一種1MWh集裝箱型儲能系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電力能源儲存技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種IMWh集裝箱型儲能系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著我國電網(wǎng)運營面臨用電負荷持續(xù)增加、間歇式能源接入占比擴大、調(diào)峰手段有限等諸多困難，儲能技術(shù)尤其是調(diào)峰電源得到了空前發(fā)展。據(jù)介紹，儲能技術(shù)主要有物理儲能(如抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等)、化學儲能(如各類蓄電池、可再生燃料電池、液流電池、超級電容器等)和電磁儲能(如超導電磁儲能等)等。這些儲能技術(shù)的技術(shù)水平、發(fā)展趨勢、應用前景各不相同。目前技術(shù)進步最快的是化學儲能，其中鈉硫、液流及鋰離子電池技術(shù)在安全性、能量轉(zhuǎn)換效率和經(jīng)濟性等方面取得重大突破，產(chǎn)業(yè)化應用的條件日趨成熟。
[0003]儲能是智能電網(wǎng)、可再生能源接入、分布式發(fā)電、微網(wǎng)以及電動汽車發(fā)展必不可少的支撐技術(shù)，具體有5大類17小類應用。雖然儲能的應用貫穿了電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸配電、用電、可再生能源的接入和輔助服務多個環(huán)節(jié)，但相對產(chǎn)業(yè)化首先發(fā)生在輔助服務和用戶端的分布式發(fā)電和微網(wǎng)領(lǐng)域。目前美、日兩國儲能發(fā)展最快，已經(jīng)在個別領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，而儲能在中國市場的發(fā)展則剛剛起步。在這個減低排放為產(chǎn)業(yè)首要發(fā)展任務的年代，再生能源的發(fā)展幾乎搶盡了石油產(chǎn)業(yè)的風采。再生能源的范疇，近十年期間除了創(chuàng)能與節(jié)能之外也開始緩步延伸到了儲能系統(tǒng)發(fā)展，部分區(qū)域也開始進行相關(guān)補助的計劃研擬。據(jù)EnergyTrend的探訪與調(diào)查了解，儲能系統(tǒng)初步需求將從地方的急難救助系統(tǒng)開始，使用規(guī)格以大型儲能緊急備用電源系統(tǒng)為主，未來則將逐步滲透至家庭儲能設(shè)備，朝著小型而分散的能源發(fā)展，以降低白日的尖峰用電負載，這也將會帶動電池產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。
[0004]電動車產(chǎn)業(yè)(次世代自動車)雖然消耗電池的數(shù)量甚高，但是在基礎(chǔ)建設(shè)尚未成熟且周邊延伸產(chǎn)業(yè)尚未成形之際，于近五年內(nèi)仍舊難以大規(guī)模普及；反觀儲能電池(蓄電池)產(chǎn)業(yè)除搭配可再生能源做應用，也可單獨使用作為緊急備用電力系統(tǒng)，未來的市場需求可期。伴隨新能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，綠色電力對傳統(tǒng)電網(wǎng)造成愈加嚴重的沖擊。電網(wǎng)規(guī)模的儲能技術(shù)應用作為最優(yōu)化解決方案逐漸受到各個大力發(fā)展新能源的國家的重視。
[0005]從中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟儲能專業(yè)委員會了解到，從2000年到2011年底，全球儲能項目(不含抽蓄)在電力系統(tǒng)的累計裝機量超過548MW(兆瓦)，年復合增長41%。2009年增幅超過250%，2011年增長65%。目前，日本和美國是應用最多的國家，在全球中分別占41%和39%，中國占4%。截止到2010年底，全球抽蓄總裝機量達到123GW(吉瓦)，中國裝機總量約16GW，2015年計劃達到41GW。目前，我國大約有近40個儲能示范項目，而規(guī)模在1000千瓦的儲能項目除了國網(wǎng)主要投資的張北風光儲蓄輸電項目外，就是南方電網(wǎng)投資的總?cè)萘繛?0000千瓦的儲能項目以及國電集團和風錦州塘坊儲能型風電場5000千瓦的儲能系統(tǒng)示范項目，但是這些儲能項目僅起示范、探索性作用，不具備產(chǎn)業(yè)化意義。
[0006]有研宄表明，單一的儲能技術(shù)很難同時滿足能量密度、功率密度、儲能效率、使用壽命、成本等性能指標，如果將兩種或兩種以上性能互補性強的儲能技術(shù)結(jié)合，可以取得較好的技術(shù)經(jīng)濟性能。目前，我國正在建設(shè)的堅強智能電網(wǎng)以可再生能源的大規(guī)模利用和智能化為主要特征，發(fā)電形式將是大型集中式發(fā)電和分布式發(fā)電相結(jié)合，電力系統(tǒng)中的儲能系統(tǒng)也將分為大規(guī)模集中式儲能系統(tǒng)和大規(guī)模分布式儲能系統(tǒng)。因此，沒有任何一種IMWh集裝箱型儲能系統(tǒng)儲能技術(shù)可以全面滿足智能電網(wǎng)接納分布式能源的需求。為適應智能電網(wǎng)的發(fā)展，我國除發(fā)展抽水蓄能外，還應大力發(fā)展布置靈活的電池儲能技術(shù)。目前抽水蓄能技術(shù)相對成熟，功率和儲能容量規(guī)?？梢宰龅暮艽?，對于控制電網(wǎng)的穩(wěn)定和安全性及接入可再生能源都能發(fā)揮巨大作用，但存在受地勢影響大、響應速度較慢等缺點；鉛酸電池技術(shù)成熟，是目前最實用的儲能系統(tǒng)，但因鉛是重金屬污染源，因此鉛酸電池不是未來的發(fā)展趨勢；鋰離子電池成本較高，產(chǎn)品性能目前尚無法滿足儲能要求，且其經(jīng)濟性無法實現(xiàn)商業(yè)化運營。這其中，抽水蓄能是傳統(tǒng)能源峰谷調(diào)節(jié)的主要方式，也是目前最為成熟的技術(shù)。壓縮空氣儲能目前在我國仍處在探索階段，技術(shù)尚未成熟且運維成本頗高。鋰電池、液流電池、鋅溴液流電池等則是新能源并網(wǎng)儲能的幾大技術(shù)路線。從市場情況看，由于國內(nèi)鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對較為完善，其在BMS上應用前景較好。液流電池則是未來電網(wǎng)級儲能重要的探索方向。
[0007]近年來，我國電網(wǎng)峰谷差逐年增大，多數(shù)電網(wǎng)的高峰負荷增長幅度在10%左右，甚至更高。而低谷負荷的增長幅度則維持在5%甚至更低。峰谷差的增加幅度大于負荷的增長幅度，在電網(wǎng)中引入儲能系統(tǒng)成為了實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)峰的迫切需求。國家電網(wǎng)公司近期確定的智能電網(wǎng)重點投資領(lǐng)域中包括了大量儲能應用領(lǐng)域，如發(fā)電領(lǐng)域的風力發(fā)電和光伏發(fā)電中應用儲能技術(shù)項目，配電領(lǐng)域儲能技術(shù)，電動汽車充放電技術(shù)等。無論是風電還是太陽能發(fā)電，其自身都具有隨機性和間歇性特征，其裝機容量的快速增長必對電網(wǎng)調(diào)峰和系統(tǒng)安全帶來不利影響，所以，必須要有可靠的儲能技術(shù)作為支撐和緩沖。先進儲能技術(shù)能夠在很大程度上解決新能源發(fā)電的波動性問題，使風電及太陽能發(fā)電大規(guī)模的安全并入電網(wǎng)。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]為解決上述技術(shù)問題，我們提出了一種IMWh集裝箱型儲能系統(tǒng)，該儲能技術(shù)的發(fā)展和應用，將有助于打破風電、光伏發(fā)電等的接入和消納瓶頸問題，能夠降低配套輸電線路容量需求，緩解電網(wǎng)調(diào)峰壓力；同時還能夠消除風電、光伏發(fā)電的波動，改善電力質(zhì)量，降低離網(wǎng)電力系統(tǒng)的運行成本和碳排放，也可以保障可再生能源功率的平滑輸出，降低功率預測偏差，也可以采用分布式儲能技術(shù)解決局部電壓控制問題，促進節(jié)能減排、設(shè)備應用充分高效、減少資源浪費、提高用電可靠性、改善電能質(zhì)量。
[0009]為達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0010]一種IMWh集裝箱型儲能系統(tǒng)，包括設(shè)于集裝箱內(nèi)的IMWh電池系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)BMS、一面直流匯流柜、一臺500kW儲能變流器PCS、一套儲能監(jiān)控系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)；所述電池系統(tǒng)由8套125kWh電池組構(gòu)成，并通過所述直流匯流柜接入所述儲能變流器PCS，再由一臺500kVA隔離變壓器接入400V交流電網(wǎng)或負載，并能夠與多個單元進行并聯(lián)擴容，所述儲能變流器PCS通過LAN總線與儲能監(jiān)控系統(tǒng)連接，所述儲能監(jiān)控系統(tǒng)再與電池管理系統(tǒng)BMS連接并進行通信，實現(xiàn)對電池系統(tǒng)的監(jiān)控及保護，所述儲能監(jiān)控系統(tǒng)通過網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)對所述儲能變流器PCS和電池組的監(jiān)控；所述電池系統(tǒng)內(nèi)電池組的電池為磷酸鐵鋰電池；所述輔助系統(tǒng)包括溫控裝置和滅火裝置。
[0011]優(yōu)選的，所述8套125kWh的電池組安裝在8套電池架上，并由I個總的電池管理系統(tǒng)BMS管理所有8套電池架上的電池組。
[0012]優(yōu)選的，所述每個電池架內(nèi)的電池組由18箱磷酸鐵鋰電池模塊及I個電氣模塊串聯(lián)而成，并由I個電池管理系統(tǒng)BMS來負責電池組的管理；每個電池模塊內(nèi)部由12個200Ah單體電池串聯(lián)而成，并由I個電池管理單元來負責電池模塊的管理。
[0013]優(yōu)選的，所述直流匯流柜連接8套125kWh電池架匯流的輸出端子，輸出端子接入儲能變流器PCS直流側(cè)端子，以實現(xiàn)直流匯流；所述儲能監(jiān)控系統(tǒng)通過以太網(wǎng)連接儲能變流器PCS及電池管理系統(tǒng)BMS，實現(xiàn)電池系統(tǒng)和儲能變流器PCS的監(jiān)控，并通過與電池管理系統(tǒng)BMS通訊獲取電池信息，與儲能監(jiān)控系統(tǒng)通訊，上傳電池主要信息和儲能變流器PCS工作狀態(tài)，并接收上級監(jiān)控系統(tǒng)控制指令，下發(fā)充放電功率。
[0014]優(yōu)選的，所述直流匯流柜連接8套125kWh電池架匯流的輸出端子，輸出端子接入儲能變流器PCS直流側(cè)端子，以實現(xiàn)直流匯流，并通過與電池管理系統(tǒng)BMS通訊獲取電池信息，與儲能監(jiān)控系統(tǒng)通訊，上傳電池主要信息和儲能變流器PCS工作狀態(tài)，并接收上級監(jiān)控系統(tǒng)控制指令，下發(fā)充放電功率。
[0015]優(yōu)選的，所述儲能變流器PCS組成了 AC\DC功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，通過所述隔離變壓器與外部電網(wǎng)或負載相連，以實現(xiàn)電能儲存和釋放。
[0016]優(yōu)選的，所述儲能監(jiān)控系統(tǒng)包括就地監(jiān)測系統(tǒng)、儲能變流器PCS監(jiān)控系統(tǒng)和電池管理監(jiān)控系統(tǒng)；所述就地監(jiān)測系統(tǒng)負責采集電池組和儲能變流器的遙信和遙測數(shù)據(jù)，并下達控制命令至電池管理系統(tǒng)BMS和儲能變流器PCS就地控制器；所述儲能變流器PCS監(jiān)控系統(tǒng)用于對儲能變流器PCS的工作狀態(tài)進行監(jiān)測控制；所述電池管理系統(tǒng)BMS用于監(jiān)測、評估及保護電池運行狀態(tài)。
[0017]通過上述技術(shù)方案，本實用新型集裝箱型儲能系統(tǒng)的基本原理是通過功率變換及時進行有功/無功功率吞吐，可以保持系統(tǒng)內(nèi)部瞬時功率的平衡，避免負荷與發(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，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；可以利用峰谷電價有效平衡負荷峰谷，減少旋轉(zhuǎn)備用，實現(xiàn)用能的經(jīng)濟性，提高綜合效益；此外，該儲能系統(tǒng)還可以協(xié)助系統(tǒng)在災變事故后重新啟動與快速恢復，提高系統(tǒng)的自愈能力。儲能系統(tǒng)的調(diào)峰調(diào)頻能力強，響應速度快、信息化自動化程度高，方便電網(wǎng)調(diào)度，減少了備用機組容量，提高機組運行效率，減少溫室氣體排放，在風電接入應用時的電能來自風電，調(diào)節(jié)過程可以保證零排放，符合發(fā)展風電的初衷，最后，儲能的技術(shù)選擇多、施工安裝簡便，施工周期也短。是智能電網(wǎng)、可再生能源接入、分布式發(fā)電、微電網(wǎng)以及電動汽車發(fā)展必不可少的支撐技術(shù)，可以有效地實現(xiàn)需求側(cè)管理、消除晝夜峰谷差、平滑負荷，可以提高電力設(shè)備運行效率、降低供電成本，還可以作為促進可再生能源應用，是提高電網(wǎng)運行穩(wěn)定性、調(diào)整頻率、補償負荷波動的一種有效手段。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本實用新型實施例所公開的一種IMWh集裝箱型儲能系統(tǒng)的原理框圖；
[0020]圖2為本實用新型實施例所公開的