关键词：储能；系统设计；能量管理系统（EMS）；
引言
随着国家新能源发展战略的大力推进，各式新能源如光伏、风电、垃圾、潮汐能源得到充分开发，储能系统的配置有利于提高新能源并网能力、孤岛运行、电网调频及备用电源中起到关键作用。
能量管理系统是电池储能系统与电网功率双向转换的核心部件，本方案根据接入入网不同特点深入浅谈储能系统设计配置方案，以供参考。
1、储能电池选型
储能电池主要包括：锂电池、铅酸阀控电池、铅酸胶体电池、镍镉电池和镍氢电池等。各主流电池产品处于技术生命周期的不同阶段，并表现出不同的市场和产业特点。在。近年来，我国的磷酸铁锂电池得到了快速发展，电池组的寿命不断的提高，而电池系统的售价不断下降。磷酸铁锂电池的技术经济性受到电力储能领域的格外关注。本项目的电池选用磷酸铁锂电池。
2、总体方案设计
工程拟配置1MW/2MWh储能电站系统，考虑成本因素的同时，既可以满足将新能源自发自用比率由85%提高至90%，又可以满足用电削峰填谷，提高收益率的要求，同时还满足了场内重要负荷备用电源的需求。
1MW/2MWh储能电站系统采用磷酸铁锂电池，电池充放电效率为90%，采用500kW变流器，转换效率为99%,温度修正系统取98%，其他综合效率损失取98%，则系统效率为85.6%。
1MW/2MWh储能电站由1套2MWh磷酸铁锂电池和1套额定功率为2*500kW储能变流器组成，经1台1000kVA变压器升压至10kV后接至厂区原有配电房10kV侧交流母线上，实现储能系统正常运行。
3、 储能系统架构
1MW/2MWh的电池储能系统由2个500kW/1MWh储能单元组成单个500kW/1MWh储能单元由6面172kW?h电池柜、1面汇流柜、1面控制柜和1台500kW的储能逆变器组成。
每面电池柜配置14个电箱和1个主控箱；每个电箱由16个电芯按1P16S方式组成，电芯规格为3.2V/240Ah；主控箱主要包含SBMU、AC/DC电源等电气组件。电池柜与储能系统变换器之间通过CAN进行通信。
4、储能电站子系统设计
（1）电芯参数及设计
本方案采用成熟的由全自动生产线生产的标准的240Ah磷酸铁锂（LFP）方形铝壳电芯为基本单元电芯。
（2）电箱参数及设计
电箱的设计是进行电池串联设计，根据电箱的尺寸和所选的电芯，电箱以16个电芯进行串联，串联后电箱为1P16S，电压为51.2V。
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（3）电池柜参数及设计
电池柜内部主要安装电池箱、主控箱、配套电线电缆，主控箱包括电池管理系统、高低压电器保护件等。电池柜的设计采用分组分层设计，机柜外观采用免维护技术。本项目每个电柜安装14个电箱和1个主控箱。
（4）控制柜和汇流柜设计
本项目汇流柜及控制柜根据500kW/1MWh储能单元进行设计，汇流柜需要汇入6个172kWh电池柜。
（5）储能变流器（PCS）
变流器PCS是构成电池储能系统的一个重要组成部分，变流器的功能和性能，对于整个电池储能系统的功能实现和性能优劣，以及系统的安全性，可靠性具有决定性的影响。
（6）箱式变压器
户外箱式变电站分为高压室、变压器室、低压室三大部分，将高压开关设备、变压器、低压开关设备和其他附属电器元件组合成能适应户外运行环境；能独立完成电压变换和电能保护、控制、分配等功能。产品多样化设计，组合灵活方便，适合配电网络节点和终端使用，具有结构紧凑、安全可靠、占地少、造价低等优点。本项目箱变选用1000kVA双绕组干式变压器，高压侧额定电压10kV，低压侧额定电压为0.36kV。
5、电池管理系统（BMS）
电池管理系统（简称BMS）设计方案采用与电芯特性相匹配的储能电池管理系统，每套管理系统包含主电池管理单元（MBMU）、分电池管理单元（SBMU）、电池监控单元（CSC）、电流检测单元（CSU）、高压线路控制单元、储能柜预充电线路、高压检测单元、热管理单元等，本电池管理系统用于检测电池柜内单体电池电压、温度、电流，计算电池柜电池SOC，存储相关电池柜制造信息及必要的运行历史数据，并与上一级电池管理系统进行实时通讯及时传送电池柜电池运行状态及报警信息给上一级管理系统，自动进行热管理，统筹整个电池柜电池进行自动均衡，必要时，根据计算对SOC自动进行校准，实现智能化管理、控制。
6、能量管理系统（EMS）
设计配置1套能量管理系统，通过对内部设备的实施监控和外部电网的实时交互，制定合理的运行方案。能量管理系统可以进行光伏、风电出力预测和负荷预测，在此基础上根据电网的能量调度策略，确定储能电池充放电策略，同时具有站内状态估计及数据辨识与处理功能，保证基础数据的正确性，并支持智能调度技术实现电网状态估计。
结束语
电网配置储能最终目的是为1）提高新能源利用率。光伏发电、风电为自发自用余电上网项目，当光伏发电、风力发电大于负荷用电时，通过储能电站存储部分电量，待高峰电价新能源发电小于负荷用电时，储能放电，可以有效提高新能源利用率。2）通过谷期低电价充电，高峰电价和尖峰电价时刻为负载供电，从而减少电费支出。3）可增加厂区用电稳定性、安全可靠性。紧急停电时也可作照明、消防等的后备电源使用。储能系统的设计，必须充分考虑大容量锂电池的基本特性以及对电力储能的基本需求。
参考文献
[1] 张文亮，丘明，来小康．储能技术在电力系统中的应用[J]．电网技术，2008，32(7)：1-9.
[2] 侯朝勇，胡学浩，惠东.锂电池储能并网换流器的设计与实现[J].?电网技术，2012,36(3):243-251.
[3] 南方电网中国首个兆瓦级电池储能站成功并网
[EB/OL].[2011-01-25].http://www.chinanews.com/ny/2011/01-25/2811462.shtml.
论文作者:黄荟
论文发表刊物:当代电力文化》2019年第19期
论文发表时间:2020/4/23
标签：电池论文; 储能论文; 管理系统论文; 系统论文; 电网论文; 单元论文; 新能源论文; 当代电力文化》2019年第19期论文;