锂电池直流微网平台项目与多组并联电池管理系统解决方案.docx

10KW1h锂电池直流微网平台项目技术方案20xx年8月1概述2技术方案介绍3其他要求4设备、技术文件和图纸交付、安装调试进度5技术服务1概述微网是新能源实验室的重要组成部分，也是实验室开展新能源发电技术、能源存储和转换技术、微网控制保护技术的试验研究平台和载体。新能源微网目前主要包括以下几个部分，双向逆变器（PCS）、磷酸铁锂电池、电池管理系统（BMS）、后台监控、电池柜、控制柜、电池和管理系统安装和调试。整个系统安全、可靠，储能部分是后台的一个子系统，在后台系统的指令下储能系统能很好的实现对电池的管理，包括电池的电压、电流、温度采集、容量诊断SOC、电池健康状况预估SOH,电池的均衡等工作，同时能将电池的各种状态、报警等信息及时上传给后台，系统具有开展科学实验的功效，可向公众展示并宣传利用新能源资源的效果。2技术方案介绍上海电器科学研究院企业内要设计一款直流微网实验平台，要求存储能量WKWh;工作额定电压是220V,电压范围185V-260V,系统设计总容量：12.3KWh；储能系统包括储能磷酸铁锂电池、电池管理系统（BMS）,和储能电池屏柜。1、储能电池根据系统要求可配置满足需求的锂电池型号、数量、成组方式等。使用时需遵守浅充浅放的原则，以有效延长电池的使用寿命，设计时配置-定的能量冗余度。2、储能电池柜储能电池柜用于存放电池和电池管理系统、规范电线电缆排布、保护设备等。采用模块化分组分层设计，使储能电池系统美观可靠。3、电池管理系统电池管理系统能够完成以下功能，有助于提高电池组的使用寿命：电池电压、电流和温度监控，避免过充、过放、过压、欠压、过温等问题的发生；能量均衡管理，克服电池间的一致性差异，延长电池组使用寿命，提高电池组最大可充电和可放电容量。本方案从锂电池储能系统所有设备的组成、安装、设备调试、系统调试等进行介绍和说明。锂电池储能系统配有电池管理系统BMS并与微网监控保护系统协调、配合，接受微网监控系统的运行调度。电池管理系统对储能系统进行电池层的监控和管理，完成对储能电池的电压、电流、电池环境温度、SSOH参数的实时监控和计算，并将数据上传至微网监控系统，具备电池运行工况的实时监控和紧急情况的报警和保护功能；锂电池储能系统中储能电池、电池管理系统(BMS)等主要设备以及设备的主要元器件模块化；2.1 微网储能部分介绍2.1.1 微网系统架构锂电池储能系统是微网系统的一部分，它由磷酸铁锂电池、总控制器单元(ESMU)锂电池管理系统单元(ESBMS)系统组端控制和管理单元(ESGU)组成。微网试验平台项目是10KW1小时，即10KWH,考虑储能电池损耗及直流侧损耗，系统需要配置12KW1小时容量，系统方案组成如下：由一组10KW1h的电池接入台IoKW的DC/DC,采用单体3.2V55Ah的锂电池70节串联；系统直流侧容量为70?3.2V?55Ah=12.3Kwh;电池组实际应用电压范围：70节？2.7=189V,70节？3.65V=255V;符合DC/DC220V的要求。储能系统主要由三个部分组成，磷酸铁锂电池作为储能单元，采用带主动无损均衡的BMS电池管理系统(均衡电流2A)、采用专业DC/DC作为转换单元；1、锂电池储能系统接入母线，电网根据峰谷特性，在谷段对电池进行充电，将多余电能储存起来，在峰段将能量回馈给电网；2、 风光发电系统可以根据微网系统控制选择接入母线；接入母线时，可以将风光能量储存起来，真正实现了？负荷调节、配合新能源接入、弥补线损、功率补偿、提高电能质量，也可以实现孤网运行功能：3、 电池管理系统BMS通过网络将电池信息上传给后台，并接受后台的指令实现对电池的一些操作。BMS主控单元ESMU(DJX)和BMS采集均衡单元(ESBMM)之间通过RS485或CAN通信。ESBMM实现对电池信息的实时采集和运算，并将信息上传给ESMU(DJX)统一管理，由ESMU(DJX)实现对后台的数据传输和对整个BMS的控制。4、 磷酸铁锂电池组充电结束处于备用状态，可由后台统一控制回馈电网。2.1.2系统功能特点锂电池储能系统（电站）主要由储能单元（BATTERY）、电池管理系统（BMS）组成。系统主要模块功能特点如下：1、储能电池特点：磷酸铁锂电池具备高安全性、长循环寿命、合理材料价格、高体积能量比和质量能量比等综合指标，综合性能在实际运用上显著优于钻酸锂、镒酸锂、铅酸等三种常见电池；2、电池管理系统（BMS）特点：实现信号高精度的采集，实现单体电压、温度、电池组端电压、电流等的采集，实现锂电池组的均衡管理、均衡策略，电池容量和健康诊断（SoC/SOH）计算；自主研发，支持功能扩展和定制服务；3、集中控制器（ESMU）特点：由高性能的32位双核（MCU+DSP）处理器组建平台，自带7寸TFT触摸液晶显示，运行嵌入式Linux多任务操作系统，能实时将锂电池储能系统数据上传后台管理，并能接受后台的监控：自主研发，支持功能扩展和定制服务；4、通讯协议特点：BMS和微网中央控制系统的通信方式采用ModbUSTCP,接口为RS-485,和PCS的通讯方式采用ModbusTCP；5、电池系统单元与PCS、中央控制系统间具备通信控制接口，能够协调运行保障电池系统单元运行安全。2.1.3系统技术指标序号内容和服务额定参数参数范围备注1锂电池储能系统容量WkwhIokWh12kwh2锂电池储能系统并网最大输出功率30KW（详见PCS规格书）详见PCS规格书3锂电池储能系统直流侧电压电池组额定电压220VDCDC185V26OV电池组实际189V255V4允许电网频率50Hz4751.5HZ5储能转换效率93%92%96.5%6交流接线方式三相四线制7储能系统通讯协议ModbusRS4852.1.2 系统功能特点锂电池储能系统（电站）主要由储能单元（BATTERY）,电池管理系统（BMS）组成。系统主要模块功能特点如下：1、储能电池特点：磷酸铁锂电池具备高安全性、长循环寿命、合理材料价格、高体积能量比和质量能量比等综合指标，综合性能在实际运用上显著优于钻酸锂、钵酸锂、铅酸等三种常见电池；2、电池管理系统（BMS）特点：实现信号高精度的采集，实现单体电压、温度、电池组端电压、电流等的采集，实现锂电池组的均衡管理、均衡策略，电池容量和健康诊断（SOC/SOH）计算；自主研发，支持功能扩展和定制服务；3、集中控制器（ESMU）特点：由高性能的32位双核（MCU+DSP）处理器组建平台，自带7寸TFT触摸液晶显示，运行嵌入式Linux多任务操作系统，能实时将锂电池储能系统数据上传后台管理，并能接受后台的监控；自主研发，支持功能扩展和定制服务；4、通讯协议特点：BMS和微网中央控制系统的通信方式采用MOdbUSTCP,接II为RS-485,和PCS的通讯方式采用ModbusTCP；5、电池系统单元与PCS、中央控制系统间具备通信控制接口，能够协调运行保障电池系统单元运行安全。2.1.3 系统技术指标序号内容和服务额定参数参数范围备注1锂电池储能系统容量WkwhIOkWhT2kwh锂电池储能系统并网30KW2（详见PCS规格详见PCS规格书最大输出功率书）DC/DC:185V-263锂电池储能系统直流电池组额定电压OV侧电压220V电池组实际189V-255V4允许电网频率50Hz4751.5HZ5储能转换效率93%92%96.5%6交流接线方式三相四线制7储能系统通讯协议ModbusRS485序号项目参数说明备注1.标称容量55Ah(>0.3C放电2.最小55Ah0.3C放电3.标称电压3.2V4.内阻<1m5.充电（恒流恒压CC-CV）最大充电电流1C充电上限电压3.65V6.雌最大放电电流2C可根据客户需求进彳而殳计放电终止电压2.5V7.充电时间标准充电2h参考值快速充电1h8.推荐SOC使用窗口SOC:10%90%9.工作温度充电0?C45?C放电-20?C55?C10.贮存温度短期（1个月内）-20?C45?C长期（1在内）-20?C20?C11.储存湿度<70%12.电池重量约2kg序项目参数说明备注号1.标称容量55Ah03C放电2.最小容量55Ah0.3C放电3.领电压3.2V4.内阻<1m5.充电（恒流恒压CC-CV）最大充电电流充电上限电压1C3.65V6.放电最大放电电流2C可根据客户需求进行设计放电终止电压2.5V7.充电时间标准充电快速充电2h1h参考值8.推荐SOCSOC:10%90%使用窗口9.工作温度充电放电0?C45?C-20?C55?C10.贮存温度短期（1个月内）长期（1年内）-20?C45?C-20?C20?C11.储存湿度<70%12.电池重量约2kg图电池管理系统BMS示意图系统组成：系统主要由如下设备单元组成：充/放电保护单元、储能电池管理模块ESBMM（含均衡功能）、组端采集模块、储能系统管理单元（DJX含显示）。1）每个电池系统单元均应能够独立地按中央控制系统的控制指令在PCS的配合下完成下列功能：电池系统容量标定：电池系统单元能够完成通过全充全放流程以完成电池系统单元最大可用容量的测量和标定的功能。SOC标定：电池系统单元能够在完成电池系统单元容量标定时同时完成Soe标定。两次SOC标定间的SOC测量误差不能超过10%oBMS运行参数设定：通过中央控制系统对BMS下发运行参数修改指令完成BMS的参数设定，参数包括（但不限于）：单体电池充电上限电压、单体电池放电下限电压、电池运行最高温度、电池运行最低温度、电池组过流门限、电池组短路保护门限。电池组接入/退出运行：通过中央控制系统对ESGU单元下发命令，能够完成针对每个电池组接入或退出运行的功能。2）系统具备的电池管理功能：模拟量测量功能：应能实时测量电池组电压，充放电电流、温度和单体电池端电压、绝缘监测等参数。厂家应确保电池安全、可靠、稳定运行，保证单体电池使用寿命要求和满足对单体电池、电池组的运行优化控制的要求来确定BMS的具体测量内容及采样周期、采样精度等。电池系统运行报警功能：在电池系统运行出现过压、欠压、过流、高温、低温、漏电、通信异常、BMS异常等状态时，应能显示并上报告警信息。电池系统保护功能：在电池系统运行时，如果电池的电压、电流、温度等模拟量