储能电站PCS系统方案书.docx

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1、储能电站 PCS 系统方案书一、产品介绍1.1 能量转换系统介绍能量转换系统(Power Conversion System),是用于储能电 站的专业换流设备，它通过与蓄电池组和公共电网连接，主要有以下主要功能：1)   在电网负荷低谷期，将电网上的交流电能转换成直流 电能，给蓄电池组充电；在电网负荷高峰期，它又将蓄电 池组的直流电能转换成满足电网要求的交流电能，回馈至 公共电网中去，起到移峰填谷的功能，保证电网的正常运行；2)   提高电网质量的功能；通过监测电网的状态，并接收 来自电网调度的要求或本地控制要求，向电网馈送或吸收有功，提供无功补偿等，保证电网电能的质量；3

2、)   离网运行(又称为孤岛运行)功能，能量转换系统还 可以根据实际的需要，在满足设定要求的情况下，与主电 网脱开，给本地的部分负荷提供满足电网电能质量要求的交流电能；4)   新能源接入功能； PCS   也可以根据实际的需求，接入 光伏或风机，将新能源产生的电能，转换成符合电网要求 的交流电能，馈送至公共电网，以缓解电网供电紧张的局面；1.2  xxBC-500KW 产品介绍xxBC 系列产品为xx 利用自身雄厚的研发实力，研制的专业双向换流系统(bidirectional  converting  system);目前我公司研制

3、的产品最大容量到500KW;   其型号为xxBC-500KW;其主要的性能特点如下：1)   所有的元器件均采用高质量产品，确保系统的性能和使用寿命；xxBC-500KW  内部的元器件，包括空气开关、继电器、 IGBT 模块、电解电容、滤波电容等，均使用知名品牌产品，严格挑选，确保系统优异的整机性能和长的使用寿命；2)   使用先进的 DSP 数字处理芯片，运用先进的软件处理算法，确保对系统运行的可靠、精确控制；xxBC-500KW    的 控 制 主 芯 片 ， 使 用 TI    公 司 的 TMS320

4、F28XX 系列 DSP,   该系列DSP 为32位的高性能控 制芯片，丰富的外设，高速的数据处理能力，十分适合于高 性能电能变换设备中使用，加上软件程序上使用先进的控制 和处理算法，可以确保对系统运行状态实现完美、可靠、精确的控制；3)   具有并网运行和离网运行两种模式；可以满足用户的不同要求；该双向换流系统可以工作在两种模式，并网运行模式和离网运行模式，并可以在两种模式之间进行快速切换，满足用户在实际运用中的不同需求；4)   完善可靠的各种保护功能，最大限度的确保系统和电网的安全；该双向换流系统具有各种完备的保护功能，如过欠压保 护、过欠频保护、过流保护

5、、短路保护、过载保护、过温保 护、防孤岛保护、功率翻转保护等等，确保系统、蓄电池和公共电网最大的运行安全；5)   设备自身功耗小，转换效率高达96%以上；确保能量的最大化利用；由于采用了一系列硬件和软件优化措施，使得设备本身 的功耗很小，转换效率可以达到96%以上，节能性能优异；6)   预留并联接口，可以扩容至MW 级换流器；内置有并联接口，可以非常方便地将500KW 系统扩容至 1MW 以上的换流系统；7)   LCD 彩色触摸屏显示，人机界面友好；使用彩色触摸屏显示技术，操作方便，简单，实时显示 直流侧、交流侧参数以及设备的运行状态，并可对操作、运行、故障

6、等历史信息进行详细的存储记录；8)   通讯接口丰富，可满足不同监控通讯方式的要求；该系统具有各种通讯接口，包括 RS232/485/CAN  /以太网接口等等，可以满足不同监控通讯方式的要求；9)   并网运行状态下，对电网产生的谐波污染小，是真正的绿色产品；由于采用先进的软件算法和优异的硬件拓扑结构，因此 并网运行状态下，对电网产生的谐波污染很小，绿色环保； 10)并网运行状态下，可根据实际电网的需求，在并网侧产生相应的无功功率，达到对电网无功补偿的目的；并网运行时，可根据远程指令或本地设定，向电网注入 无功功率，使得并网功率因数可在-11之间可调，实现对电网

7、的无功补偿；11)离网运行状态下，能够产生高质量的交流电能，满足用电负荷对电能质量的要求；12)IGBT    功率模块采用光纤连接驱动，有效降低 EMI,   提高了控制可靠性；1.3 技术参数xxBC-500KW 设备的具体技术参数如下表；型号XXBC-500K W直 流 侧电压范围(Vdc)675900额定功率(KW)500额定直流电压(Vdc)810锂离子蓄电池节数(节)225泄漏电流(A)<20mA交交流相数三相五线制流 侧(R+S+T+N+PE)额定功率(KW)500并 网 放 电额定电压(Vac)380允 许 电 压 范 围(Vac)32341

8、8额定频率(Hz)50允许频率范围(Hz)4850.5总电流谐波畸变率<5%输出功率因数-11离 网 运 行额定电压(Vac)380电压精度(Vac)<3%输出电压失真度<5%(额定线性负载)额定输出频率(Hz)502%动态负载电压瞬变<5%(阻性负载0到100%跃变)并 网 充 电额定电压(Vac)380允 许 电 压 范 围(Vac)323418频率范围(Hz)4850.5最大功率(KW)600功率因数1交流过载能力110%,过载10分钟120%,过载1分钟最大效率96%最大短路电流峰值<2倍额定电流 0="" 2="538A;,

9、" 10="" 225="900V;" 500="" 1800="" 2950="" can="" ip30="" 1.4="" 500kw="" dc-q-="" 1.5="" thd="" 1.6="" igbt="" unom="" 380v="323V;" 50

10、.2hz="" 49.5hz="" 50.5hz="" 1.7="" xxbc-500kw="" eupec="" ff300r17ke3="" 1700v="" 300a="" 600a="" 340g="" dt="" 1700vdc="" 645v="807A;807A/3=269A;" 1200a="

11、" 538a="" pcs="" emi="" toleranzen="" general="" tolerance="" nach="" is02768="" mh="" :24="" l="">98%,所以隔离变压器的损耗为10kW;所以从系统极限热损耗为 IGBT  损耗+变压器损耗约为 26.8kW, 所以系统设计时需考虑26.8kW 的散热量

12、，以及相应的通风散热系统相匹配；1.8 冷却系统说明双向换流系统要达到高性能和长的使用寿命，需要设计 好配套冷却系统，确保设备内部的热量及时排出，500KW 双向换流系统的冷却系统设计方案详述如下：系统的散热设计充分利用了自然风散热方式，充分利用 环境度与发热元件的温度实现散热，通过强制风冷措施实现 热量交换；内部空调用于降低配电室内的环境温度，延长系统工作寿命；散热通风系统如下图所示：空两二         9卧             0        

13、;      卧已   8   8  8 8 8 , 8 6 日 日GH日如上图所示：冷空气从配电室底部一侧引入，经机内循 环热交换后从配电室顶部一侧吹出，这样散热方式充分利用 了室外冷空气的热量交换，避免了热量积累，使配电室内温 度升高的现象，也间接的降低了空调的制冷量，达到节能的目的；冷却系统需要上传到监控系统的信息包括：室内温度、室外温度、室内湿度、室外湿度，通风流量、 室内噪声、室内温度过高状态、室内湿度过高状态、制冷系统故障状态、制冷系统停开状态1.9 系统外观图xxBC-500KW 的外观图如下图所示：xxBC-500KW

14、外观图二、储能电站技术方案配置说明2.1 储能电站系统总述该项目为MW 级电池储能站试点项目，储能站额定容量 为 5MW4h,    额定功率为5MW,   以 PCS 为单位划分为10 个分系统，每个分系统的额定容量为500kW4h,    额定功率 为500kW。 储能站每个分系统最大充放电功率不超过600kW, 寿命期内充放电容量不小于500kW4h;储能站接入广东深圳电网110kV 碧岭变电站10kV 侧， 主要考虑削峰填谷、提高电能质量、孤网运行、配合新能源接入等功能应用。主要由蓄电池、蓄电池管理系统(BMS)、能量转换系统(PCS)

15、 、储能站监控系统等组成。该方案书只针对储能电站能量转换系统 (PCS)  进行相关的方案设计；2.2 能量转换系统(PCS)总述能量转换系统，是储能电站的重要组成部分，它主要负 责在并网模式下，实现蓄电池组和公共电网之间的双向能量 转换；在离网模式下，将蓄电池组的直流电能转换成符合电 网质量要求的交流电能，供本地用电负载，此外，它还具有无功补偿等功能；其在并网放电模式下的系统组成及能量流动示意图如下所示：PCS(能量转换系统)公其电网3蓄电池组其在并网充电模式下的系统组成及能量流动示意图如下所示：PCS(能量转换系统)公共电网02D     0   &

16、nbsp;       eo蓄电池组其在离网模式下的系统组成及能量流动示意图如下所示：PCS(能量转换系统)本地负载蓄电池组2.3 单个 PCS 系统设计储能电站设计容量为5MW,  根据标书要求，以PCS 为 单位，分成10 个子系统，每个 PCS  子系统的额定容量为 500KW;  以每个子系统为例，500KW  的容量，则可采用xx 的型号为 xxBC-500KW   的双向换流系统，后端连接 380V/10KV 的容量为600KVA 的升压变压器，双向换流系统 的直流侧连接蓄电池组即可，其与电站监控系统、

17、与电池管理系统 (BMS)   之间均需要通讯连接；单个500KW 的 PCS系统如下图所示：储能站监控系统公共电网/本地负载CPBC-500KW(1台)              380/10KV 升压变压器500KWPCS     子系统eDBMS蓄电池组上图中，红色粗线表示功率流动示意，蓝色细线表示通讯连接示意；2.3.1 通讯数据内容单个500KWPCS 系统需要分别与BMS 和储能站监控系统之间进行实时的通讯数据交换；PCS 系统与 BMS 之间的通讯内容如下表所示：序号PCS接收信息

18、序号PCS发送信息01电池电压0102电池电流0203充放电状态0304电池温度0405报警信息05PCS系统与储能电站监控系统之间的通讯内容如下表所示：序号PCS发送信息序号PCS接收信息01设备地址01工作模式指令02工作模式02无功补偿指令03直流侧电压值03继电器动作指令04直流侧电流值NJ直流侧功率值06交流侧电压值07交流侧频率值10UO交流侧电流值09交流侧有功功率值10交流侧无功功率值11交流侧功率因数12交流侧直流分量值13交流侧THD14直流侧继电器开关状态15交流侧继电器开关状态16当日放电电量17累计放电电量18当日充电电量19累计充电电量20运行状态21报警信息2.3

19、.2 500KWPCS   子系统设备配置单个500KWPCS  子系统的配置如下表所示：设备名称型号数量双向换流系统xxBC-500KW1台升压变压器600KVA380/10KV1台2.4 储能电站 PCS 系统总配置整个储能电站的额定容量为5MW,  则需要500kw  PCS子系统10个并联实现，其系统组成示意图如下所示：储能站监控系统10KV 母线500KWPCS系统10名BMS系统10蓄电池组10500KWPCS系统1500KWPCS系统2BMS 系统2BMS 系统1蓄电池组2蓄电池组1图中红色方框内即为整个储能电站 PCS 系统，整个系统 由10个500KW 子系统并联连接而成，其交流侧同时连接到10KV 高压母线上；整个储能电站的 PCS 系统组成配置如下表所示：设备名称型号数量双向换流系统xxBC-500KW10台升压变压器600KVA380/10KV10台