一個聲光報警燈，安裝方式為螺栓固定安裝。能夠為外界提供比較明顯的信息，從而起到預警作用。同時通過電池管理系統(tǒng)將數(shù)據(jù)上傳遠程監(jiān)控平臺，進行遠程報警監(jiān)測。聲光報警器供電由動環(huán)監(jiān)控模塊提供，電壓為直流 24V。2.3.7 消防系統(tǒng)消防系統(tǒng)由煙感探測器、溫濕度報警器、聲光報警器、手動干粉滅火器組成。該系統(tǒng)帶有溫度傳感器，在溫度達到報警值，或者檢測到煙霧時，系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動聲光報警，提示進行手動滅火。2.3.8 隔熱阻燃系統(tǒng)本集裝箱設計采用高品質隔熱阻燃系統(tǒng)，全天候應對使用現(xiàn)場的各 種情 況 。隔熱阻燃材料采用巖棉，既能夠保持集裝箱的溫度，又具有優(yōu)良的阻燃性能。2.3.9 電氣連鎖系統(tǒng)集裝箱內配置煙霧傳感器、 溫濕度報警器等安全設備， 煙霧傳感器和溫濕度報警器和系統(tǒng)的控制開關形成電氣連鎖， 一旦檢測到故障， 集裝箱 通過聲光報警和遠程通信的方式通知用戶， 同時， 切掉正在運行 的 電池成套設備。防止11電氣事故的發(fā)生。2.3.10 機械連鎖系統(tǒng) 集裝箱在室外露天條件下不會被偷盜者打開，可保證在偷盜者試圖打開集裝箱時產(chǎn)生威脅性報警信號，同時，通過遠程通信方式向后臺報警，該報警功能也可由用戶手動屏蔽。2.3.11 安全逃生 集裝箱內有明確的安全逃生通道標示。一旦發(fā)生危險，人員可以根據(jù)安全標示迅速逃離現(xiàn)場，并且可手動控制報警系統(tǒng)通知用戶和手動切掉正在運行的成套電池設備。逃生通道標志使用圓形夜光方向牌貼于地上。逃生通道標志如下圖所示。逃生示意圖如下圖所示。2.3.12 應急系統(tǒng)當蓄電池完全失去電力情況下并且門打開的情況下，應急燈將亮起。應急12燈由動環(huán)監(jiān)控模塊控制，當動環(huán)監(jiān)控模塊完全失去電力時，應急燈亮起。2.3.13 獨立供電系統(tǒng)動力配電箱使用 1 路單獨的直流供電電源向動環(huán)監(jiān)控設備、BMS 和照明燈獨立供電。此系統(tǒng)可以保證當外部供電故障時，保證動環(huán)監(jiān)控模塊和 BMS 繼續(xù)工作，向集中監(jiān)控系統(tǒng)上傳信息；同時照明燈正常工作，保證箱內照明需求。2.3.14 濕度控制系統(tǒng)集裝箱為一個封閉的空間，如果內外溫差較大，會在集裝箱內部產(chǎn)生凝露，影響電氣的安全性，溫濕度傳感器監(jiān)控箱內濕度，當濕度超過 80%，空調將啟動除濕功能，使箱內濕度降至 40%的安全范圍內。2.3.15 排氫系統(tǒng)集裝箱內鉛酸電池會泄露少量的氫氣，因此需要及時排出氫氣。排氫扇、氫氣傳感器和動環(huán)監(jiān)控模塊共同組成了排氫系統(tǒng)。氫氣傳感器動態(tài)檢測氫氣濃度，把氫氣濃度信號傳輸給動環(huán)監(jiān)控模塊，如果氫氣濃度超標，動環(huán)監(jiān)控模塊發(fā)送控制信號，啟動排氫扇，進行排氫。排氫門窗自動控制，排氫路線如下圖綠色線所示。2.3.16 動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)設計總體方案13集裝箱監(jiān)控系統(tǒng)采用 一體化監(jiān)控模 塊監(jiān)控環(huán)境 因素與安全狀況，包 括溫度、濕度、 消防 、 防盜等。 當檢測到該狀態(tài)量超過設 定的安全閾值， 系統(tǒng)將通過 RS485 方式上報給 BMS，然后 BMS 在上報 給 SCADA。監(jiān)控系統(tǒng)總體方案框圖如下。動環(huán)監(jiān)控模塊B M S4 8 5 +4 8 5 -溫度濕度門禁煙霧氫氣防雷器電源空調聲光報警空調風機加熱設備以太網(wǎng)功能描述1)一體化監(jiān)控模塊實時采集溫度、 濕度、 煙感傳 感器， 達到預定閾值將同時產(chǎn)生聲光告警， 啟動集裝箱警報系統(tǒng)， 同時 把告警狀態(tài)上報給 BMS；2)一體化監(jiān)控模塊實時監(jiān)測內部電源 220V 狀態(tài)， 一旦 220V 掉電， 將自動開啟應急電源系統(tǒng)；3)一體化監(jiān)控模塊可根據(jù)門禁控制機柜照明燈， 任何一個門打開， 照明燈亮，所有門關閉，照明燈滅。4)一體監(jiān)控模塊實時監(jiān)控空調狀態(tài)， 可以遠程監(jiān)控空調的加熱和制冷狀態(tài)。5)一體監(jiān)控模塊可以實時控制排風扇進行集裝箱換氣。動環(huán)監(jiān)控模塊動環(huán)監(jiān)控模塊安裝在動環(huán)監(jiān)控箱內，主要完成監(jiān)控信號采集輸入和設備控制信號輸出功能。動環(huán)監(jiān)控箱內部供電如下圖所示。14動環(huán)監(jiān)控箱控 制 模 塊 供 電 （ 交 流 AC220V輸 入 ）控 制 模 塊 供 電 （ 直 流 DC24V輸 入 ）一 路 DC24V1A(輸 出 )預 留 一 路 AC220V(或 DC220V)（ 輸 出 ）采集的信號為：箱內數(shù)字溫濕度傳感器信號，煙霧傳感器信號，門禁信號，氫氣傳感器信號，箱外溫度信號，雷擊報警信號。輸出控制信號分別為：聲光報警器信號，空調控制信號，排氫風機控制信號，加熱設備控制信號（預留）。模塊功能框圖如下所示。另外，預留 3 路模擬信號輸入接口，預留 3 路開關量輸入輸出。預留 1 路 485 通信端口。MCUI/O I/O箱 內 溫 濕 度傳 感 器煙 霧 傳 感 器箱 外 溫 度 傳感 器氫 氣 傳 感 器門 禁 信 號雷 擊 報 警 信號空 調 狀 態(tài) 信號聲 光 報 警器排 氫 風 機空 調加 熱 設 備BMS485電 源 狀 態(tài) 信號動 環(huán) 監(jiān) 控 模 塊2.4 集裝箱溫控方案集裝箱使用保溫材料進行密封，同空調設備制冷設備和動環(huán)監(jiān)控模塊共同組成了完善的溫控系統(tǒng)。當集裝箱內部空氣溫度超過第一級設定值時（出廠默認設置 35），將進行溫度過高預警，預警信號通過聲光報警和遠程報警的形式傳送；當集裝箱內部空氣溫度超過第二級設定值時（出廠默認設置 45），將從電氣上切除整個集裝箱并進行聲光報警和遠程報警；溫度報警和保護閾值可由用戶設置，出廠時，所有設備的初始設置值完全相同。15集裝箱內布置 336 只電池溫度傳感器，2 只集裝箱內溫度傳感器，1 只外部溫度傳感器，15kw 空調主機（采用半導體制冷元件，陶瓷制熱元件，總制熱功率 15kw，制冷 5kw）。通過綜合內外溫度傳感器采集到的溫度，進行智能判斷，提供最佳的節(jié)能方案。本集裝箱有 339 個溫度采 樣 點 ； 溫 度 調 控 設 備 ， 執(zhí) 行 溫 度 調 節(jié)控 制 。本溫 控 方 案 溫 度 調 控 設 備 采 用 1 臺空調制冷和加熱膜進行升溫。具體溫度控制策略如下：1.由待機狀態(tài)起機模式： 當集裝箱內溫度低于 0時， 空調啟動加熱, 持續(xù)加熱到 10，然后允許電池進入正常的工作狀態(tài)，即充放電狀態(tài)。2.正常運行狀態(tài)模式： 當集裝箱內溫度低于 5 時， 啟動加熱； 當集裝箱內溫 度 高 于 30 時 ， 啟 動 制 冷 。 溫 控 系 統(tǒng) 保 持 集 裝 箱 內 溫 度 維 持 在 530。本系統(tǒng)選用的 SC 系列空調一體機是一款節(jié)能型空調，除了具備機房專用空調的高能效比、高顯熱比的節(jié)能效果外，還把自然冷源制冷（熱管系統(tǒng)）集成機械制冷（壓縮機系統(tǒng)）于一體，實現(xiàn)雙循環(huán)制冷模式，根據(jù)基站內部的熱負荷以及外界環(huán)境溫度智能地選擇工作模式，實現(xiàn)最優(yōu)的節(jié)能效果，可確保 40 英尺標準集裝箱空間在 11.5 分鐘內從零下 30 度上升到 0 度以上。在空調機組的冷凝器進、出風口四周貼 15mm 厚保溫棉，保溫棉應粘貼平整、牢固，粘貼完畢后在保溫棉與機組接縫的內框、保溫棉貼墻面及四邊接口處打膠密封。用戶可根據(jù)現(xiàn)場情況選擇安裝配件，配件包括室外進出風口遮雨罩（選配件）。防護網(wǎng)安裝在遮雨罩入口處，可以防止可能的大型異物進入空調機組。在出入風口處可以檢測灰塵度，通過灰塵的多少，決定是否清洗防塵沙網(wǎng)。過濾網(wǎng)屬于日常維護易損部件，其更換周期與機房密封狀況以及清潔狀況有直接的關系。通常情況下，為保證空調機的正常有效運行，過濾網(wǎng)每月檢查一次，并在清潔狀況較差時清洗。型號為 SC07-H1 具體配置如下型號 SC07-H1電壓（V） 3380V/50Hz16機械制冷模式制冷量（kW） 7.5熱管冷卻模式顯熱制冷量 425W/K機械制冷模式輸入功率（kW） 2.8熱管冷卻模式輸入功率（kW） 0.8機組最大功率（kW） 5.5最大電流 FLA（A） 15.7加熱量(kW) 9加熱電流(A) 13.6內循環(huán)風量(CMH) 4000高*寬*深（mm） 2000*900*700重量（kg） 2203 電池組串成組方案名稱 成組單元 設備組成詳圖 容量單體采用2V1000Ah 管式膠體鉛酸蓄電池2V1000Ah2KWh電池簇24 只2V1000Ah 管式膠體鉛酸蓄電池串聯(lián)組成一簇，配備一臺蓄電池監(jiān)控模塊。蓄電池簇48V1000h48KWh17蓄電池簇監(jiān)控單元電池組單元電池組單元14 簇電池組串聯(lián)組成一組電池組單元，配備一臺蓄電池組控制單元 電池組控制單元672V/1000Ah672kWh電池組單元直流配電柜BMU儲能系統(tǒng)單元3 組電池組單元獨立分兩路接入一臺雙極式單級 500KW PCS 構成一組儲能單元，配備一臺直流配電柜。電池管理系統(tǒng)BMU，500KW，PCSPCS500KW/2.016MWh18儲能系統(tǒng)單元7MW/28MWh儲能系統(tǒng)14 組500KW/2.016MWh 儲能系統(tǒng)單元并聯(lián)構成7MW/28MWh儲能系統(tǒng)就地監(jiān)控系統(tǒng)7MW/28.224MWh以上成組方案，充分考慮了電池多組并聯(lián)時產(chǎn)生環(huán)流的問題，也充分考慮了系統(tǒng)的走線主載流量，電池簇內采用銅排聯(lián)結，載流量 500A，滿足系統(tǒng)運行需求，在跨簇聯(lián)結時采用銅線聯(lián)結形式，載流量 500A。系統(tǒng)設計多級開關保護，方便接線及系統(tǒng)控制。3.1 電池組串內部及組間連接方案連接件名稱 圖片 材質電池間連接 銅排外包絕緣護套電池簇間相連 銅排外包絕緣護套19層間聯(lián)結 銅排外包絕緣護套，通過絕緣端子固定于支架側邊電池組出線 固定于電池架側方的接線端子，外加絕緣護套。BMS 系統(tǒng)電壓測試與均流線連結方案采用專用卡件與套于蓄電池端子，在電池組件連接時與銅排一同固定。BMU 單元固定 采用鏍絲直接固定于電池簇支架一側3.2 系統(tǒng)拓撲圖銅排聯(lián)結，整體穩(wěn)固體好，可能減少后續(xù)運行過程中由于振動及其它原因導致的接線端子松動現(xiàn)象。此外采用了全護套銅排及絕緣端子帽保護，提升電池組的安全絕緣等級。下圖表示了儲能系統(tǒng)整體聯(lián)方案，電池組間內部通過銅排連接。電池組至直流配電柜通過電纜連接，電纜通過底部電纜溝進入直流配電柜。BMS 系統(tǒng)弱電走線與直流線路分開，減少干攏，弱電線路通過鐵質線管引至直流配電柜或采用帶屏蔽層電纜。直流配電柜至 PCS 采用電纜經(jīng)由電纜溝接入 PCS 直流側輸入斷路器，BMMS通信線纜經(jīng)由電纜溝，通過鐵質線管引入 PCS 和儲能系統(tǒng)就地監(jiān)控系統(tǒng)。204 蓄電池管理系統(tǒng)(BMS)4.1 BMS 系統(tǒng)整體構架本次 BMS 系統(tǒng)是根據(jù)大規(guī)模儲能電池陣列的特點設計的電池管理系統(tǒng)，本系統(tǒng)使用鉛酸電池為儲能單元的儲能電池陣列，用于監(jiān)測、評估及保護電池運行狀態(tài)的電子設備集合，包括：監(jiān)測并傳遞鉛酸電池、電池組及電池系統(tǒng)單元的運行狀態(tài)信息，如電池電壓、電流、溫度、內阻以及保護量等；評估計算電池的荷電狀態(tài) SOC、壽命健康狀態(tài) SOH 及電池累計處理能量等；保護電池安全等。21系統(tǒng)整體結構圖本 BMS 系統(tǒng)由 ESMU、ESGU 與 BMM 構成：ESMU(Energy Storage System Management Unit)儲能系統(tǒng)管理單元,該管理單元對 BMM 上傳的電池實時數(shù)據(jù)進行數(shù)值計算、性能分析、報警處理及記錄存儲；每臺 ESMU 管理兩臺 ESGU 模塊。ESGU(Energy Storage Battery Group Control Unit)電池組控制單元,ESGU 主要是對整組電池的運行信息收集，采集整組電池的總電壓和電流，對電池組出現(xiàn)的異常進行報警和保護；每臺 ESGU 管理 14 簇電池。BMM(Battery Monitoring Module)蓄電池組監(jiān)護模塊,該單元集電池運行信息監(jiān)測采集、自動充電、放電均衡管理、在線內阻測試、故障診斷等功能于一體。每個模塊可以管理一簇（24 只）單體蓄電池。每組電池單元對應 14 簇電池，14 臺 BMM。該 BMS 系統(tǒng)有如下特點：全面電池信息管理，在線 SOC 診斷，無損主動均衡充電管理，系統(tǒng)保護功能，熱管理功能，自我故障診斷與容錯技術，專業(yè)的負荷聯(lián)動控制及優(yōu)化，靈活的模塊化設計。224.2 BMS 系統(tǒng)主要設備介紹電池監(jiān)測模塊 BMM3.1該單元集電池運行信息監(jiān)測采集、充電均衡管理、故障診斷等功能于一體。設計緊湊合理，高度集成，各單元間采用隔離技術絕緣性能好，可靠性、安全性高。每一個模塊可對 24 串電池進行監(jiān)測和維護，可連接多路溫度傳感器，儲能電池管理模塊之間及與儲能系統(tǒng)管理單元之間采用 RS485 或 CAN 連接。在線自動檢測每節(jié)蓄電池電壓、蓄電池組端電壓、充放電電流和溫度等；實時報警功能，實現(xiàn)對電壓、溫度、電流的超限報警；現(xiàn)場報警，干節(jié)點輸出閉合，可實現(xiàn)遠端計算機報警并顯示報警內容；在線自動定期（周期可設）測試蓄電池內阻；具有 RS485/或 CAN 通訊接口，可接入監(jiān)控系統(tǒng)或現(xiàn)場采集單元，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和告警信息上送，達到遠程監(jiān)控蓄電池組的目的；采用模塊化設計，安裝、使用和維護方便，且模塊間相互隔離、可靠性高；產(chǎn)品具有蓄電池組在線均衡維護功能，可通過對單體蓄電池在線小電流充電，提高蓄電池組電壓一致性，達到延緩蓄電池失效的目的。儲能電池監(jiān)測模塊 BMM3.1 實物圖電池組控制模塊 ESGUESGU 主要是對整組電池的運行信息收集，采集整組電池的總電壓和電流，對電池組出現(xiàn)的異常進行報警和保護；能根據(jù)安全處理規(guī)則的要求對電池組進行保護，確保電池系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行，當電池嚴重過壓、欠壓、過流（短路）23、漏電（絕緣）等異常故障情況出現(xiàn)時，儲能系統(tǒng)管理單元發(fā)出命令至該單元，控制整組電池的開斷，避免電池被過充、過放和過流。具體功能具備系統(tǒng)上電自檢功能，主要包括所有傳感器、系統(tǒng)狀態(tài)等；具備電池組端電壓、電流、溫度等檢測功能；具有電池正負極對機殼的絕緣檢測功能；具有管理主接觸器控制及主接觸器反饋信號檢測功能；異常報警及硬接點保護控制功能；具備 CAN/ RS485 總線通訊功能。圖：電池組控制模塊 ESGU 實物圖儲能系統(tǒng)管理單元 ESMU對 BMM3.1 上傳的電池實時數(shù)據(jù)進行數(shù)值計算、性能分析、報警處理及記錄存儲，此外，可一對一實現(xiàn)與 PCS 主機、儲能調度監(jiān)控系統(tǒng)等進行聯(lián)動控制，根據(jù)輸出功率要求及各組電池的 SOC 優(yōu)化負荷控制策略，保證所有電池組的總運行時間趨于一致。 具體功能a.監(jiān)測顯示數(shù)據(jù)1）監(jiān)測顯示單體電池電壓數(shù)據(jù)。2）監(jiān)測顯示電流數(shù)據(jù)。3）監(jiān)測顯示溫度。溫度包括：環(huán)境溫度、BMM3.1 的數(shù)據(jù)。24b.報警功能1）通訊連接報警。2）溫度過高或者過低報警。3）單體電壓過高及過低報警。4）組端電壓過高或者過低報警。5）BMM3.1 錯誤報警。c.保護1）單體電壓過低或者過高保護。2）溫度過低或者過高保護。3）組端電壓過高或者過低保護。d.參數(shù)設置1）電池組安裝及運行參數(shù)的設置2）網(wǎng)絡通訊參數(shù)設置3）接口協(xié)議參數(shù)設置4）ESGU 參數(shù)設置 圖：儲能系統(tǒng)管理單元實物圖4.3 BMS 系統(tǒng)保護方式1、儲能用 BMS 和 PCS 及后臺都有數(shù)據(jù)通信，通信方式與 PCS 是以太網(wǎng)或RS485 的方式，與后臺監(jiān)控是以太網(wǎng)的方式，采用的通信協(xié)議都是 Modbus 或IEC61850（可選），確保當 BMS 和 PCS 間出現(xiàn)通信異常時，BMS 、電池、后臺能正常工作，能卻把電池和 BMS 正常運行。2、電池管理系統(tǒng) BMS 與后臺通信采用標準 Modbus 協(xié)議或 IEC61850（可選）25，具有高性能、高可靠性、實時性的通訊能力，具有多種錯誤檢測方式，保證龐大數(shù)據(jù)量上傳及指令下發(fā)的準確性和及時性。3、BMS 通過以太網(wǎng)（RS485）和兩路硬接點兩種方式與 PCS 進行聯(lián)系，保證在電池組出現(xiàn)嚴重故障時及時停運。4.4 BMS 系統(tǒng)通信方案整個儲能系統(tǒng)容量為 28MWh；系統(tǒng)由 14 臺 PCS 的電池單元組成，系統(tǒng)采用2V/1000Ah 的鉛酸單體電池。儲能系統(tǒng)采用 336 節(jié) 2V/1000Ah 的電池組串連構成一組電池，三組電池并聯(lián)構成一個電池單元，每個電池單元容量為 3MWh，即 336 節(jié)×2V×1000Ah×32.016MWh；每個最小模塊支持 24 節(jié)單體電池，336 節(jié)電池需要 336/24=14 個模塊；整個儲能系統(tǒng) 14 個電池單元累計總容量為 2.016MWH×1428.224MWH；儲能逆變器的常見效率在 9295，所以整個儲能的實際容量為28.224MWH×0.9225.97MWh，架構如下：26就 地 監(jiān) 控 系 統(tǒng)E S M U 管 理 單 元P C S以太網(wǎng) / R S 4 8 5光纖以太網(wǎng)I E C 1 0 4E S B M M 1 - 1電池模塊 1 - 1E S B M M 1 - 2E S B M M 1 - 3E S B M M 1 - 4E S B M M 1 - 5E S B M M 1 - 1 3E S B M M 1 - 1 4電池組串 1電池組串 2E S G U 1 - 2接觸器熔斷器E S G U 1 - 1接觸器熔斷器. . .R S 4 8 5 / C A NC A N / R S 4 8 5直流斷路器 2電池模塊 1 - 2電池模塊 1 - 3電池模塊 1 - 4電池模塊 1 - 5電池模塊 1 - 1 3電池模塊 1 - 1 4C A N / R S 4 8 5E S B M M 2 - 2E S B M M 2 - 3E S B M M 2 - 4E S B M M 2 - 5E S B M M 2 - 1 3E S B M M 2 - 1 4電池模塊 2 - 2電池模塊 2 - 3電池模塊 2 - 4電池模塊 2 - 5電池模塊 2 - 1 3電池模塊 2 - 1 4以太網(wǎng)電池模塊 2 - 1E S B M M 2 - 1 直流斷路器 1儲 能 電 站 監(jiān) 控 中 心以太網(wǎng)光線以太網(wǎng)M o d b u s T C P / I P系統(tǒng)在直流側采用三組電池并聯(lián)后接入單級式 500KW PCS，電池簇接入 PCS的功能示意圖如下：27ESBMM1ESBMM2ESBMM3ESBMM1438 U 電 池 架1nCAN2.0/EthernetESGU-CCAN2.0/RS485組 端 控 制 和采 集 esgu-M2支 路 2路 獨 立 接 入 （ 每 路 336只 ）ESMU以 太 網(wǎng) /RS485 PCS儲能系統(tǒng)總容量為 336 節(jié)×2V×1000Ah×3 組×14PCS×9225.97MWh，系統(tǒng)采用鉛酸電池作為儲能單元，采用帶主動無損均衡和容量診斷的電池管理系統(tǒng)（BMS），采用目前市面上成熟的雙向逆變器（PCS）組成，整個系統(tǒng)由后臺統(tǒng)一控制，電池采用電池架立式安裝。 END