1需求分析

管式膠體鉛酸蓄電池成套設(shè)備供貨范圍包括管式膠體鉛酸蓄電池、BMS、附屬設(shè)備、備品備件、專用工具和安裝附件等。根據(jù)項目的特點，

根據(jù)標(biāo)書要求，綜合鉛酸電池特性，關(guān)于儲能系統(tǒng)進(jìn)行如下設(shè)計：

336只2V1000Ah管式膠體鉛酸電池串聯(lián)而成一個電池堆，電壓672V，電池串容量672kWh。每3個電池堆并聯(lián)到一臺500kWh儲能雙向變流器。三個電池堆的總?cè)萘靠蛇_(dá)2MWh，故本方法中三個電池堆為一儲能單元，每個單元配置一套BMS電池管理系統(tǒng),可監(jiān)控每人單體電池電壓，內(nèi)阻及溫度、電流。廠房含煙感探頭、消防滅火器、環(huán)境控制系統(tǒng)、排氫系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、溫濕度監(jiān)測等設(shè)備，以保證鉛酸電池安全穩(wěn)定的工作環(huán)境，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

2電池組串成組方法

以上成組方法，充分考慮了電池多組并聯(lián)時出現(xiàn)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(nèi)采用銅排聯(lián)結(jié)，載流量300A，滿足系統(tǒng)運行需求，在跨簇聯(lián)結(jié)時采用銅線聯(lián)結(jié)形式，載流量300A。系統(tǒng)設(shè)計多級開關(guān)保護，方便接線及系統(tǒng)控制。

2.1電池組串內(nèi)部及組間連接方法

2.2系統(tǒng)拓?fù)鋱D

銅排聯(lián)結(jié)，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?qū)е碌慕泳€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)方法，電池組間內(nèi)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(jìn)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(zhì)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(cè)輸入斷路器，BMMS通信線纜經(jīng)由電纜溝，通過鐵質(zhì)線管引入PCS和儲能系統(tǒng)就地監(jiān)控系統(tǒng)。

3蓄電池管理系統(tǒng)(BMS)

3.1BMS系統(tǒng)整體構(gòu)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(shè)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(shè)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(nèi)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。

本BMS系統(tǒng)由ESMU、ESGU與BMM構(gòu)成：

ESMU(EnergyStorageSystemManagementUnit)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(jìn)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(EnergyStorageBatteryGroupControlUnit)電池組控制單元,ESGU重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(jìn)行報警和保護；每臺ESGU管理14簇電池。

BMM(BatteryMonitoringModule)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(nèi)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(yīng)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(shù)，專業(yè)的負(fù)荷聯(lián)動控制及優(yōu)化，靈活的模塊化設(shè)計。

3.2BMS系統(tǒng)重要設(shè)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(shè)計緊湊合理，高度集成，各單元間采用隔離技術(shù)絕緣性能好，可靠性、安全性高。每一個模塊可對24串電池進(jìn)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。

Ø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；

Ø實時報警功能，實現(xiàn)對電壓、溫度、電流的超限報警；

Ø現(xiàn)場報警，干節(jié)點輸出閉合，可實現(xiàn)遠(yuǎn)端計算機報警并顯示報警內(nèi)容；

Ø在線自動定期（周期可設(shè)）測試蓄電池內(nèi)阻；

Ø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(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控蓄電池組的目的；

Ø采用模塊化設(shè)計，安裝、使用和維護方便，且模塊間相互隔離、可靠性高；

Ø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(dá)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ESGU

ESGU重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(jìn)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(jìn)行保護，確保電池系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行，當(dāng)電池嚴(yán)重過壓、欠壓、過流（短路）、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，防止電池被過充、過放和過流。

Ø具體功能

具備系統(tǒng)上電自檢功能，重要包括所有傳感器、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(fù)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。

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(jìn)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(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)等進(jìn)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(fù)荷控制策略，保證所有電池組的總運行時間趨于一致。

Ø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)。

b.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(shè)置

1）電池組安裝及運行參數(shù)的設(shè)置

2）網(wǎng)絡(luò)通訊參數(shù)設(shè)置

3）接口協(xié)議參數(shù)設(shè)置

4）ESGU參數(shù)設(shè)置

儲能系統(tǒng)管理單元實物圖

3.3BMS系統(tǒng)保護方式

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(dāng)BMS和PCS間出現(xiàn)通信異常時，BMS、電池、后臺能正常工作。

電池管理系BMS與后臺通信采用標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議或IEC61850（可選），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(zhǔn)確性和及時性。

BMS通過以太網(wǎng)（或RS485）和兩路硬接點兩種方式與PCS進(jìn)行聯(lián)系，保證在電池組出現(xiàn)嚴(yán)重故障時及時停運。

3.4BMS系統(tǒng)通信方法

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(gòu)成一組電池，三組電池并聯(lián)構(gòu)成一個電池單元，每個電池單元容量為2MWh，即336節(jié)×2V×1000Ah×3＝2.016MWh；每個最小模塊支持24節(jié)單體電池，336節(jié)電池要336/24=14個模塊；

整個儲能系統(tǒng)14個電池單元累計總?cè)萘繛?.016MWH×14＝28.224MWH；儲能逆變器的常見效率在92％～95％，所以整個儲能的實際容量為28.224MWH×0.92＝25.97MWh，架構(gòu)如下：

系統(tǒng)在直流側(cè)采用三組電池并聯(lián)后接入單級式500KWPCS，電池簇接入PCS的功能示意圖如下：

儲能系統(tǒng)總?cè)萘繛?36節(jié)×2V×1000Ah×3組×14PCS×92％＝25.97MWh，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。

4對鉛酸電池儲能廠房要求

關(guān)于大型儲能型廠房的設(shè)計有很多要求，既要保證鉛酸電池工作在額定工作溫度，延長儲能單元工作壽命，又要配置安防系統(tǒng)，確保系統(tǒng)安全工作運行，從以下幾個方面要對儲能用大型機房進(jìn)行設(shè)計;

溫控系統(tǒng)

要保證廠房內(nèi)立體空間的整體溫度均勻度在5度這間，以保證鉛酸電池單體整體放電的均恒性，為此要按需設(shè)計整個廠房立體空間的熱管理系統(tǒng)。要配置風(fēng)道及新風(fēng)系統(tǒng)。

排氫系統(tǒng)

由于密封式閥控式鉛酸蓄電池在過充的情況下會出現(xiàn)析氫的反應(yīng)，導(dǎo)致內(nèi)部壓力增大，從而要配備氫氣檢測與排氫系統(tǒng)。鑒于整個房間內(nèi)平面空間比較大，假如單在廠房一側(cè)設(shè)置排氫扇很難達(dá)到排氫要求，另外由于氫氣比較輕，通常均在整個房間的最上層，因此要在整個房間的最頂部設(shè)立氫氣檢測專感器及專用的排氫通道。此系統(tǒng)自動運行，可以實現(xiàn)按時排氫及按照氫濃度控制自行排氫等。

溫度要控制在5~35度，濕度為40%~80%,布線建議采用懸掛式的線架布線，方便維修。根據(jù)《建筑地面工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50209規(guī)定的平整度為4mm/2000mm，故本次廠房地面同樣要滿足此平整度要求。承重每平米2噸。針對本項目，所建造的廠房要有獨立的供電系統(tǒng)、溫濕度系統(tǒng)、隔熱阻燃系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)、安全逃生系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、排氫系統(tǒng)等自動控制和安全保障系統(tǒng)。