MW級集裝箱式電池儲能系統(tǒng)的結構和應用

概念

MW級集裝箱儲能系統(tǒng)包含量轉換系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等關鍵設備，技術核心聚焦于電池組、電池簇結構設計、電池系統(tǒng)熱設計、保護技術以及電池管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)由電池系統(tǒng)和能量轉換系統(tǒng)組成，電池系統(tǒng)包含磷酸鐵鋰電池模塊、電池管理系統(tǒng)，以及用于直流短路保護和電路隔離的熔斷開關，所有設備均集成于集裝箱內。為實現容量輸出要求，多個電池模塊組成電池簇，其直流輸出連接至能量轉換系統(tǒng)，實現DC-AC和AC-DC（雙向）的功率控制。

?該系統(tǒng)具備新能源接入、并網控制、數據采集、遠程傳輸及無人值守等功能，相較于傳統(tǒng)儲能電站，具有安裝調試簡便、外形美觀等優(yōu)勢，尤其適用于高海拔、嚴寒、島嶼、荒漠等復雜環(huán)境下的并網或離網儲能系統(tǒng)。

結構

MW級集裝箱式電池儲能系統(tǒng)以40尺標準集裝箱為載體，內置兩臺250kW儲能能量轉換系統(tǒng)，將1MWh鋰電池系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、儲能監(jiān)控系統(tǒng)、空調系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、配電系統(tǒng)高度集成于特制箱體內，實現高集成度、大容量、可移動的儲能設備。該設計具備隔熱、恒溫、消防阻燃、防風沙等特點，適應各種環(huán)境使用。系統(tǒng)內部包含電池系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、能量轉換系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)等關鍵組件，如圖3所示：黑色部分為電池室，包含6個并聯的電池簇；灰色部分為能量轉換系統(tǒng)、空調系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；紫色部分為風道。圖4進一步展示了集裝箱電池系統(tǒng)內部結構。

優(yōu)勢

本文設計的MW級集裝箱式電池儲能系統(tǒng)具備可移動、靈活性強、可擴充、可拆卸等多項功能，從商業(yè)和技術角度均展現出較高的實用價值。此外，該系統(tǒng)在軍事領域和環(huán)境適應性方面也表現出顯著優(yōu)勢。其主要特點如下：

1.模塊化設計：遵循國際標準化組織的尺寸標準，便于遠洋運輸和公路運輸，同時支持高架起重機、船舶、卡車等臨時用地的吊裝操作。

2.堅固耐用：設計符合國際標準化組織的運輸要求，為貨物在運輸過程中提供保護，并在能源儲存系統(tǒng)的生命周期內提供優(yōu)良保護，免受天氣、運輸及其他環(huán)境因素的侵害。

3.可移動性：相較于其他儲能電池，鋰電池儲能技術在質量與體積上具有顯著優(yōu)勢，表現出強大的可移動性，不受地域限制。

4.靈活性：集裝箱設計易于適應各種需求，如空調、光伏、風機、通道門、電力電纜接入等設備的接入。

應用

以1MWh儲能系統(tǒng)為單元，該系統(tǒng)具備廣泛的適用性。通過多個單元的并聯組合，可輕松擴充容量，展現出良好的競爭優(yōu)勢。同時，該系統(tǒng)可接入新能源或作為智能電網的分布式電源接入電網，實現以下應用場景：

1.新能源接入：通過電池儲能系統(tǒng)與可再生新能源的聯合應用，將隨機變化的輸出功率轉換為相對穩(wěn)定的輸出，保障電網系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.備用電源：在偏遠地區(qū)、供電可靠性差或有重要負荷的地區(qū)，可作為備用電源，為發(fā)生故障的電網系統(tǒng)或需要檢修的配電系統(tǒng)提供電力支持。

3.微電網：在微電網孤網運行時，通過大容量、高效的電池儲能技術，抑制外部電網的干擾，保證局部用戶的電能質量，并實現微電網的平穩(wěn)運行。

4.電能質量：系統(tǒng)可永久連接至電網，提供快速響應頻率調節(jié)電網的效用，包括可再生能源系統(tǒng)的平滑輸出、遠程軍事行動的電力供應、提高配網電能質量等。通過換流器提供動態(tài)無功補償，提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性，應對電壓跌落問題；為系統(tǒng)提供備用、調峰、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器等支持。

Acrel-2000ES儲能柜能量管理系統(tǒng)概述

Acrel-2000ES是安科瑞專為工商業(yè)儲能柜、儲能集裝箱研發(fā)的儲能EMS，該系統(tǒng)具備完善的儲能監(jiān)控與管理功能，覆蓋儲能系統(tǒng)設備（PCS、BMS、電表、消防、空調等）的詳細信息，實現數據采集、處理、存儲、查詢與分析、可視化監(jiān)控、報警管理、統(tǒng)計報表等功能。高級應用支持能量調度，具備計劃曲線、削峰填谷、需量控制、防逆流等控制功能。

系統(tǒng)結構

Acrel-2000ES可通過直采或通訊管理、串口服務器等方式，將儲能柜或儲能集裝箱內部設備接入系統(tǒng)，構建高效、穩(wěn)定的監(jiān)控與管理架構。

系統(tǒng)功能

實時監(jiān)測

系統(tǒng)人機界面友好，實時顯示儲能柜運行狀態(tài)、PCS、BMS及環(huán)境參數（如電參量、溫度、濕度等），同時展示故障、告警、收益等信息。

設備監(jiān)控

系統(tǒng)實時監(jiān)測PCS、BMS、電表、空調、消防、除濕機等設備的運行狀態(tài)及模式，確保各設備正常運行。

曲線報表

系統(tǒng)支持對PCS充放電功率曲線、SOC變換曲線、電壓、電流、溫度等歷史曲線的查詢與展示，為運行分析和優(yōu)化提供數據支持。

策略配置

系統(tǒng)支持儲能系統(tǒng)設備參數、電價參數與時段設置、控制策略選擇，當前支持的控制策略包括計劃曲線、削峰填谷、需量控制等。

實時報警

系統(tǒng)具備實時告警功能，對儲能充放電越限、溫度越限、設備故障或通信故障等事件發(fā)出告警，確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

事件查詢統(tǒng)計

系統(tǒng)可存儲和管理遙信變位、溫濕度、電壓越限等事件記錄，方便用戶進行歷史追溯、查詢統(tǒng)計和事故分析。

遙控操作

系統(tǒng)支持對PCS、風機、除濕機、空調控制器、照明等設備的遙控操作，但在設備未通信時，控制按鈕將顯示無效狀態(tài)。

用戶權限管理

為確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，系統(tǒng)設置了用戶權限管理功能，通過定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

審核編輯 黃宇