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關于MW級集裝箱式電池儲能系統的研究現狀與應用探究

2024-7-26  閱讀(487)

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一、引言
在當今能源領域,MW 級集裝箱式電池儲能系統正逐漸成為關鍵的組成部分,為能源的存儲和高效利用提供了創新的解決方案。
二、MW 級集裝箱式電池儲能系統的概述
MW 級集裝箱式電池儲能系統是將大量電池集成在標準的集裝箱中,形成一個具有高能量存儲和輸出能力的整體單元。它通常包括電池模組、電池管理系統(BMS)、功率轉換系統(PCS)、熱管理系統、消防系統以及監控系統等。
三、工作原理
通過電池模組存儲電能,當需要釋放電能時,經過 PCS 將直流電轉換為交流電輸出。BMS 實時監測電池的狀態,如電壓、電流、溫度和剩余電量(SOC)等,以確保電池的安全和高效運行。熱管理系統則負責控制電池的工作溫度,防止過熱或過冷影響性能和壽命。
四、優勢
  1. 靈活性和可擴展性
    • 可以根據需求靈活組合多個集裝箱,實現不同規模的儲能容量。

    • 例如,在一個儲能項目初期,可以先部署少量集裝箱,隨著需求增長再逐步增加。

  2. 快速部署
    • 由于采用標準化的集裝箱設計,能夠在短時間內完成安裝和調試。

    • 比如在應對緊急電力需求時,能夠迅速投入使用。

  3. 易于運輸和移動
    • 可以通過卡車、船舶等運輸工具方便地運輸到不同地點。

    • 這使得其能夠適應不同的應用場景,如臨時電力供應或偏遠地區的儲能需求。

五、應用領域
  1. 電網輔助服務
    • 參與調峰、調頻,提高電網的穩定性和可靠性。

    • 比如在用電低谷時存儲電能,高峰時釋放,平衡電網負荷。

  2. 可再生能源整合
    • 平滑可再生能源的輸出波動,提高其并網比例。

    • 像太陽能和風能發電不穩定時,儲能系統能夠儲存多余能量并在需要時釋放。

  3. 工商業用戶
    • 幫助企業實現削峰填谷,降低用電成本。

    • 例如工廠在電價低谷時充電,高峰時放電,節省電費支出。

六、面臨的挑戰
  1. 成本
    • 包括電池成本、系統集成成本和維護成本等,目前仍然較高。

  2. 電池壽命和性能衰減
    • 長期循環使用可能導致電池性能下降,影響系統的整體效率和壽命。

  3. 安全問題
    • 電池的熱失控、火災等安全隱患需要高度重視和有效防范。

 

七、安科瑞Acrel-2000ES儲能能量管理系統概述

7.1概述

安科瑞Acrel-2000ES儲能能量管理系統,專門針對工商業儲能柜、儲能集裝箱研發的一款儲能EMS,具有完善的儲能監控與管理功能,涵蓋了儲能系統設備(PCS、BMS、電表、消防、空調等)的詳細信息,實現了數據采集、數據處理、數據存儲、數據查詢與分析、可視化監控、報警管理、統計報表等功能。在高級應用上支持能量調度,具備計劃曲線、削峰填谷、需量控制、防逆流等控制功能。

7.2接入設備

Acrel-2000ES,具備多種接口,多種協議對接的能力,支持多種設備接入。

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7.3系統功能

7.3.1實時監測

系統人機界面友好,能夠顯示儲能柜的運行狀態,實時監測PCS、BMS以及環境參數信息,如電參量、溫度、濕度等。實時顯示有關故障、告警、收益等信息。

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7.3.2設備監控

系統能夠實時監測PCS、BMS、電表、空調、消防、除濕機等設備的運行狀態及運行模式。

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PCS監控:滿足儲能變流器的參數與限值設置;運行模式設置;實現儲能變流器交直流側電壓、電流、功率及充放電量參數的采集與展示;實現PCS通訊狀態、啟停狀態、開關狀態、異常告警等狀態監測。

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BMS監控:滿足電池管理系統的參數與限值設置;實現儲能電池的電芯、電池簇的溫度、

電壓、電流的監測;實現電池充放電狀態、電壓、電流及溫度異常狀態的告警。

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空調監控:滿足環境溫度的監測,可根據設置的閾值進行空調溫度的聯動調節,并實時監測空調的運行狀態及溫濕度數據,以曲線形式進行展示。

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UPS監控:滿足UPS的運行狀態及相關電參量監測。

7.3.3曲線報表

系統能夠對PCS充放電功率曲線、SOC變換曲線、及電壓、電流、溫度等歷史曲線的查詢與展示。

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7.3.4策略配置

滿足儲能系統設備參數的配置、電價參數與時段的設置、控制策略的選擇。目前支持的控制策略包含計劃曲線、削峰填谷、需量控制等。

 

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7.3.5實時報警

儲能能量管理系統具有實時告警功能,系統能夠對儲能充放電越限、溫度越限、設備故障或通信故障等事件發出告警。

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7.3.6事件查詢統計

儲能能量管理系統能夠對遙信變位,溫濕度、電壓越限等事件記錄進行存儲和管理,方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯,查詢統計、事故分析。

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7.3.7遙控操作

可以通過每個設備下面的紅色按鈕對PCS、風機、除濕機、空調控制器、照明等設備進行相應的控制,但是當設備未通信上時,控制按鈕會顯示無效狀態。

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7.3.8用戶權限管理

儲能能量管理系統為保障系統安全穩定運行,設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作(如遙控的操作,數據庫修改等)。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限,為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

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7.3.9安科瑞配套產品

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八、結論

綜上所述,MW級集裝箱電池儲能系統在電力系統領域的確具有*高的應用研究價值。本文給出了1套用于實現電池模塊溫度控制的設計方法,希望對領域研究有所借鑒。

參考文獻:

[1]帥昌俊.液冷集裝箱式儲能系統設計開發研究[J].河南科技

[2]孫鳳雙.2MW集裝箱式儲能升壓變一體機系統的設計[J].上海電氣技術

[3]田剛領,張柳麗,牛哲薈,等.集裝箱式儲能系統熱管理設計[J].電源技術

[4]白亞平,牛哲薈,趙佩宏,等.集裝箱式儲能系統電池成組技術研究[J].河南科技

[5]羅軍,田剛領,張柳麗,等.集裝箱式儲能系統溫度特性研究[J].電器與能效管理技術

[6]游峰,錢艷婷,梁嘉,等.MW級集裝箱式電池儲能系統研究[J].電源技術

[7]李相俊,王上行,惠東.電池儲能系統運行控制與應用方法綜述及展望[J].電網技術

[8]張子峰,王林,陳東紅,等.集裝箱儲能系統散熱及抗震性研究[J].儲能科學與技術

[9]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.5版.

[10]魯統文.MW級集裝箱式電池儲能系統的研究現狀與應用探究

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