铅酸电池储能系统方案设计

技术方案

2014年1月

目录

目录 (2)

1 需求分析 (3)

2 集装箱方案设计 (3)

集装箱基本介绍 (3)

集装箱的接口特性 (4)

系统详细设计方案 (6)

集装箱温控方案 (12)

3 电池组串成组方案 (14)

电池组串内部及组间连接方案 (15)

系统拓扑图 (16)

4 蓄电池管理系统(BMS) (16)

BMS系统整体构架 (16)

BMS系统主要设备介绍 (17)

BMS系统保护方式 (19)

BMS系统通信方案 (20)

1需求分析

集装箱式铅酸蓄电池成套设备供货范围包括铅酸蓄电池、附属设备、标准40尺集装箱、备品备件、专用工具和安装附件等。

每个标准40尺集装箱含管式胶体（DOD80 1200次以上）或富液式（DOD80 1400次以上）免维护铅酸蓄电池、电池架及附件、电池管理系统（含外电路）、电池直流汇流设备、设备间的连接电缆及电缆附件（包括铜鼻、螺栓、螺母、弹垫、平垫等）、动力及控制信号接口等。

根据标书要求，综合铅酸电池特性，对于储能系统进行如下设计：

每3个标准40尺集装箱承载2MWh，每个集装箱由336只2V1000Ah管式胶体铅酸电池串联而成，电压672V，电池串容量672kWh。每3个集装箱并联到一台500kWh 储能双向变流器。三个电池堆的总容量可达2MWh，故本方案中三个集装箱为一单元，每个单元配置一套BMS电池管理系统,可监控每颗单体电池工作情况。集装箱中另含烟感探头、消防灭火器、加热器、摄像头、温湿度监测等设备，以保证铅酸电池安全稳定的工作环境，实现远程监控。

2集装箱方案设计

2.1集装箱基本介绍

根据项目要求，同时考虑电池堆的成组方式、集装箱内辅助系统的设计、安装以及日常巡视和检修等各方面，选用40英尺标准集装箱。外部尺寸： 12192*2438*2591mm 。

本项目共需要42个40英尺标准集装箱。集装箱设计静态承重60t，最大

起吊承重45t。

集装箱的主要任务是将铅酸电池、通讯监控等设备有机的集成到1个标准的

40尺集装箱单元中，该标准单元拥有自己独立的供电系统、温度控制系统、隔热系统、阻燃系统、火灾报警系统、电气联锁系统、机械连锁系统、安全逃生系统、应急系统、消防系统等自动控制和安全保障系统。

铅酸电池安装在电池支架上，支架采用螺栓固定的方式安装在箱底。BMS柜及空调采用落地安装。动环监控柜采用壁挂式安装，内部整合了智能控制单元。动力配电箱采用壁挂式安装方式。

集装箱内动力供电线及环境设备监控电线采用内走线的方式，表面无走线槽及走线管；蓄电池动力输出和BMS监控及接口线采用线槽式走线，方便维护。

集装箱外形图如下所示。

方安案1：采用侧维护门型式

方案二：采用一侧维护门型式

集装箱储能项目外型图

2.2集装箱的接口特性

2.2.1集装箱机械接口特性

集装箱可满足满载情况下整体起吊的要求。集装箱整体采用螺栓安装固定方式，方便移动。螺栓固定点与整个集装箱的非功能性导电导体（集装箱金属外壳等）可靠联通，同时，以铜排的形式向用户提供2个符合电力标准要求的接地点。集装箱的防护等级为IP54。

固定方式如下图所示。

2.2.2集装箱电气接口特性

集装箱内部自身设备采用双重供电模式。一种为交流供电模式，接口为380V交流；另一种为直流独立供电模式，为集装箱环境支持设备和通讯监控设

备提供可靠的电力保障。正常情况下箱体电源供应取自外部的交流电源，当外部电源供应发生故障时，自动切换至直流独立供电模式，从铅酸电池获取动力电源。

储能系统提供电压为672V（胶体铅酸蓄电池，2V1000AH，336只串联）的正负极直流电力输入输出接口。

箱内BMS采用RS485接口或CAN接口同外部PCS进行通信，采用以太网接口或485接口同后台监控进行通信，提供蓄电池状态信息、报警信息、集装箱环境监测信息，并具备“四遥”功能。

动力及监控通信电缆的进出线方式均为下进下出。动力线及监控线分开走线。动力线采用2根1*300mm2的RVV22的线缆；RS485与以太网使用线缆为标准的带屏蔽层的双绞线。

2.2.3集装箱通讯接口特性

集装箱采用统一的对外通信接口，包含两个RS485（ModbusRTU）接口和2个工业以太网接口，以及一个CAN接口。通信接口的型式、性能和技术指标如下：1）RS485：接口采用标准RS485电气规范接口。规约采用ModbusRTU 模式；物理层通讯口采用RS485，采用屏蔽双绞线做通讯介质；通讯口链路波特率可选用2400、4800、9600和19200，缺省选用9600；链路传输模式为1主多从半双工。BMS 做主机，PCS做从机。

2）以太网：接口采用RJ-45端口，10/100Base-T。通信规约文本采用标准MODBUSTCP/IP协议；BMS为服务器，SCADA监控后台为客户端，服务端口号为 502；BMS启动后需要在502建立服务侦听，监控后台根据需要BMS建立连接或断开连接。

3）CAN：预留CAN接口，采用带屏蔽层的双绞线，可同PCS及后台监控系统通信。

2.3系统详细设计方案

2.3.1接地方案

集装箱提供螺栓安装固定方式。螺栓固定点可与整个集装箱的非功能性导

电导体（正常情况下不带电的集装箱金属外壳等）可靠联通，同时，集装箱以

铜排的形式向用户提供2个符合最严格电力标准要求的接地点，向用户提供的

接地点必须与整个集装箱的非功能性导电导体形成可靠的等电位连接，接地点位于集装箱的对角线位置。非功能性导电导体接地点参考如下图所示。接地系统中导体的有效截面积不小于250mm²。接地电阻小于2Ω。

集装箱内部有接地铜排，BMS柜，动环监控柜等的地线接至内部接地铜排上，箱内接地铜排通过250mm²导线接至外部铜排上，外部铜排接至接地扁钢

。

接地铜排示意图如下。

接地扁钢尺寸：40*5*3000mm。

2.3.2防雷系统

在电源线路上安装有智能防浪涌保护模块，并带有辅助报警开关，一旦发生雷击可通过监控平台发出对外报警信号。监控系统实时监测防雷器信号，一旦发生报警，系统自动切换到相应的监控界面，同时产生报警事件及有相应的处理提示。防雷模块具备差模和共模保护能力。

通信线路防雷：BMS同后台监控设备及PCS通信线路使用专用通信线防雷器，防雷器安装在BMS柜中。

防雷系统通过接地扁钢或接地圆钢连接至集装箱给用户提供的不少于2个的接地铜排上。