150kW集装箱式磷酸铁锂电池储能系统
集装箱式电池储能系统安全风险分析
集装箱式电池储能系统安全风险分析一、概念集装箱式电池储能系统是以磷酸铁锂电池为能量载体，通过PCS（储能变流器）进行充放电，实现与电力系统的多种能量交换，并可接入多种供电模式，如光伏阵列、风能、柴油发电机与电网等储能系统。
集装箱式电池储能系统包含锂电池组、电池管理系统、能量转换系统、控制系统等设备。
其中技术核心是电池组、电池簇结构设计、电池系统热设计、电池系统的保护技术、电池管理系统等。
储能系统由电池系统和能量转换系统组成，电池系统含有先进的磷酸铁锂电池模块、电池管理系统和作为直流短路保护和电路隔离熔断开关，所有的设备集中安装在集装箱内。
集装箱式电池储能系统是以40尺标准集装箱为载体，内置两台250kW储能能量转换系统，将1MWh锂电池系统、电池管理系统、储能监控系统、空调系统、消防系统、配电系统集中装在一个特制的箱体内，以实现高集成度、大容量、可移动的储能设备，具有隔热、恒温、消防阻燃、防风沙等特点，满足各种环境使用。
如图1所示：黑色部分为电池室中有6个电池簇并联，灰色部分为能转换系统、空调系统和控制系统，紫色部分为风道。
图1集装箱电池系统结构图图2集装箱电池系统内部图二、优势集装箱式电池储能系统有可移动、灵活性强、可扩充、可拆卸等功能，不论从商业角度还是在技术角度都具有一定的实用价值，此外，在军事领域和环境适应性方面都具有优势。
其主要特点有以下几面：1.模块化设计：国际标准化组织是标准的尺寸，允许远洋运输和公路运输方便。
它们可以悬挂在高架起重机上，船上，卡车和临时用地。
2.坚固耐用的设计：国际标准化组织在运输过程中保护货物，并将在能源储存系统的生命期内提供良好的保护，免受天气、运输及其他环境的侵害。
3.可移动性设计：综合比较其他储能电池，锂电池储能技术的优势在于质量与体积，可移动性强，不受地域限制。
4.灵活的基础设计：集装箱是很容易适用任何所需的选择。
这包括空调，光伏，风机，通道门，电力电缆接入和其他等设备的接入。
大容量电化学储能系统集成设计
大容量电化学储能系统集成设计林声才１ 朱天佑１ 顾 硕２ 苏利梅２（１ 海南金盘科技储能技术有限公司 ２ 海南金盘智能科技股份有限公司）摘 要：随着对电化学储能系统的容量要求不断提高，大容量电化学储能系统具有存储电能量大和提供高功率支撑能力，在发电侧、电网侧储能领域中的重要性日益凸显，其合理的选型设计对提高储能系统的能量密度至关重要。
针对储能能量密度不断提高的应用需求，本文提出了一种５ＭＷ／１０ＭＷｈ大容量电化学储能系统集成设计方案，进行了储能系统中的直流侧设备与交流侧设备的集成设计，为大容量电化学储能系统的工程应用的设计提供了参考。
关键词：大容量；电化学储能；直流侧设备；交流侧设备；集成设计０ 引言我国能源发展“十三五”规划提出了积极开展储能示范工程建设的目标，旨在推动储能系统与新能源、电力系统的协调优化运行［１］。
目前，电化学储能是新型储能技术发展主流，具有更高的能量密度和成熟的产业链。
与其他储能技术相比，电化学储能在场景应用、技术、成本、建设周期、转换效率和选址等方面都具有更大的优势，具备很高的灵活性与巨大的发展潜力［２］。
目前常规的储能系统容量配置为２ ５ＭＷ／５ＭＷｈ与３ ４５ＭＷ／６ ７ＭＷｈ。
随着电池以及储能变流器的迭代升级，储能系统的能量密度再度提高，传统的小容量储能系统已不适合进行大规模储能电站的工程应用。
储能系统向大容量发展是电化学储能系统发展的趋势，因此研究大容量储能系统的集成设计很有必要。
储能系统的集成设计主要基于电池容量和充放电功率，特别关注直流侧与交流侧核心设备的选型。
１ 大容量电化学储能系统大容量电化学储能系统是一种将电能集中式储存的系统，由多个电芯以串联或并联的方式连接在一起，以达到所需的电能储存容量［３］。
采用单体容量更大的电芯以及更大功率的转换系统，具有大容量、大功率、高能量密度、高效率的特点。
能够满足发电侧和电网侧等储能应用场景的需求。
大容量储能系统分为电池舱和储能变流升压舱。
BMS储能系统用户手册簿(V1.0)-磷酸铁锂
储能电站电池管理系统(BMS)用户手册V1.0(磷酸铁锂电池)深圳市光辉电器实业有限公司目录1、概述 (3)2、系统特点 (3)3、储能电站系统组成 (4)4、电池管理系统主要组成 (4)4.1 储能电池管理模块ESBMM (5)4.1.1 ESBMM-12版本 (5)4.1.2 ESBMM-24版本 (8)4.2 电池组控制模块ESGU (12)4.3 储能系统管理单元ESMU (14)5、安装及操作注意事项 (17)附录A：产品操作使用界面 (18)1、概述ESBMS 是根据储能电池组特点设计的电池管理系统，实现电池组的监控，管理和保护等功能，为磷酸铁锂电池在成组使用时的安全应用以及寿命的延长等方面都起着决定性的作用。
2、系统特点●全面电池信息管理实时采集单体电池电压、温度，整组电池端电压、充放电电流等。
●在线SOC诊断在实时数据采集的基础上，采用多种模式分段处理办法，建立专家数学分析诊断模型，在线预估单体电池的SOC。
同时，智能化地根据电池充放电电流和环境温度等对SOC预测进行校正，给出更符合变化负荷下的电池剩余容量及可靠使用时间。
●主动无损均衡充电管理在充电过程中，采用我司“补偿式串联电流均衡法”和“集中式均衡法”两项发明专利技术调整单节电池充电电流，保证系统内所有电池的电池端电压在每一时刻有良好的一致性，同时减少有损均衡方法带来的能量浪费，最大均衡电流不小于2A。
●系统保护功能对运行过程中可能出现的电池严重过压、欠压、过流（短路）、漏电（绝缘）等异常故障情况，通过高压控制单元实现快速切断电池回路，并隔离故障点、及时输出声光报警信息，保证系统安全可靠运行。
●热管理功能对电池箱的运行温度进行严格监控，如果温度高于或低于保护值将输出热管理启动信号，系统可配备风机或保温储热装置来调整温度；若温度达到设定的危险值，电池管理系统自动与系统保护机制联动，及时切断电池回路，保证系统安全。
●自我故障诊断与容错技术电池管理系统采用先进的自我故障诊断和容错技术，对模块自身软硬件具有自检功能，即使内部故障甚至器件损坏，也不会影响到电池运行安全。
500kW-1MWh集装箱储能系统规格V0 20140310
采用比亚迪技术成熟、安全、经济、绿色环保、超长寿命、无记忆效应的高 可靠性的磷酸铁锂电池，可满足 MW 级功率输出所需求的储能容量，该电池还 成功应用于比亚迪纯电动汽车 e6 和 K9，目前累计行驶超过 12.727亿0 万公里；
磷酸铁锂电池的设计和测试遵循 UL 1642.5th 版、IEEE 1625-2004 标准； 电池存储容量大，电池能量转换效率高达 96%； 采用动态均衡电池管理技术，可以快速地自动完成电池维护，满足多种应用
13 允许相对湿度
5%～95%
无冷凝
14 允许海拔高度
≤2000m
15 噪声
＜78dB
16 防护等级
IP54 或 NEMA 3R
17 对外通讯方式
以太网
MODBUS(TCP/IP)
18 集装箱尺寸（长*宽*高） 12192*2438*2591mm 标准 40 英尺集装箱
19 集装箱重量
25 吨
动力端口 1 路
三相四线制铜排接口
20 集装箱端口 配电端口 1 路
单相 220V 50Hz 或单相三线 240/120V 60Hz
序号
项目描述
参数
备注
通讯端口 1 路
以太网（MODBUS(TCP/IP)）
接地端口 1 路
备注：以上参数为我司标准配置技术参数，部分参数可根据不同客户项目需求进行调整。
系统接入拓扑
外部监控系统
6 额定输出频率
50Hz 60Hz
适用于亚洲、欧洲 适用于美洲
7 频率范围
48Hz～50.5Hz 57.5Hz～61.5Hz
适用于亚洲、欧洲 适用于美洲
1000V和1500V一体化箱式储能系统设计应用研究
1 000 V和 1 500 V一体化箱式储能系统设计应用研究摘要：储能系统作为新能源发展的“最后一公里”，是现代能源体系采-发-输-配-用-储压轴一环，在可再生能源并网、分布式发电与微网、调峰调频、需求响应等领域有重要作用。
储能技术的应用无论是在发点侧、电网侧或是负荷侧，电池储能系统都能够发挥双向功率控制和能量调控的作用，使得电力的生产者、调度者和消费者均能基于各自的安全考量和经济利益，从中取得最大化价值；储能技术及系统打破了传统电力系统中电力实时平衡的瓶颈，显著增强了电力系统的灵活性。
锂电池一体化箱式移动电源系统优势比较明显，不仅能储存较多的能量，还具有较强的适应能力、扩展性，工程应用效果明显。
针对一体化箱式储能系统两种主流设计方案,通过具体方案采用不同的电池系统、功率变换系统（PCS），在储能系统性能方面使得功率密度、循环效率、充放电损耗、整站的综合效率产生不同的效果；从工程建设整体方面使得辅助设备成本、建设成本、占地面积产生不同的效果，通过比较分析认为1 500 V一体化箱式储能系统在工程降本增效方面效果显著。
关键词：电池储能系统（BESS）；磷酸铁锂电池；功率变换装置（PCS）引言储能系统目前在国内已广泛应用于电网侧调峰、发电侧调频、新能源光伏、风电等项目中，因可平滑光伏、风电的出力，减少其输出的间歇性、随机性，增强电力系统的调控能力，减缓因新能源占比增高带来的电力系统平衡压力，伴随能源替代的趋势将快速发展。
以风电和光伏为代表的新能源发电系统，具有明显的出力波动性和不确定性。
无论是风电还是光伏，其有功出力直接受到局部气候的影响，易出现急剧的出力爬升或陡降，对电力系统的调频裕度产生挑战；由于功率波动和较为复杂的并网阻抗特性，在大规模集中并网或分布式并网情况下，易导致功率振荡，引发电力系统稳定性问题，影响负荷用电安全;新能源出力的随机性和反调峰性能，也要求系统留有足够的备用容量，以免影响常规机组的正常计划性生产。
BMS储能系统用户手册(V1.0)-磷酸铁锂
储能电站电池管理系统【1】(BMS)用户手册V1.0(磷酸铁锂电池)深圳市光辉电器实业有限公司目录1、概述32、系统特点33、储能电站系统组成44、电池管理系统主要组成54.1 储能电池管理模块ESBMM54.1.1 ESBMM-12版本54.1.2 ESBMM-24版本94.2 电池组控制模块ESGU134.3 储能系统管理单元ESMU155、安装及操作注意事项18附录A：产品操作使用界面191、概述ESBMS 是根据储能电池组特点设计的电池管理系统，实现电池组的监控，管理和保护等功能，为磷酸铁锂电池在成组使用时的安全应用以及寿命的延长等方面都起着决定性的作用。
2、系统特点●全面电池信息管理实时采集单体电池电压、温度，整组电池端电压、充放电电流等。
●在线SOC诊断在实时数据采集的基础上，采用多种模式分段处理办法，建立专家数学分析诊断模型，在线预估单体电池的SOC。
同时，智能化地根据电池充放电电流和环境温度等对SOC预测进行校正，给出更符合变化负荷下的电池剩余容量及可靠使用时间。
●主动无损均衡充电管理在充电过程中，采用我司“补偿式串联电流均衡法”和“集中式均衡法”两项发明专利技术调整单节电池充电电流，保证系统内所有电池的电池端电压在每一时刻有良好的一致性，同时减少有损均衡方法带来的能量浪费，最大均衡电流不小于2A。
●系统保护功能对运行过程中可能出现的电池严重过压、欠压、过流（短路）、漏电（绝缘）等异常故障情况，通过高压控制单元实现快速切断电池回路，并隔离故障点、及时输出声光报警信息，保证系统安全可靠运行。
●热管理功能对电池箱的运行温度进行严格监控，如果温度高于或低于保护值将输出热管理启动信号，系统可配备风机或保温储热装置来调整温度；若温度达到设定的危险值，电池管理系统自动与系统保护机制联动，及时切断电池回路，保证系统安全。
●自我故障诊断与容错技术电池管理系统采用先进的自我故障诊断和容错技术，对模块自身软硬件具有自检功能，即使内部故障甚至器件损坏，也不会影响到电池运行安全。
独立光伏电站集装箱式储能系统方案设计
独立光伏电站集装箱式储能系统方案设计光伏发电作为一种清洁、可再生的能源，越来越受到重视。
然而，光伏发电受到天气、季节等因素的影响，发电不稳定，如何将光伏发电与储能技术相结合，实现能源的稳定输出，成为当前亟待解决的问题。
集装箱式储能系统应运而生，它将光伏发电与储能技术有机地结合在一起，不仅节省空间，降低成本，还能提高能源利用效率。
下面，我将为大家详细介绍一种独立光伏电站集装箱式储能系统方案设计。
一、项目背景随着能源危机和环境问题日益严重，我国政府提出了“能源革命”的口号，大力推广清洁能源。
光伏发电作为清洁能源的重要组成部分，得到了广泛的应用。
然而，光伏发电的波动性较大，对电网的冲击较大，因此，如何实现光伏发电的稳定输出成为亟待解决的问题。
二、项目目标1.实现光伏发电的稳定输出，提高能源利用效率。
2.降低储能系统的成本，提高经济效益。
3.确保系统安全可靠，满足长时间运行的需求。
三、方案设计1.系统组成（1）光伏组件：采用高效单晶或多晶硅太阳能电池板，功率可根据项目需求选择。
（2）储能装置：采用磷酸铁锂电池，具有寿命长、安全性高等优点。
（4）逆变器：将光伏组件产生的直流电转换为交流电，供给负载或并入电网。
（5）监控系统：用于实时监测系统运行状态，包括光伏发电量、储能装置充放电状态等。
2.系统设计要点（1）光伏组件选型：根据项目地点的太阳能资源、项目规模等因素，选择合适的光伏组件。
（2）储能装置配置：根据光伏发电量、负载需求等因素，合理配置储能装置的容量。
（3）集装箱设计：充分考虑设备的安装、维护、散热等因素，设计合理的集装箱内部空间。
（4）逆变器选型：根据光伏组件的功率、负载需求等因素，选择合适的逆变器。
（5）监控系统设计：确保监控系统具备实时监测、报警、数据存储等功能。
3.系统运行策略（1）光伏发电优先：在光伏发电高峰期，优先满足负载需求，多余电量存储在储能装置中。
（2）储能装置调节：在光伏发电低谷期，储能装置释放储存的电量，保证负载的稳定供电。
集装箱式储能系统散热设计及数值仿真
集装箱式储能系统散热设计及数值仿真发布时间：2022-03-10T02:42:46.356Z 来源：《科技新时代》2022年1期作者：易夏辉石雪倩汤睿[导读] 本文以国内某园区示范工程用储能系统为研究对象，提出了“分布式空调+风道”均匀送风方案；阐述了气流组织设计，空调选型和电池模组风扇选型等储能系统散热设计理论全过程；并根据锂电池发热特性，借助ANSYS Icepak软件实现了储能集装箱内温度场和流场的瞬态数值模拟。
研究表明：本文所采用的热设计结构方案可以保证储能系统在0.3C（84A）实际工况运行时，电池单体工作环境温度维持在最佳温度范围内，电池最高温度不高于32.5℃，簇间电池最大温差在4℃左右。
（湘投云储科技有限公司，湖南长沙 410000）摘要：本文以国内某园区示范工程用储能系统为研究对象，提出了“分布式空调+风道”均匀送风方案；阐述了气流组织设计，空调选型和电池模组风扇选型等储能系统散热设计理论全过程；并根据锂电池发热特性，借助ANSYS Icepak软件实现了储能集装箱内温度场和流场的瞬态数值模拟。
研究表明：本文所采用的热设计结构方案可以保证储能系统在0.3C（84A）实际工况运行时，电池单体工作环境温度维持在最佳温度范围内，电池最高温度不高于32.5℃，簇间电池最大温差在4℃左右。
关键词：储能系统；热设计；储能系统的热设计是决定其良好运行，安全及寿命的关键因素，设计中需要保证两项温度指标：○1保证电池表面温度处于20℃～35℃；○2簇间电池最大温差不超过7℃。
为了解决集装箱内电池温升过高和温度分布不均的问题，大部分研究人员利用热仿真技术主要对集装箱储能系统风道进行设计，且他们仿真模拟的是稳态过程，计算时间可能超出了系统实际运行时间，得出的电池温度数据与实际运行工况存在较大偏差。
本文以国内某园区示范工程用集装箱式储能系统为研究对象，详细阐述了储能系统的热设计方案，并利用ANSYS Icepak对设计方案进行瞬态热模拟，确定箱体内温度和速度的分布情况，有效验证热设计方案的合理性，进而提高产品可靠性，缩短开发周期，并为后续储能系统的热设计提供理论参考。
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1. 系统功能概述 ........................................................................................................ 3 2. 设计特点 ................................................................................................................ 6 二、 系统总体设计 .................................................................................................... 6 1. 储能系统组成概述 ................................................................................................ 6 2. 系统的通讯拓扑结构 ............................................................................................ 6 3. 储能系统的技术指标 ............................................................................................ 7 三、 集装箱系统的构成 ............................................................................................ 8
1. 集装箱方案总体布局设计 ................................................................................ 8 2. 电池架和电池开关柜 ........................................................................................ 9 四、 储能电池 .......................................................................................................... 10 1. 电池成组 .......................................................................................................... 10 2. 电池管理系统（BMS）................................................................................... 12 五、 储能变流器 ...................................................................................................... 13 1. 电气原理 .......................................................................................................... 13 2. 产品规格参数 .................................................................................................. 14 3. 产品特征 .......................................................................................................... 14 六、 集装箱设计 ...................................................................................................... 15 1. 接地设计 .......................................................................................................... 15 2. 防雷设计 .......................................................................................................... 15 3. 照明系统设计 .................................................................................................. 15 4. 温湿检测系统设计 .......................................................................................... 15 5. 安全及报警系统设计 ...................................................................................... 16 6. 消防系统设计 .................................................................................................. 16 7. 电气连锁系统设计 .......................................................................................... 17 8. 机械连锁系统设计 .......................................................................................... 17 9. 安全逃生及应急系统 ...................................................................................... 17