上海某厂储能项目实施方案2021.pdf

上海***厂 储能项目实施方案 ****电力有限公司 2021 年 目 录 1.项目概况 . 1 1.1项目名称 1 1.2建设内容与规模 1 1.3建设地点与占地面积 2 1.4 合作方式 . 3 1.5 业主收益 . 3 1.6项目进度安排 3 2.响应国家节能减排政策与政策支持 . 4 2.1节能减排 4 2.2支持性 产业政策 4 2.3项目意义 5 3.设计依据 . 5 3.1设计原则 5 3.2设计规范 5 4.项目信息概览 . 7 4.1用电价格 7 4.2配电系统 7 4.3电量统计 8 5.设计方案 . 9 5.1并网接入 12 5.2电池选型 15 5.3电池管理系统（ BMS） . 15 5.4储能变流单元（ PCS） 15 5.5能量管理系统（ EMS） . 16 5.6双向智能电表计量系统 16 5.7云平台监控系统 17 5.8动环系统 17 5.9运行策略 17 5.10室外安装说明 18 6.安全性 . 18 6.1电气安全 18 6.2并网符合性 19 6.3电池 安全 19 6.4供电可靠性 20 7.消防安全 . 20 8.环境保护 . 22 1 1.项目概况 上海xxx厂（以下简称业主方）有限公司位 于xxx号。 xx工业制造企业。 图 1 上海xx储能项目 1.1项目名称 项目名称：上海xxx储能项目。 1.2建设内容与规模 建设内容： 站房式 削峰填谷 电化学 储能电站 项目装机 规模 ： 总计 2500kW/9660kWh（基于现有数据初步估测 的装机量， 后期业主用电量增加 后，可能适当增加装机量） 。 2 1.3建设地点与占地面积 进过现场踏勘与 初步沟通后，安装 地点 在厂区东侧的 地面空旷 处 （ 如图中安装位置所示， 放置 4-6个 集装箱 体 ） ， 占地面积约 150㎡， 其中 电池系统 集装箱 3-5个 及 1个 电气系统 集装箱 ， 位置如下图所示 。 室外安装效果图如下所示： 厂区东侧草坪储能系统 效果图 安装位置 配电室 位置 3 1.4 合作方式 业主方无需花费任何费用，仅提供储能系统安装场地即可，后期 可享受稳定的电费节省收益。 项目由xxx公司建 设投资，采用合同能源管理（EMC）方式为业主 方建设该储能电站，合作期为 20 年，或者采用10+10 年续期方式。合 作期内储能系统运行收益的 10%分享给业主方。 1.5 业主收益 电池储能目前在安全性 、能量转换效率及经济性等方面均取得了 重大突破，在用户侧 ，储能可发挥的优势包括并仅限于利用峰谷价差 进行“削峰填谷 ”，可根据电力市场化发展和国家政策通过需求侧响 应等手段获取额外收益。 储能系统总容量为 2500kW/9660kWh，两充两放模式运行，每次 放电约 8123 kWh，每日放电量约 16246 kWh，高峰电价为 1.076 元 /kWh，业 主每天 可获得收益为 8123kWh×（ 1.076-0.31+1.076-0.648） 元/kWh × 10% =1940 元，考虑储能系统 90%使用 率（储能系统全年稳 定运行 330 天计， 330/365=90%） ，首年业主可节电收益约 32 万元。 1.6 项目进度安排 本工程 各项进度安排如下表： 项目进度时间安排 序号 项目 时间 1 生产准备期 8 周 2 现场施工 4 周 3 设备运行调试 2 周 4 2.响应国家节能减排政策与政策支持 2.1节能减排 为贯彻落实国务院关于的节能减排工作，提高国有企业节能减排 的工作水平，通过积极推进储能项目建设，利用储能系统完成电能错 峰转移的功能，减少了电网用电高峰时段的负荷，填补了用电低谷时 段的电能无效利用，极大地提高了社会的整体用电效能。 2.2支持性 产业政策 国家发展和改革委员会 2016 年颁发《可再生能源发展 “十三五 ” 规划》，明确提出推动储能技术在可再生能源领域的示范应用，实现 储能产业在市场规模、应用领域和核心技术等方面的突破。 国家发展改革委、财政部、科学技术部、工业和信息化部、国家 能源局于 2017 年 9 月 22 日联合颁布发改能源〔 2017〕 1701 号《关 于促进储能技术与产业发展的指导意见》，明确指出鼓励在用户侧建 设分布式储能系统，鼓励通过配置多种储能提高微电网供电的可靠性 和电能质量，完善用户侧储能系统支持政策。对于满足要求的储能系 统，电网应准予接入。鼓励和支持国家级可再生能源示范区及其他具 备条件的地区、部 门和企业，因地制宜开展各类储能技术应用试点示 范。在技术创新、运营模式、发展业态和体制机制等方面深入探索， 先行先试，总结积累可推广的成功经验。 5 2.3项目意义 将储能设 施部署在用户侧，可解决电力生产与消费不匹配和电网 通道不畅的问题，改变电力 “产、运、消 ”瞬时同步完成的特性，实现 消纳清洁能源与满足电力需求的双重目的。 储能设施可发挥电力 “仓储 ”功能， 改变电力产品的瞬时特性，使 新能源发电机组供电稳定、安全，促进新能源技术的发展。 当配电网中用户所安装的储能容量总和达到一定时，能有效地延 缓配电网增容扩建，提高配电网运行稳定性，减少用电高峰时电能长 距离输送所产生的损耗。 用户侧储能可为用户平滑负荷、提高供电可靠性、改善电能质量。 用户侧储能可实现需求侧管理，减小峰谷负荷差，并带动新型电 力消费和交易模式，降低用户的购电费用。 3.设计依据 3.1设计原则 系统的安全稳定运行； 系统能源利用效率最高； 系统设计符合国家相关设计标准； 系统经济运行。 3.2设计规范 GB51048 《电化学储能电站设计规范》 GB/T33589 《微电网接入电力系统技术规定》 6 GB/T33592 《分布式电源并网运行控制规范》 GB/T33593 《分布式电源并网技术要求》 NB/T 32015 《 分布式电源接入配电网技术规定》 GB50054 《低压配电设计规范》 GB50254 《电气装置安装工程施工及验收规范》 GB/T14549 《电能质量 公用电网谐波》 GB12326 《电能质量 电压波动和闪变》 GB12325 《电能质量 供电电压偏差》 GB15543 《电能质量 三相电压不平衡》 GB/T12325 《电能质量 供电电压允许偏差》 GB/T15945 《电能质量 电力系统频率允许偏差》 GB/T24337 《电能质量 公用电网间谐波 统中产生的电压波 动和闪烁的限制》 GB/T14285 《继电保护和安全自动装置技术规程》 GB17799.3 《电磁兼容 通用标准 居住、商业和轻工业环境中 的发射标准》 GB17799.4 《电磁兼容 通用标准 工业环境中的发射标准》 GB22473 《储能用铅酸电池》 DL/T821 《交流电气装置的接地》 DL/T527 《静态继电保护装置逆变电源技术条件》 DL/T5003 《电力系统调度自动化设计技术规程》 DL/T5202 《电能量计量系统设计技术规程》 7 NB/T31016 《电池储能功率控制系统技术条件》 NB/T33014 《电化学储能系统接入配电网运行控制规范》 NB/T33015 《电化学储能系统接入配电网技术规定》 NB/T33016 《电化学储能系统接入配电网测试规程》 NB/T42089 《电化学储能电站功率变换系统技术规范》 NB/T42090 《电化学储能电站监控系统技术规范》 NB/T42091 《电化学储能电站用锂离子电池技术规范》 Q/GDW/Z1769 《电池储能电站技术导则》 JGJ16 《民用建筑电气设计规范》 以及国家相关行业标准和规范。 4.项目信息概览 4.1用电价格 业主方 目前 执行分时用电价格标准 （ 1-10kV 大工业 用电 ） ， 跟据 2019年上海市最新颁布的 用电价格 ， 如 下 表 1 所示。 表 1 用电价格表 类别 单位电价 （元 /kWh） 时间段 高峰（ 6h） 1.076 8:00― 11:00； 18:00-21:00 夏季增加 13:00-15:00 平段（ 8h） 0.648 6:00― 8:00； 11:00― 18:00； 21:00― 22:00 低谷（ 8h） 0.310 22:00― 次日 6:00 4.2配电系统 主进线为 10kV，下面配有 4台 2500kVA变压器 和 2台 1000kVA 8 变压器 。 配电图 如图 2所示。 2020年底 新增的 2台 1000kVA变压器未在 图上示出。 图 2 业主方 电气 示意图 4.3电量统计 业主方 自 2017年 -2019年 共 3年 的供电局 提供的用电情况 ， 各月的用电量数据如下图 4所示 。 储能项目运行后，甲、乙两条 高压进线按照最大线路容量进行申报，即各为 5000kVA。 9 图 4 业主方 3年 月 用 电量堆积图 5.设计方案 储能项目由 磷酸铁锂 电池单元、 电池管理系统（ BMS）、 储能逆 变器 （ PCS） 和能量管理系统 （ EMS） 等 组成。储能系统架构图如图 6 所示。 图 6 储能系统架构图 工厂处于 24小时不间断工作状态， 负荷基本平稳，仅由于季节 关系影响空调的运行，导致各月总负荷 会 有变化 。 工厂 2020年 7月 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 17.0117.0317.0517.0717.0917.1118.0118.0318.0518.0718.0918.1119.0119.0319.0519.0719.0919.11 月用电量 PCS 电池 STS 储能系统 用户变压器 KV 10 线 用户负载 云端服务平台K1 K2 能源管理系统 380V 交流母线 10 23日 -12月 23日的各变压器下负荷的耗能情况如下表 1所示。 单位：度 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 1#变压器 348733 306587 226520 257176 159956 2#变压器 983190 732329 391392 374113 350264 3#变压器 806133 770179 668380 696623 545384 4#变压器 914767 673302 467548 351474 236243 合计 3052823 2482397 1753840 1679386 1291847 表 1 负荷 耗能 统计 因各负荷点功率较平均，可计算得到各变压器功率平均值如下表 2所示： 单位： kW 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 1#变压器 469 426 304 357 215 2#变压器 1321 1017 526 520 471 3#变压器 1084 1070 898 968 733 4#变压器 1230 935 628 488 318 总功率 4103 3448 2357 2332 1736 表 2 负荷功率统计 业主 2020年夏季 8月与 2020年冬季 12月各 连续 7天 的的负荷 情况， 如下图 7负荷曲线 所示。 负 荷 点 8.10-8.17 12.21-12.28 1# 2# 11 3# 4# 图 7 1#、 2#、 3#、 4#变压器功率曲线图 考虑业主负荷的消纳情况 ， 使年有效运行天数达到 330天以上， 并且考虑储能系统充电时不超过该变压器总负荷的 85%（即 2125kVA）。 本项目 设计为“ 两充两放 模式”，夜间低谷电价充电，白 天 第一段 电价 高峰时段放电 3h（ 8点 -11点） ， 11点 -18点电价平段充 电，夜晚 18点 -21点 第二段电价高峰时段 放电 3h。 储能系统 设计 装机容量 如下表 3所示 。 变压器节点 装机功率 kW 电池容量 kWh 1# 250 966 2# 600 2318 3# 650 2512 4# 600 2318 5#（新增） 200 773 6#（新增） 200 773 总装机量 2500 9660 表 3 接入点装机容量 5#、 6#变压器为新增变压器，暂无负荷数据记录，设计装机规模 参考其他节点平均装机规模，即变压器额定容量的 21%考虑。现场踏 勘数据该 2个节点功率各为约 300kW，且将于 2021年 2月投入新的 负荷设备 。 根据用电数据，预估未来各个月份各节点每个接入点的负荷消纳 12 情况如下表 4所示： 表 4 预估有效运行天数 5.1并网接入 项目 拟 选择 380V 低压 并网，由 6个并网点接入业主 380V低压 配电柜 。 储能 电池 经直流汇流排汇流后接入 PCS，经 PCS 变流后出线 电 压 为 380V， 后 经 低压 配电柜 接入用户 变压器 380V低压母线 。 储能系统 一期建设在工厂东侧草坪上， 约占草坪面积的 30%，剩 余空间留给二期建设使用， 电缆穿过西侧工厂再引入能源站 。 如下图 8黄色粗线所示： 图 8 安装位置与电缆走线 变压器节点 装机功率 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1# 250 80% 90% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 80% 2# 600 75% 85% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 85% 85% 75% 3# 650 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 4# 600 50% 75% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 75% 50% 5 #（ 新增） 200 90% 90% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 90% 6 #（ 新增） 200 90% 90% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 90% 加权消纳率 7 8 . 4 % 8 7 . 8 % 1 0 0 . 0 % 1 0 0 . 0 % 1 0 0 . 0 % 1 0 0 . 0 % 1 0 0 . 0 % 1 0 0 . 0 % 1 0 0 . 0 % 9 6 . 4 % 9 0 . 4 % 7 8 . 4 % 天数 365 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31 有效运行天数 3 4 4 . 2 2 4 . 3 2 4 . 6 3 1 . 0 3 0 . 0 3 1 . 0 3 0 . 0 3 1 . 0 3 1 . 0 3 0 . 0 2 9 . 9 2 7 . 1 2 4 . 3 安装位置 电缆走线示意 （黄色） 13 经过现场踏勘，每台变压器下均留有备用开关，可作为储能系统 第一期建设 的直接接入点，详见下图： 1#变压器使用备用开关 630A， 2#变压器使用备用开关 800A， 接 入点如下图中红框所示： 1#变压器使用备用开关 2#变压器使用备用开关 3#变压器使用备用开关 800A， 4#变压器使用备用开关 800A，接 14 入点如下图中红框所示： 3#变压器 使用备用开关 4#变压器 使用备用开关 5#、 6#变压器位于新的配电室，安装空间充足。 电表的安装可在配电柜背面做适当的改造后，增加电表安装横梁 等即可，大致位置如下图所示： 15 5.2电池选型 从项目的投资、电池寿命、能量转换效率、占地面积等因素综合 考虑，选用目前所有电池中最经济和安全的储能电池 （ 磷酸铁锂储能 电池 ） 。 5.3电池管理系统（ BMS） 电池管理系统采集单体电压、温度、电池组端电压、电流、 SOC 等关键参数，具有过充、过放、短路保护功能；通过均衡管理和热管 理，保证电池组的一致性、使用寿命和安全性，确保储能系统安全可 靠运行。 5.4储能变流单元（ PCS） 储能变流器直流输入侧接蓄电池组，交流输出侧直接或间接接入 电表 位置 16 到交流电网。 储能变流器实现电池与电网间的交直流转换，完成两者间的双向 能量流动，并对蓄电池支路进行充、放电的控制与管理，实现对电网 负荷的 “削峰填谷 ”。 储能变流器采用 三电平多分支 模块化设计，转换效率高、可靠性 高、控制策略优，灵活 的配置组合方式，系统扩容非常方便，可有效 防止多串电池组 并联 接入时的环流一致性等问题。 5.5能量管理系统（ EMS） 采用先进的开放分布式应用环境的网络管理技术，通过对能源数 据收集、能量管理、网络分析，对能源系统采取分散控制和集中管理、 优化能源调度和平衡指挥系统，实现储能系统的电源管理、放电管理 和负荷管理。 5.6双向智能电表计量系统 电量计量系统使用双向高精度智能电表，能测量所有的常用电力 参数，如三相电流、电压，有功、无功功率，电度、谐波等。还具备 17 完善的通信联网功能，可以显示电网对储能系统充电电量 和储能系统 向电网放电电量。 5.7云平台监控系统 云平台监测系统具备远程终端（固定和移动）监控功能，具有友 好的人机操作界面，可连接到大屏幕，进行示范展示。可实时监测和 远程控制储能系统的运行、设置系统运行策略、研究分布式数据采集 技术，及整合多系统多协议的通讯。 5.8动环系统 在电站内配置了动力配电箱、空调、温 湿 度传感器、烟雾传感器 、 视频监控、照明、应急照明、消防灭火 装置 等安全运行及消防减灾装 置。 5.9运行策略 夜间谷电时段，市电为储能电站充电。白天峰电时段 （ 10 点 -15 点 ） 以及夜晚峰时段（ 18 点 -21 点） ，储能电站 优先为 业主方 提供 用 电，不足部分由市电补充。 根据 上海 市 峰谷平用电时段，充放电策略设计如表 5 所 示。 表 5 储能电站 充放电策略 时段 充放电策略 22:00-6:00 充电（根据用电负荷，充电 8h） 6:00-8:00 静置 8:00-11:00 放电 3h 18 11:00-18:00 充电 7h 18:00-21:00 放电 3h 21:00-22:00 静置 5.10室外安装说明 储能系统利用厂区东侧的未利用绿地，直接放置预制的集装箱仓 用作储能系统室，同时集装箱的外观还可以依据业主的需求做美化处 理，外观示意效果图如下所示： 6.安全性 6.1电气安全 储能系统设有自动断路装置，安全自动装置可进行手动、自动和 遥控操作；继电保护和安全自动 装置有配网侧和储能侧双向保护功能， 且有防止误动和拒动的安全措施。 储能变流器（ PCS）设置短路保护、极性反接保护、直流过 /欠压 保护、 过电流保护、过温保护、交流进线相序错误保护、通讯故障保 护、冷却系统保护和防孤岛保护等，具备动态无功支持、电能质量调 节和低电压穿越功能，实现暂态有功出力紧急响应和暂态电压紧急支 19 撑，解决频率波动和电压暂降，具有维持电网稳定的作用。 6.2并网符合性 根据《电池储能电站技术导 则》， 储能系统与电网的连接处设置明 显的断开点（电网侧设置隔离开关）。 EMS 系统对储能电站进行能量管理和调度，可以接受上级调度 指令，控制储能电站充放电，也可以生成本地智能调度策略，通过 EMS 均衡处理充放电策略。放电时段 EMS 控制 PCS 放电功率，保 证不往电网倒送电。 6.3电池 安全 从电池类型的选用和使用环境上考虑： 1.选择磷酸铁锂电池，安全性远高于电动汽车使用的三元锂电池。 磷酸铁锂材料的热稳定性更好 2.电池模组按照汽车级标准（高于工业级标准）要求设计、生产 和检测，经过振动、冲击等的严苛试验 3.储能电池工作环境远好于汽车动力电池。充放电倍率最大不高 于 0.5C（远低 于汽车的 2C）；使用环境温度稳定；无振动和冲击等工 作环境 在 监测 层面具备完善的保护功能： 第一层： BMS实时监测每一块电芯电压、电流以及模组温度，提 供多级保护，并将相关信息实时传递给 PCS 和本地监控，把电芯工 作条件严格限制在安全工作区以内 第二层： PCS实时监测并控制电池簇端口电压、电流，把电池簇 工作条件严格限制在安全工作区以内 第三层：本地能量管理系统，实时监测 BMS及 PCS状态，并根 20 据 BMS和 PCS上传的信息，判断整个储能系统是否工作在正常条件 下，否则直接与电网解列，并将 PCS与电池系统隔离、电池簇之间隔 离 。 6.4供电可靠性 为确保 配电网络安全稳定运行，同时在 10kV 进线、储能系统总 进线处加负荷跟踪装置，信号传输到能量管理系统（ EMS）做负荷跟 踪控制。 充电时，储能系统相当于负载，采取两段式充电模式从电网取电。 放电时，储能系统相当于电源，采取负荷跟踪模式控制储能系统放电 电功率，电站与电网同步运行，此时储能放出电的电能质量符合国家 标准，电压、频率、相位、三相不平衡度、谐波等参数均在国家标准 控制范围内。 7.消防 安全 消防遵循 “预防为主、防消结合 ”和保证重点、兼顾一般、便于管 理、经济实用的原则。 本电站总体设计方案主要考虑以下几个方面： 站内建构筑物耐火等级执行 GB50016 相关规定。 采用不燃或难燃的电气设备，动力电缆和控制电缆（包括通信电 缆）等分层敷设，在电缆的一定部位设防火墙，在穿墙孔处等采用非 燃烧材料封堵。 电池安装在 集装箱 内，用 防火岩棉 将电池安装箱四周完全密封， 隔热防火， 并配置有应急照明、报警通讯电源和 七氟丙烷自动 灭火 装 置 。 如下图所示： 21 针对锂电池热失控的特性（无需氧气）本项目采用二氧化碳低温 灭火方案。在电池集装箱内布置二氧化碳储藏钢瓶，通过管道连接到 每一块锂电池包内部，电芯内部采用细微管道盘部到大部分电池电芯 处。当电池电芯热失控温度升高到 150℃时二氧化碳管道熔断，钢瓶 内二 氧化碳喷入失控的电池包内部，降温持续 8分钟左右。 箱体还预制了市政消防水灭火管道，由集装箱外接口和集装箱内 顶部预制管道和喷口组成，当上述两项灭火方案都失效时（整个集装 箱热失控）市政消防水可以在不打开集装箱大门的情况下对内部喷水 降温，防止火灾扩大，一分二的水源接口也可以支持消防车管道接入。 22 8.环境保护 本项目施工噪声主要来自于施工机械以及运输车辆，在施工工艺 选择时，将施工噪音降低到标准范围内，同时在施工过程中应严格遵 守作业时间，以避免施工噪声的干扰问题。 运行噪音源为储能变流器和变压器，本项目噪声源布置在集装箱 （站房）内，能满足《工业企业厂界噪声标准》 (GB12348)中的 “居住、 商业、工业混杂区及商业中心区 ”噪声要求。 项目建造过程中不会产生污水，对生活生产用水不会造成影响。