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集裝箱微網儲能技術方案

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集裝箱微網儲能技術方案


  本方案采用集裝箱儲能係統方案,該係統具有節約占地的優勢。方案采用PCS儲能係統構成充放電循環係統結構。係統配置一台8KW PCS負責係統的充放電管理工作,配備48隻2V500AH蓄電池,合計儲能容量48kwH。係統安裝在集裝箱內。

  

一、主要設備技術參數

本係統主要部件包含蓄電池組和儲能變流器兩部分,通過儲能變流器實現能量的儲能與輸出的調節。

1.1儲能變流器

儲能變流器

技術參數

直流側 

工作電壓範圍:500~800V

Z大直流功率:110kW

Z大直流電流:220A


交流側 

額定功率:8kW

Z大交流功率:110kVA

Z大交流電流:159A

Z大總諧波失真:<3%(額定功率時)

額定電網電壓:400V

允許電網電壓範圍:310~450V

額定電網頻率:50Hz/60Hz

允許電網頻率範圍:45~55Hz/55~65Hz

額定功率因數:>0.99

隔離變壓器:具備

功率因數可調範圍:0.9(超前)~0.9(滯後)

獨立逆變電壓範圍:400V±3%(三相四線)

獨立逆變輸出電壓失真度:<3%(線性負載)

帶不平衡負載能力:100%

獨立逆變電壓過渡變動範圍:10%以內(電阻負載0⇔100%


效率 

Z大效率:97.3%


常規數據 

尺寸(寬××深):806×1884×636mm

重量:750kg

運行溫度範圍:-30~+55℃

停機自耗電:<40W

冷卻方式:溫控強製風冷

防護等級:IP21

相對濕度:0~95%,無冷凝

Z高海拔:6000m(>4000m需降額)

顯示屏:觸摸屏

調度通訊方式:RS485Ethernet

BMS通訊方式:RS485CAN

通信協議:IEC104/Modbus TCP /Modbus RTU

證書:CGCTÜV


1.2 蓄電池

蓄電池選擇2V 500AH蓄電池組,在集裝箱內采用兩邊布置,共計48塊,儲能容量48KWH

1、規格型號與外型尺寸

 

電池型號

額定容量

(AH/C10

外形尺寸(mm±2mm)

參考重量(~Kg)

質保期(年)

設計使用年限

總高

GFM500-2

500

166

172

508

365

33

3

20

2、應用領域

本係列蓄電池適用於儲能、UPS不間斷電源、通信、電力、船舶及軍事等工業或類似用途的領域。蓄電池中的硫酸電解液是不流動的,或吸附在電極間的微孔結構中或呈膠體形式。

本係列蓄電池執行標準: GB/T 22473-2008《儲能用膠體蓄電池》、GB/T 19638.2-2005《固定型閥控密封式膠體蓄電池》。


3、性能參數

電池內阻

電池完全充電(25

1mΩ

不同溫度下電池容量

40

105

25

100

0

85

-10℃

80

不同小時率容量

10hr

100%C10

120hr

120%C10

電池存放容量

1個月(25℃)

≥97%

3個月(25℃)

≥94%

6個月(25℃)

≥88%

Z大充電電流

0.25C10A

充電限壓

充電使用

2.4V/12V18mV/

浮充使用

2.25   V/12V18mV/





4、技術優勢

1、綠色環保:特種合金作極板材料,和環境友好;膠體電池采用了膠體電解質,即使電池殼破裂也沒有電液泄漏,增加了電池的環境安全性。

2、采用高錫稀土多元合金,增加極板的耐腐蝕性,內阻小,具有較高的放電效率和較強的高倍率放電性能。

3、采用特殊的進口鉛膏添加劑,自放電率低,耐深放電和較強的容量恢複能力。

4、采用高溫高濕固化工藝,穩定鉛膏和板柵的PAM界麵結構,提高電池的均衡一致性。

5、采用進口德國瓦克公司生產的納米氣相二氧化矽製作的膠體電解質,無分層失水慢延緩極板腐蝕速率,設計壽命大於20年。

6、專利膠體極板和膏技術,保證了極板的大電流循環使用壽命。

5、產品特點

儲能係列閥控式密封膠體蓄電池基本特性

1.1  儲能係列閥控式密封膠體蓄電池采用特殊的AGM(超細玻璃棉)隔板,富液式設計,由於隔板本身有微孔通道,電池在充電過程中,正極上產生的氧氣可以順利的通過隔板到達負極,與負極活性物質反應並還原成水,從而實現了氣體再化合,同時選用無銻鉛鈣多元特種合金作鑄造電池板柵材料,抑製了氫氣的析出,達到基本不失水的目的.所以在電池的整個使用壽命期間無需加酸和加水維護。

1.2  電池密封反應效率在99%以上,在使用中無酸霧溢出,不腐蝕設備,可隨設備安裝和使用。

1.3  電池自放電率低,通過優化合金配方,合理的正負活性物質比例和采用超純的原輔材料,清潔有序的工作環境,使得電池每月的自放電率≤3%。

1.4  采用密封式設計可在任意狀態放置使用。

1.5  采用緊裝配技術結構緊湊,耐震動性好,比能量高,內阻小,充電接收能力好。

使用壽命長

2.1  正板柵采用高錫低鈣特種多元合金,其晶核分布比普通的鉛鈣合金更均勻,晶粒間結合致密,減少了晶界腐蝕,提高了極板耐腐性能。

2.2  特殊的子母筋條板柵設計結構,使得板柵上電流分布更為均勻合理。

2.3  正極板采用高溫高濕的先進固化工藝,形成更多利於壽命的四堿式硫酸鉛結構。

2.4  電解液采用多元混合納米材料混合技術,在電池內部各部分分布均勻,不存在酸液分層,消除了電池在使用過程中的濃差極化現象,使得AGM隔板保持原有的彈性,從而保持了極群的緊裝配,正負活性物質采用特殊添加劑,延緩了電液幹枯和板柵腐蝕。

結合上述特點:電池設計壽命為20年,正常浮充使用壽命達15年以上。

密封技術可靠

3.1  安全閥采用迷宮式雙層防爆濾酸液閥體結構,當電池內部壓力達到一定值時,安全閥自動開啟泄壓,當壓力恢複到正常值時自動關閉,安全閥上的濾酸裝置防止了電池在充電過程中的排氣酸霧逸出,並可防止外部明火引入電池內部引起電池爆炸。

3.2  蓄電池端子采用多層極柱膠密封技術,保證了電池極柱在整個使用壽命周期內密封的可靠性。

3.3  特殊的多元混合納米材料混合技術電解液保證了即使蓄電池殼體破裂也不會有遊離酸溢出。

性能均勻性好

為了保證蓄電池的容量、浮充電壓的均勻一致性,儲能係列電池在整個極板、裝配、化成和出廠生產和檢驗中除做到細致、認真外各工序還增加了產品均一性檢測,使得同批次蓄電池出廠開路電壓差控製在±10mv之內,內阻差控製在1mΩ之內,保證電池質量的均一性。

5 連接方便

電池之間采用鍍錫銅芯多股軟電纜短線或鍍錫銅排與電池銅極柱端子連接,連接方便,壓降小,可有效防止電池間外部短路。

6   適用溫度範圍廣

    特殊的膠體電解液配方、特殊的電池設計結構和專用活性特質配方,使得蓄電池具有良好的高低溫充放電性能,蓄電池使用溫度範圍寬,可在-30℃~50℃環境下正常工作,推薦在25℃±5℃環境下使用更能延長電池使用壽命。

6、技術性能

1、蓄電池組按規定的試驗方法,10h率容量應在第一次充放電循環時不低於0.95C10,第五次循環應達到C10,放電終止電壓為1.8V/單體。

2、公司提供蓄電池接線板及其附件(當地震烈度超過7度時,應提供抗震型安裝支架或框體)。

3、蓄電池間接線板、終端接頭應該采用導電性能優良的材料,並具有防腐蝕措施。

       蓄電池槽、蓋、安全閥,極柱封口劑等材料應具有阻燃性。

4、蓄電池采用全密封防泄露結構,外殼無異常變形、裂紋及汙跡,上蓋及端子無損傷,正常工作時無酸霧逸出。

5、蓄電池極性正確,正負極性端子有明顯標誌,便於連接,極板厚度應與使用壽命相適應。

6、蓄電池使用期間安全閥自動開啟閉合,開閥壓力應在30KPa—40KPa範圍內,閉閥壓力應≥15KPa範圍。

7、二個蓄電池之間連接條的壓降,3I10時不超過8mV。

8、電池組間互連接線應絕緣,終端電池應提供外接銅芯電纜至直流屏的接線板。

9、蓄電池在大電流放電後,極柱不應熔斷,其外觀不得出現異常。

10、蓄電池封置90天後,其荷電保持能力不低於94﹪。

11、蓄電池的密封反應率不低於99﹪。

12、蓄電池具有很強的耐過充能力和過充壽命。以0.3 I10電流連續充電16h後,外觀應無明顯變形及滲液。

13、蓄電池自放電率每月不大於3﹪。

14、蓄電池在-30℃和65℃時封口劑無裂紋及溢流。

15、製造廠提供的蓄電池內阻值,應與實際測試的蓄電池內阻值一致。

蓄電池特性曲線如下:

(1). 蓄電池放電曲線

10小時率(0.1CA)、5小時率(0.17CA)、3小時率(0.25CA)放電終止電壓為:1.8V/cell;1小時率(0.58CA)放電終止電壓為:1.75V/cell。

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(2). 充電曲線

蓄電池要求采用恒壓限流的充電方式,充電電壓在2.23±0.02V/cell範圍內,充電設備必須保持恒定功能且穩壓精度小於1%,充電瞬間的Z大電流不超過0.25C10A

微信截圖_20190711084616.png

1.3集裝箱

 

根據項目要求,同時考慮電池堆的成組方式、集裝箱內輔助係統的設計、安裝以及日常巡視和檢修等各方麵,選用20英尺標準集裝箱。外部尺寸:6192*2438*2591mm 。

每個標準20尺集裝箱內配備48KWh膠體電池成套裝置,即標準20尺集裝箱以48MWh成套設備為單位向購買方提供。集裝箱的主要任務是將電池、環境監控、通訊等設備有機的集成到1個標準的單元中,該標準單元擁有自己獨立的供電係統、溫度控製係統、隔熱係統、阻燃係統、火災報警係統、電氣聯鎖係統、機械聯鎖係統、安全逃生係統、應急係統、消防係統等自動控製和安全保障係統。

     集裝箱中的走線全部為內走線,除了膠體電池(安裝在電池支架上)落地安裝外,箱體采用動力配電箱整合防雷器/斷路器/漏電保護開關等設備,配電箱采用壁掛式安裝方式。

集裝箱儲能係統集裝箱儲能係統

                 圖1.1 集裝箱儲能項目外型圖

1.1      集裝箱規格與基本要求

1.1.1 集裝箱機械接口特性

   集裝箱可滿足吊車安裝的基本安裝要求,采用提供螺栓安裝和焊接兩種固定方式。螺栓固定點和焊接點與整個集裝箱的非功能性導電導體(集裝箱金屬外殼等)可靠連通,同時,以銅排的形式向用戶提供2個符合電力標準要求的接地點。集裝箱的防護等級為IP54。

 

1.1.2 集裝箱電氣接口特性

集裝箱內設備供電通過儲能雙向逆變器(PCS)配套的隔離變壓器380V側引接一路至集裝箱。集裝箱一次電路電氣輸出接口為儲能雙向逆變器(以下簡稱PCS)的直流、能源管理係統接口、PCS隔離變壓器動力電源引入、監控係統等。進出線方式為下進下出。凡涉及和其它設備的連接電纜及接線工作不在本投標方的供貨責任範圍,投標方參與現場指導安裝工作。

集裝箱內置一套集中壁掛式動力配電箱,動力配電箱可配合加熱係統、消防係統、監控係統及其他係統提供電力供給。動力配電箱輸入側應配置一套三相五線TN-S供電係統向集裝箱內的負載供電。

1.1.3 集裝箱通訊接口特性

用集裝箱采用統一的對外通信接口,包含1個RS485(Modbus RTU)接口和一個工業以太網接口,並具備擴展功能。

通信接口的型式、性能和技術指標如下:

1)RS485:接口采用標準RS485電氣規範接口。規約采用Modbus RTU 模式;物理層通訊口采用RS485,采用屏蔽雙絞線做通訊介質;通訊口鏈路波特率可選用2400、4800、9600和19200,缺省選用9600;鏈路傳輸模式為1主多從半雙工。BMS做主機,PCS做從機。

2)以太網:接口采用RJ-45端口,10/100Base-T。通信規約文本采用標準MODBUS TCP/IP協議;BMS為服務器,SCADA監控後台為客戶端,服務端口號為502;BMS啟動後需要在502建立服務偵聽,監控後台根據需要與BMS建立連接或斷開連接。

1.1.4 係統設計方案

1.1.4.1 接地方案

本次集裝箱提供接地銅排。接地銅排可與整個集裝箱的非功能性導電導體(正常情況下不帶電的集裝箱金屬外殼等)可靠聯通,同時,集裝箱以銅排的形式向用戶提供2個符合Z嚴格電力標準要求的接地點,向用戶提供的接地點必須與整個集裝箱的非功能性導電導體形成可靠的等電位連接,接地點位於集裝箱的對角線位置。非功能性導電導體接地點

參考圖1.2

image.png 

圖1.2 接地銅排局部視圖

1.1.4.2防雷係統

 

在線路上安裝有防浪湧保護模塊,並帶有輔助報警開關,一旦發生雷擊可通過監控平台發出對外報警信號。 監控係統實時監測防雷器信號,一旦發生報警,建議係統自動切換到相應的監控界麵,同時產生報警事件及有相應的處理提示。

 

防雷係統通過接地扁鋼或接地圓鋼連接至集裝箱給用戶提供的不少於2個的接地銅排上,接地係統中導體的有效截麵積不小於250mm²。

1.1.4.3 照明係統設計

可實現對集裝箱內照明燈光的控製,管理人員既可在現場用手動開關進行控製,也可利用遙控開關對照明設備進行遙控控製。另外,當整套係統斷電時,可通過啟動緊急電源實現係統供電,照明係統具有防暴功能,為集裝箱內部的監控提供一個良好的照明環境。

1.1.4.4 溫濕檢測係統設計

集裝箱內部環境溫濕度對設備正常運行有重要影響。因此設計在集裝箱的各個重要部位,安裝溫濕度傳感器,實時監測集裝箱內的溫度和濕度值,一旦發現異常立即啟動報警。

通過在集裝箱重要部位安裝溫濕度傳感器對環境溫濕度實現監測,既可在溫濕度傳感器表麵實時看到當前的溫度和濕度數值,亦可通過電池管理係統將數據上傳遠程監控平台,進行溫濕度的遠程實時監測。

1.1.4.5 報警係統設計

係統具有報警係統,通過在特殊位置安裝一報警燈,能夠為外界提供比較明顯的信息,從而起到預警作用。其報警主要反映為集裝箱內部的煙霧報警、滅火器啟動報警和雷擊報警。亦可通過電池管理係統將數據上傳遠程監控平台,進行遠程報警監測。

image.png

         1.3 集裝箱報警器圖


1.1.4.6 消防係統

消防係統由煙感探測器、溫度探測器、聲光報警器、手動滅火按鈕和超細幹粉儲存器組成。滅火裝置選用超細幹粉滅火裝置進行全淹沒保護,在溫度達到報警值時,通過聲光報警器提醒工作人員實現手動滅火;同時在煙霧濃度達到報警值時,可以通過手動啟動器進行手動滅火。

1.1.4.7 隔熱阻燃係統

本集裝箱設計采用高品質隔熱阻燃係統,全天候應對使用現場的各種情況。

隔熱材料選型規格如下:

生產廠家

規格型號

材料

厚度

存儲溫度

運行溫度

熱阻係數

集裝箱

厚度80mm

岩棉夾芯板

80mm

-30~+80

-30~+80

0.044W/in.K

絕緣等級

阻燃等級



數量

大於5KV

A



140m2

 

1.1.4.8電氣連鎖係統

集裝箱內配置煙霧傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器等安全設備,煙霧傳感器和溫度傳感器和係統的控製開關形成電氣連鎖,一旦檢測到故障,集裝箱通過聲光報警和遠程通信的方式通知用戶,同時,切掉正在運行的電池成套設備;濕度傳感器檢測到集裝箱內的濕度不滿足要求時,電池成套設備應采取有效措施使室內濕度滿足工作要求。

1.1.4.9機械連鎖係統

集裝箱在室外露天條件下不會被偷盜者打開,可保證在偷盜者試圖打開集裝箱時產生威脅性報警信號,同時,通過遠程通信方式向後台報警,該報警功能也可由用戶手動屏蔽。

1.1.4.10安全逃生及應急係統

集裝箱內有明確的安全逃生通道標示。一旦發生危險,人員可以根據安全標示迅速逃離現場,並且可手動控製報警係統通知用戶和手動切掉正在運行的成套電池設備。

image.png

                             圖1.5 集裝箱消防逃生報示意圖


1.2      集裝箱基本參數

1.2.1 環境適應性

本集裝箱具備良好的防腐、防火、防水、防塵(防風沙)、防震、防紫外線、防盜等功能,可保證集裝箱25年內不會因腐蝕、防火、防水、防塵和紫外線等因素出現故障。其中,防腐功能能保證25年內集裝箱的外觀、機械強度、腐蝕程度等滿足實際使用的要求;防火功能保證集裝箱外殼結構、隔熱保溫材料、內外部裝飾材料等全部使用阻燃材料;防水功能能保證箱體頂部不積水、不滲水、不漏水,箱體側麵不進雨,箱體底部不滲水;防塵(防風沙)功能能保證在集裝箱的進、出風口和設備的進風口加裝可方便更換的標準通風過濾網,同時,在遭遇大風揚沙電氣時可以有效阻止灰塵進入集裝箱內部;所選用的防風沙網可過濾10微米以上的顆粒,可達到IP54防塵等級,可有效保證集裝箱防塵(防風沙)功能的長期有效性;集裝箱及其內部設備的機械強度滿足要求,不會出現變形、功能異常、震動後不運行等故障;防紫外線功能可保證集裝箱內外材料的性質不會因為紫外線的照射發生劣化、不會吸收紫外線的熱量等;防盜功能可保證集裝箱在室外露天條件下不會被偷盜者打開,可保證在偷盜者試圖打開集裝箱時產生威脅性報警信號,同時,通過遠程通信方式向後台報警,該報警功能應可以由用戶屏蔽。






 




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