2025智慧储能电站设计方案

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智慧储能电站设计方案 1 综合说明 1.1 设计依据 (1) 关于促进储能技术与产业发展的指导意见(发改能源〔2017〕1701 号 ) (2) GB/T 36547-2018 《电化学储能系统接入电网技术规定》 (3) GB/T36558-2018 《电力系统电化学储能系统通用技术条件》 (4) Q/GDW 11725-2017 《储能系统接入配电网设计内容深度规定》 (5) Q/GDW 10769-2017 《电化学储能电站技术导则》 (6) GB/T 34133-2017 《储能变流器检测技术规范》 (7) GB/T 34131-2017 《电化学储能电站用锂离子电池管理系统技术规范》 (8) GB/T 22473-2008 《储能用铅酸蓄电池》 (9) GB/T 34120-2017 《电化学储能系统储能变流器技术规范》 (10) GB/T 51048-2014 《电化学储能电站设计规范》 (11) Q/GDW10696-2016 《电化学储能系统接入配电网运行控制规范》 (12) Q/GDW 10676-2016 《电化学储能系统接入配电网测试规范》 (13) NB/T 42090-2016 《电化学储能电站监控系统技术规范》 (14) NB/T 42089-2016 《电化学储能电站功率变换系统技术规范》 (15) NB/T 42091-2016 《电化学储能电站用锂离子电池技术规范》 (16) NB/T 42090-2016 《电化学储能电站监控系统技术规范》 (17) NB/T 42089-2016 《电化学储能电站功率变换系统技术规范》 (18) Q/GDW 11376-2015 《储能系统接入配电网设计规范》 (19) Q/GDW11294-2014 《电池储能系统变流器试验规程》 (20) Q/GDW1564-2014 《储能系统接入配电网技术规定》 (21) Q/GDW 697-2010 《储能系统接入配电网监控系统功能规范》 (22) Q/GDW 1884-2013 《储能电池组及管理系统技术规范》 (23) Q/GDW1885-2013 《电池储能系统储能变流器技术条件》 (24) Q/GDW 1886-2013 《电池储能系统集成典型设计规范》 (25) Q/GDW1887-2013 《电网配置储能系统监控及通信技术规范》 (26) Q/GDW11220-2014 《电池储能电站设备及系统交接试验规程》 (27) Q/GDW11265-2014 《电池储能电站设计技术规程》 1.2 工程任务和规模范围 1.2.1 工程概况 能源是经济社会可持续发展的基础，高效、清洁、低碳已成为世界能源 发展的主流方向，随着社会的不断发展，人类面临着传统能源日益枯竭、环 境不断恶化等问题，为此世界各国都加快了可再生清洁能源开发利用的步伐， 纷纷出台了新能源政策和措施，新能源产业正成为未来经济发展的主要增长 点。近年来，以风能、太阳能发电为代表的新能源发电技术快速增长。然而， 风能、太阳能的波动性、间歇性等特点，使得其大规模并网后大大影响了电 网的安全稳定运行，同时也制约了其大规模并网，造成大量弃风、弃光的问 题。随着储能技术的发展，其与新能源应用、电网的发展紧密相连，可以有 效提高能源利用效率。 国家电投高度重视新能源发电和储能技术发展，把支持新能源发展作为 落实国家能源战略、服务战略新兴产业、促进经济发展方式转变的重大战略 举措，有力地促进和保障了我国可再生能源发电安全、健康发展。 为贯彻落实《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》,随着电池储能 技术的快速发展和日益成熟，大容量电池储能为新能源并网安全运行提供有 效技术手段。大容量电池储能系统在电力系统中的应用已有 20 多年的历 史， 早期主要用于孤立电网的调频、热备用、调压和备份等。电池储能系 统在新 能源并网中的应用，国外已经开展了一定的研究。科技部是把储能 作为战略 必争领域，列为科技部发展重点领域的重点解决方向，先进储能 技术成为研 究热点。 全球储能项目在电力系统的装机总量年复合增长率达到 18%。围绕具备 较 好储能条件的电网区域进行储能电站建设、开展储能电池的动力电池梯次 利 用等技术也成为研究和示范应用的热点。提高电池储能技术经济性、安全 性、 服役寿命、系统能量效率为主要目标，国际上多种新型储能技术的基础 研究 和关键技术开发正蓬勃发展，大容量电池储能成本逐年下降，目前已接 近商 业化的临界点。储能能够为电网运行提供调峰、调频、备用、黑启动、需求 相应支撑等 多种服务，能削峰平谷，改善电能质量，平滑电网潮流，降低电力资产投资， 是提升传统电力系统灵活性、经济性和安全性的重要手段，在促进能源转型 变革发展中具有重要作用。为促进我省储能技术和产业发展，助力清洁能源 示范省建设，拟在我省开展用户侧电化学储能电站建设和运营工作。储能电 站将在经济活跃度高，电力需求量大，且用电高峰时段供电功率相对紧张的 区域建设。 为进一步扩大应用领域，积累发展经验，初步选择 xxxx 有限公司作 为 储能电站作为建设地点。 Xx 集团(简称 xx) 是央企背景的超大型水泥企业，是中国建材股份有限 公司 (HK3323, 简称中国建材)水泥业务板块的核心企业之一，与中国建材旗 下北方水泥、中联水泥、西南水泥平级，构成中国建材水泥三大板块，2007 年 9 月 5 日在上海注册成立，运营总部设在 XX 杭州，注册 资金为 100 亿元。 XXxx 有限公司为 xx 集团下属企业，原为 XX 三狮水泥 有 限公司，为省属大中型企业。 XXXx 有限公司生产规模较大，日产能可 达 7500 吨水泥熟料，占地面积约为 900 亩。项目可以为业主在电网谷电 时段进 行充电，并在峰电及尖峰电时段进行放电，提高项目效益。同时也 可提供需 求响应等多种服务，有效实现电网削峰填谷，缓解高峰供电压 力，促进新能 源消纳，为电网安全稳定运行提供了新的途径。 XXXx 有限公司 110/6kV 变电站主变容量为 1x1+1x1.6 万千伏安； 110 千 伏进线 2 回；6 千伏出线 32 回，为户内铠装移开式中置柜。变电站承 担着 XXXx 有限公司的供电任务。为减缓供电压力，探索储能建设经验，拟 利用 XXXx 有限公司石膏堆场闲置场地建设储能电站，在用电低谷时段进行充电 储 存电能，高峰时段向 xxxx 有限公司 110/6kV 变 3 电站的 6kV 母线送电。 XXXx 有限公司储能项目建议建成 3MW/32.8MWh 的储能系统，以削峰 填 谷提高项目的经济性。该项目有利于解决用户储能需求、降低用电成 本，切 实为客户解决问题，并具备可复制性和推广性 1.2.2 工程任务 开发利用可再生能源是国家能源发展战略的重要组成部分。本工程为用 户侧储能项目，主要经济效益为用于削峰填谷、利用峰谷电价价差取得收益。 新增的储能系统与市电并联运行，根据系统负荷情况控制储能系统的能量存 储与释放，起到削峰填谷的作用。本项目采用先进的储能调节技术，建成后 具有一定的示范效用，推动 XX 清洁能源示范省建设。 1.2.3 工程规模范围 本项目规划储能功率为 3MW, 储能电池容量为 32.8MWh。站址位于 XX 省 XX 市 xx 县 xxxx 有限公司的石膏堆场闲置场地。 本项目设计范围包括如下： (1)储能电站交直流各电压等级配电装置，交直流一体化系统，绝缘配 合及过电压保护，继电保护及自动装置，计算机监控系统，防雷接地照明系 统 等 。 (2)远动、通信设施的站内部分。 (3)与电气设施相关的构筑物；给排水、通风、采暖、消防、环保和劳 动安全卫生设施等。 其主要内容包括如下方面： (1) 项目概况； (2) 项目建设条件； (3) 储能规模分析； 4 (4) 储能系统方案总体设计； 5 (5) 消防； (6) 土建； (7) 施工组织设计； (8) 环境保护与水土保持； (9) 劳动安全与工业卫生； (10) 投资概算； 1.3 项目建设条件 1.3.1 气象、水文条件 xx 县属亚热带海洋性季风气候，总特征是：光照充 足、气候温和、降 水充沛、四季分明、雨热同季、温光协调。历年平均气温 15.6℃,气温年际 间变幅在±0.5—0.7℃之间，年际气温极差为 1.2℃。历年月际间的气温变化 幅度要比年气温波动大得多，其中以 1 月份气温年际变差最大。年降水量： 年均 1309 毫米。其中 3—9 月是全年降水集中期，占年雨量的 75%以上。 降水 季节分布特点：夏季最多，冬季最少，春季多于秋季。年平均雨日为 144 天， 占全年天数的 39.6%。由于境内地形的不同，降水地理分布也存在着 明显差异。 冬季除部分山区地带外，基本无降雪。年均日照时数 1810.3 小 时，历年平均 日照百分率为 41%,光照分配较均匀。 1.3.2 工程地质条件 拟建场址为石膏堆场闲置场地，场地自然标高 50.96-52.63 米。根据 业 主提供的《xxxx 有限公司二期水泥包装项目钻探小结》,本项目地貌属山 前 冲洪积地貌，站址处地质资料自上而下分述如下： ① 素填土：杂色，湿，松散，以粘性土和卵石为主，上部局部为 10cm 混凝土块，卵石含量较高，块径 5-10cm 左右，最大块径 15cm。层厚 4.70-5.80m, 顶层高程 46.90-48.02m。 ② 粉砂：强风化砂岩，灰黄色，砂质结构，块状构造，节理裂隙发育， 6 PACKaomb standanmo009 Basicznodula Single core Extended Caipacity Containerapplicabion Singlo battorycabine Maln haterycahinet paralloiconnoctian Coroasemibly oodule Ses module 岩石风化强烈，岩石多呈碎块状，干钻困难。揭露层厚 5.20-5.30m, 层顶高程 41.70-42.72m。 本项目场地的抗震设防烈度为 6 度，设计基本地震加速度为 0.05g, 设 计地震分组为第一组。场地地基土类型为中硬场场土，建筑场地类 别为 II 类，反应谱设计特性周期为 0.35s, 拟建场地为抗震一般地段。 1.4 储能单元设计 1.4.1 系统架构 本项目储能系统由储能逆变功率单元(PCS)、 储能升压变压器、储 能电池系统(含储能电池和电池管理系统)、监控系统、消防系统、温控 系统、照明系统等主要组件构成，储能系统架构如图 1 所示。本方案由储 能系统( 含储能电池及 PCS)、 电气一次设备、电气二次设备以及辅助 设备四大部分构成，储能系统总体架构如图 1.4-2 所示： 图 1 .4- 1 储能系统架构示意图 7 Ac Contro BAMS 图 1.4-2 储能系统系统架构图 1.4.2 设计原则 确保电池储能系统得以高效、稳定、持续无故障的运行，本功能所提电 池储能系统方案符合以下设计原则： 可靠性：系统可靠性包括了成熟性、容错性和易恢复性三个方面。成熟 性是指系统为避免由本身存在的故障而导致失效的能力。本功能的软硬件配 置应符合低失效度、低故障度和高有效度的要求。容错性是指在出现故障或 违反规定接口的情况下，系统维持规定性能级别的能力。本工程的软硬件配 置应符合高防死度和高防错度的要求。易恢复性是指在失效发生的情况下， 系统重建规定的性能级别和恢复直接受影响的数据的能力。本工程的软硬件 配置应符合高重用度和高修复度的要求。 可用性：可用性是在任意指定时刻系统能正确运行的概率，可定义为系 统保持正常运行时间的百分比。电池储能系统系统设计用于削峰填谷、跟踪 出力、平抑波动等功能，要求能够提供不间断运行的高可用性。 先进性：系统的先进性体现在选用业界目前广泛使用的产品和解决方案， 8 技术选型具有前瞻性，保证在未来数年内处于主流并能获得充足的技术支持。 实用性：系统选用的软硬件方案要充分结合中国业务特点和电池储能系 统系统架构现状，在保证系统可靠性和可用性的前提下，最大程度的达到实 用、好用的目的，实现界面友好、操作直观、功能贴合实际、系统响应迅速、 部署方便、运行稳定等特性，促进用户运行操作更加便利，提高运行工作效 率。 标准性：系统配置必须符合标准性的原则，软硬件选型应普遍采用遵循 业界规范的、由国内外主流组织或企业参与和支持的标准产品。 可扩展性：系统在体系架构、硬件产品、软件产品、接口服务协议等方 面， 应当充分考虑不同用户的实际需求，保证系统具有高度的可扩展性、互 操作性和可移植性。 节约投资：系统的软硬件配置选型在符合上述几项重要原则的基础上， 还要兼顾节约投资的需要，优先选用功能价格比高和性能价格比高的软硬件 产 品 。 1.4.3 设计方案 本项目储能功率为 3MW, 储能电量为 32.8MWh,共设 6 个储能节点，每 个 节点含 1 台 500kW PCS 及 2 个电池集装箱。储能电站由 12 个电池集 装箱+1 个 电气设备及控制集装箱构成。 6 个储能节点分 2 组各 3 个节点接入一台 3. 15MVA 双分裂变压器的两个 低 压侧。变压器的高压侧接入 xxxx 有限公司的 110/6kV 变电站的 6kVII 段 母线。 储能电站采用集装箱堆放方式的建设方案。储能系统由 12 个 2.733MWh 电池集装箱+1 个电气设备及控制集装箱构成，电气设备及控制 集装箱通过 6 千伏电缆接至 xxxx 有限公司变电站的 6kV II 段母线，储能 节点集装箱内、 电气设备及控制集装箱布局见图 1.4-3、图 1.4-4 所示： 9 取裂买变压 高压并网 惰压针量 超 维 操 作 遁 地 图 1.4-3 储能单元平面布局图 15100 i Bo Bon n 1100 n 低压汇流 恒 1 低 压 流 压 流恒 PCS 恒 PCS 恒 P C S 痕 柜 串 运维挡作遒道 入并 10 800 80D 1M im l00 晒 压 汇 流 柜 低压汇流 压 汇 流 柜 PCS 框 PCS 框 P C 态 柜 2500 6700 图 1.4-4 电气设备及控制单元平面布局图 1.5 电气设计 1.5.1 总体技术方案根据前期工作成果，通过现场踏勘及技术研讨会，规划在 XXXx 有限公司石膏堆场闲置场地建设一座储能电站，采用集成式、预装 型、模块化设计，工厂化调试，户外集装箱式安装，施工简单，调试方 便，运行可靠，组装灵活，移动性强，利于推广。 1( 1.5.2 接入系统方案 接入系统方案拟定 1 回 6kV 电缆线路接入 xxxx 有限公司 110/6kV 变 电站 6kV II 段母线，具体以接入系统报告批复意见为准。 1.5.3 电气接线方案 储能电站设 1 台 3 . 15MVA/6kV 低压侧双分裂变压器，变压器的每个低 压 设 1 段低压母线，每段母线接入 3 台 500kW 储能变流器。变流器经变 压器升 压 至 6kV 后 ， 以 1 回 6kV 电缆线路接入兴 xx 有限公司 110/6kV 变 电 站 6kV II 段母线。 1.5.4 主要设备选型和布置储能电站的主要电气设备有铅炭电池、储能变流器 和 6kV 双分裂变压器。 电池是储能系统的能量存储元件，本工程选择的 铅炭电池。储能变流器 为储能系统的核心设备，本次选择为主流成熟度高的 500kW 的储能变流 器； 升压变压器选用 3.15MVA 低压侧双分裂的 6/0.32kV 升压变压器。 1.5.5 控制及保护 (1)控制 在智能控制调度系统内集成储能 PCS 和电池本体监控软件，可以实现对 电池本体的监测和对 PCS 的监控功能：监控整个系统的运行状态，并根据要 求手动或自动向系统发出指令，控制整个系统充放电状态，设定电能曲线。 通过对三相电压、电流、接触器、断路器等信号进行采样，实时输出波形控 制，达到调频、调相、控制功率的功能。通过软件对一组储能模块提供软件 保护功能，主要包括过压、欠压、过流、过温、孤岛、通讯异常、电网频率 等保护功能。实现对电池的管理，保障其安全稳定运行，提高供电可靠性。 可以对 BMS 和 PCS 的控制系统下达指令，从而实现所有的操作和维护功能。 (2)保护 储能电站配置 6 台 500kW 的变流器，与电池组成储能变流升压单元， PCS 10 自带保护功能，具备低电压闭锁的三段式电流保护；过负荷保护；零序保护。 1.5.6 系统通信 最终方式以接入系统报告及审批意见为准。 1.6 土建工程 项目位于 XX 省 XX 市 xx 县 xxxx 有限公司石膏堆场闲置场地。站址现 状如下图。 图 1.6-1 场地现状图 本工程采用集装箱堆放方式进行安置。占用面积约 2000 平方米。 本期建 设主要内容为：新建储能电池组筏板基础、电缆沟、场地地坪、 道路等。 项目所在地主、次干道四通八达，交通便利，运输方便，可满足储能电 站运输车辆的运输要求。电池组件以及其他设备可通过汽车直接运抵场址。 11 电力