山東優(yōu)威能源有限公司
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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系統(tǒng)方案，該系統(tǒng)具有節(jié)約占地的優(yōu)勢。方案采用PCS儲能系統(tǒng)構成充放電循環(huán)系統(tǒng)結構。系統(tǒng)配置一臺8KW PCS負責系統(tǒng)的充放電管理工作，配備48只2V500AH蓄電池，合計儲能容量48kwH。系統(tǒng)安裝在集裝箱內。
一、主要設備技術參數(shù)
本系統(tǒng)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(xiàn)能量的儲能與輸出的調節(jié)。
1.1儲能變流器
直流側
工作電壓范圍：500~800V
最大直流功率：110kW
最大直流電流：220A
交流側
額定功率：8kW
最大交流功率：110kVA
最大交流電流：159A
最大總諧波失真：<3%（額定功率時）
額定電網電壓：400V
允許電網電壓范圍：310~450V
額定電網頻率：50Hz/60Hz
允許電網頻率范圍：45~55Hz/55~65Hz
額定功率因數(shù)：>0.99
隔離變壓器：具備
功率因數(shù)可調范圍：0.9（超前）~0.9（滯后）
獨立逆變電壓范圍：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范圍：10%以內（電阻負載0?100%）
效率
最大效率：97.3%
常規(guī)數(shù)據(jù)
尺寸（寬×高×深）：806×1884×636mm
重量：750kg
運行溫度范圍：-30~+55℃
停機自耗電：<40W
冷卻方式：溫控強制風冷
防護等級：IP21
相對濕度：0~95%，無冷凝
最高海拔：6000m（＞4000m需降額）
顯示屏：觸摸屏
調度通訊方式：RS485、Ethernet
BMS通訊方式：RS485、CAN
通信協(xié)議：IEC104/Modbus TCP /Modbus RTU
證書：CGC、TüV
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。
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 | |||||
長 | 寬 | 高 | 總高 | |||||||
GFM500-2 | 500 | 166 | 172 | 508 | 365 | 33 | 3 | 20 | ||
本系列蓄電池適用于儲能、UPS不間斷電源、通信、電力、船舶及軍事等工業(yè)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。
本系列蓄電池執(zhí)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》。
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％ | ||
最大充電電流 | 0.25C10（A） | ||
充電限壓 | 充電使用 | 2.4V/12V－18mV/℃ | |
浮充使用 | 2.25 V/12V－18mV/℃ | ||
1、綠色環(huán)保：特種合金作極板材料，和環(huán)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(huán)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復能力。
4、采用高溫高濕固化工藝，穩(wěn)定鉛膏和板柵的PAM界面結構，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硅制作的膠體電解質，無分層失水慢延緩極板腐蝕速率，設計壽命大于20年。
6、zhuanli膠體極板和膏技術，保證了極板的大電流循環(huán)使用壽命。
1 儲能系列閥控式密封膠體蓄電池基本特性
1.1 儲能系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,由于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并還原成水,從而實現(xiàn)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,抑制了氫氣的析出,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(yōu)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(huán)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(tài)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。
2 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，形成更多利于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(xiàn)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，延緩了電液干枯和板柵腐蝕。
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。
3 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，當壓力恢復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，并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游離酸溢出。
4 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，儲能系列電池在整個極板、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制在±10mv之內，內阻差控制在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 適用溫度范圍廣
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，蓄電池使用溫度范圍寬，可在-30℃~50℃環(huán)境下正常工作，推薦在25℃±5℃環(huán)境下使用更能延長電池使用壽命。
1、蓄電池組按規(guī)定的試驗方法，10h率容量應在第一次充放電循環(huán)時不低于0.95C10，第五次循環(huán)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?shù)卣鹆叶瘸^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(yōu)良的材料，并具有防腐蝕措施。
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、裂紋及污跡，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志，便于連接，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范圍內,閉閥壓力應≥15KPa范圍。
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后，極柱不應熔斷，其外觀不得出現(xiàn)異常。
10、蓄電池封置90天后，其荷電保持能力不低于94﹪。
11、蓄電池的密封反應率不低于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(xù)充電16h后，外觀應無明顯變形及滲液。
13、蓄電池自放電率每月不大于3﹪。
14、蓄電池在－30℃和65℃時封口劑無裂紋及溢流。
15、制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。
(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范圍內，充電設備必須保持恒定功能且穩(wěn)壓精度小于1%，充電瞬間的最大電流不超過0.25C10A
1.3集裝箱
根據(jù)項目要求，同時考慮電池堆的成組方式、集裝箱內輔助系統(tǒng)的設計、安裝以及日常巡視和檢修等各方面，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(huán)境監(jiān)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系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、隔熱系統(tǒng)、阻燃系統(tǒng)、火災報警系統(tǒng)、電氣聯(lián)鎖系統(tǒng)、機械聯(lián)鎖系統(tǒng)、安全逃生系統(tǒng)、應急系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等自動控制和安全保障系統(tǒng)。
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。
圖1.1 集裝箱儲能項目外型圖
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。
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、能源管理系統(tǒng)接口、PCS隔離變壓器動力電源引入、監(jiān)控系統(tǒng)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范圍，投標方參與現(xiàn)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系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)及其他系統(tǒng)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供電系統(tǒng)向集裝箱內的負載供電。
用集裝箱采用統(tǒng)一的對外通信接口，包含1個RS485（Modbus RTU）接口和一個工業(yè)以太網接口，并具備擴展功能。
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(guī)范接口。規(guī)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(guī)約文本采用標準MODBUS TCP/IP協(xié)議；BMS為服務器，SCADA監(jiān)控后臺為客戶端，服務端口號為502；BMS啟動后需要在502建立服務偵聽，監(jiān)控后臺根據(jù)需要與BMS建立連接或斷開連接。
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(lián)通，同時，集裝箱以銅排的形式向用戶提供2個符合最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，接地點位于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
圖1.2 接地銅排局部視圖
1.1.4.2防雷系統(tǒng)
在線路上安裝有防浪涌保護模塊，并帶有輔助報警開關，一旦發(fā)生雷擊可通過監(jiān)控平臺發(fā)出對外報警信號。 監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)測防雷器信號，一旦發(fā)生報警，建議系統(tǒng)自動切換到相應的監(jiān)控界面，同時產生報警事件及有相應的處理提示。
防雷系統(tǒng)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于2個的接地銅排上，接地系統(tǒng)中導體的有效截面積不小于250mm2。
1.1.4.3 照明系統(tǒng)設計
可實現(xiàn)對集裝箱內照明燈光的控制，管理人員既可在現(xiàn)場用手動開關進行控制，也可利用遙控開關對照明設備進行遙控控制。另外，當整套系統(tǒng)斷電時，可通過啟動緊急電源實現(xiàn)系統(tǒng)供電，照明系統(tǒng)具有防暴功能，為集裝箱內部的監(jiān)控提供一個良好的照明環(huán)境。
1.1.4.4 溫濕檢測系統(tǒng)設計
集裝箱內部環(huán)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(jiān)測集裝箱內的溫度和濕度值，一旦發(fā)現(xiàn)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(huán)境溫濕度實現(xiàn)監(jiān)測，既可在溫濕度傳感器表面實時看到當前的溫度和濕度數(shù)值，亦可通過電池管理系統(tǒng)將數(shù)據(jù)上傳遠程監(jiān)控平臺，進行溫濕度的遠程實時監(jiān)測。
1.1.4.5 報警系統(tǒng)設計
系統(tǒng)具有報警系統(tǒng)，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。亦可通過電池管理系統(tǒng)將數(shù)據(jù)上傳遠程監(jiān)控平臺，進行遠程報警監(jiān)測。
圖1.3 集裝箱報警器圖
1.1.4.6 消防系統(tǒng)
消防系統(tǒng)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干粉儲存器組成。滅火裝置選用超細干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(xiàn)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 隔熱阻燃系統(tǒng)
本集裝箱設計采用高品質隔熱阻燃系統(tǒng)，全天候應對使用現(xiàn)場的各種情況。
隔熱材料選型規(guī)格如下：
生產廠家 | 規(guī)格型號 | 材料 | 厚度 | 存儲溫度 | 運行溫度 | 熱阻系數(shù) |
集裝箱 | 厚度80mm | 巖棉夾芯板 | 80mm | -30℃~+80℃ | -30℃~+80℃ | ≤0.044W/in.K |
絕緣等級 | 阻燃等級 | 數(shù)量 | ||||
大于5KV | A | 約140m2 | ||||
1.1.4.8電氣連鎖系統(tǒng)
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系統(tǒng)的控制開關形成電氣連鎖，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機械連鎖系統(tǒng)
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后臺報警，該報警功能也可由用戶手動屏蔽。
1.1.4.10安全逃生及應急系統(tǒng)
集裝箱內有明確的安全逃生通道標示。一旦發(fā)生危險，人員可以根據(jù)安全標示迅速逃離現(xiàn)場，并且可手動控制報警系統(tǒng)通知用戶和手動切掉正在運行的成套電池設備。
圖1.5 集裝箱消防逃生報示意圖
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(xiàn)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，箱體側面不進雨，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(xiàn)變形、功能異常、震動后不運行等故障；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(fā)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后臺報警，該報警功能應可以由用戶屏蔽。
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