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1、某大型储能电站综合智慧能源项目可行性研究报告编制：审核：审批：二OXX年XX月综合说明1.1 设计依据11.2 工程任务和规模范围21.3 项目建设条件51.4 储能单元设计61.5 电气设计91.6 土建工程111.7 投资估算121.8 效益分析122电力系统部分132.1 系统现状132.2工程建设的意义及必要性142.3接入系统方案142.4电气计算143储能系统设计173. 1储能电池选型173.2 储能电池安装方式选择223.3 PCS选型223.4 电池管理系统（BMS）243.5 能量管理系统（EMS）263.6 储能系统总体设计273.7 储能系统率分析293.8 储能系统安
2、全性304电气部分314. 1电气主接线314.2 主要电气设备选型314.3 电气设备布置344.4 防宙接地354.5 电缆敷设354 .6动力365 .7照明366 .8火灾报警系统377 .9继电保护378 .10自动化部分389 土建部分539.1 站址概况539.2 基础资料549.3 总平面559.4 建构筑物569.5 给排水579.6 暖通设计579.7 消防设计5710 环境保护与水土保持设计606. 1电磁场606.2 控制噪声616.3 污染物排放617劳动安全与工业卫生617. 1总则617.2 主要危险、有害因素分析637.3 职业安全因素648节能降耗658. 1
3、编制依据和基础资料658.2工程能耗分析658. 3优化设计方案659. 4降低站用电各类负荷的耗能指标669工程估算6710. 1工程概况679.2编制原则及依据6810财务评价和社会效果分析6911. 1概述6911.2 财务评价6911.3 社会效果评价7111 结论7212 附图及附表7412.1 储能电站区域位置图7412.2 储能电站平面布置图7512.3 电气主接线示意图7612.4储能单元集装箱布局示意图7712.5电气设备及控制集装箱布局示意图7812.6主要设备材料清单781综合说明1.1设计依据（1）关于促进储能技术与产业发展的指导意见（发改能源（2017）1701号）(
4、2) GB/T 36547-2018(3) GB/T36558-2018(4) Q/GDW 11725-2017(5) Q/GDW 10769-2017(6) GB/T 34133-2017(7) GB/T 34131-2017(8) GB/T 22473-2008(9) GB/T 34120-2017(10) GB/T 51048-2014(11) Q/GDW 10696-2016(12) Q/GDW 10676-2016(13) NB/T 42090-2016(14) NB/T 42089-2016(15) NB/T 42091-2016(16) NB/T 42090-2016(17) N
5、B/T 42089-2016(18) Q/GDW 11376-2015(19) Q/GDW 11294-2014(20) Q/GDW 1564-2014(21) Q/GDW 697-2010(22) Q/GDW 1884-2013(23) Q/GDW 1885-2013(24) Q/GDW 1886-2013(25) Q/GDW 1887-2013(26) Q/GDW 11220-2014电化学储能系统接入电网技术规定电力系统电化学储能系统通用技术条件储能系统接入配电网设计内容深度规定电化学储能电站技术导则储能变流器检测技术规范电化学储能电站用锂离子电池管理系统技术规范储能用铅酸蓄电池电化学储
6、能系统储能变流器技术规范电化学储能电站设计规范电化学储能系统接入配电网运行控制规范电化学储能系统接入配电网测试规范电化学储能电站监控系统技术规范电化学储能电站功率变换系统技术规范电化学储能电站用锂离子电池技术规范电化学储能电站监控系统技术规范电化学储能电站功率变换系统技术规范储能系统接入配电网设计规范电池储能系统变流器试验规程储能系统接入配电网技术规定储能系统接入配电网监控系统功能规范储能电池组及管理系统技术规范电池储能系统储能变流器技术条件电池储能系统集成典型设计规范电网配置储能系统监控及通信技术规范电池储能电站设备及系统交接试验规程(27)Q/GDW11265-2014电池储能电站设计技术
7、规程1.2 工程任务和规模范围1.2.1 工程概况能源是经济社会可持续发展的基础，高效、清洁、低碳已成为世界能源发展的主流方向，随着社会的不断发展，人类面临着传统能源日益枯竭、环境不断恶化等问题，为此世界各国都加快了可再生清洁能源开发利用的步伐，纷纷出台了新能源政策和措施，新能源产业正成为未来经济发展的主要增长点。近年来，以风能、太阳能发电为代表的新能源发电技术快速增长。然而，风能、太阳能的波动性、间歇性等特点，使得其大规模并网后大大影响了电网的安全稳定运行，同时也制约了其大规模并网，造成大量弃风、弃光的问题。随着储能技术的发展，其与新能源应用、电网的发展紧密相连，可以有效提高能源利用效率。国
8、家电投高度重视新能源发电和储能技术发展，把支持新能源发展作为落实国家能源战略、服务战略新兴产业、促进经济发展方式转变的重大战略举措，有力地促进和保障了我国可再生能源发电安全、健康发展。为贯彻落实关于促进储能技术与产业发展的指导意见，随着电池储能技术的快速发展和日益成熟，大容量电池储能为新能源并网安全运行提供有效技术手段。大容量电池储能系统在电力系统中的应用已有20多年的历史，早期主要用于孤立电网的调频、热备用、调压和备份等。电池储能系统在新能源并网中的应用，国外已经开展了一定的研究。科技部是把储能作为战略必争领域，列为科技部发展重点领域的重点解决方向，先进储能技术成为研究热点。全球储能项目在电
9、力系统的装机总量年复合增长率达到18沆围绕具备较好储能条件的电网区域进行储能电站建设、开展储能电池的动力电池梯次利用等技术也成为研究和示范应用的热点。提高电池储能技术经济性、安全性、服役寿命、系统能量效率为主要目标，国际上多种新型储能技术的基础研究和关键技术开发正蓬勃发展，大容量电池储能成本逐年下降，目前已接近商业化的临界点。储能能够为电网运行提供调峰、调频、备用、黑启动、需求相应支撑等多种服务，能削峰平谷，改善电能质量，平滑电网潮流，降低电力资产投资，是提升传统电力系统灵活性、经济性和安全性的重要手段，在促进能源转型变革发展中具有重要作用。为促进我省储能技术和产业发展，助力清洁能源示范省建设
10、，拟在我省开展用户侧电化学储能电站建设和运营工作。储能电站将在经济活跃度高，电力需求量大，且用电高峰时段供电功率相对紧张的区域建设。为进一步扩大应用领域，积累发展经验，初步选择XXXX有限公司作为储能电站作为建设地点。XX集团（简称XX）是央企背景的超大型水泥企业，是中国建材股份有限公司（简称中国建材）水泥业务板块的核心企业之一，与中国建材旗下北方水泥、中联水泥、西南水泥平级，构成中国建材水泥三大板块，20xx年9月5日在上海注册成立，运营总部设在浙江杭州，注册资金为100亿元。XXXX有限公司为XX集团下属企业，原为浙江三狮水泥有限公司，为省属大中型企业。XXXX有限公司生产规模较大，日产能
11、可达7500吨水泥熟料，占地面积约为900亩。项目可以为业主在电网谷电时段进行充电，并在峰电及尖峰电时段进行放电，提高项目效益。同时也可提供需求响应等多种服务，有效实现电网削峰填谷，缓解高峰供电压力，促进新能源消纳，为电网安全稳定运行提供了新的途径。xxxx有限公司1106kV变电站主变容量为lxl+lxl.6万千伏安；110千伏进线2回；6千伏出线32回，为户内铠装移开式中置柜。变电站承担着XXXX有限公司的供电任务。为减缓供电压力，探索储能建设经验，拟利用xxxx有限公司石膏堆场闲置场地建设储能电站，在用电低谷时段进行充电储存电能，高峰时段向XXXX有限公司1106kV变电站的6kV母线送
12、电。xxxx有限公司储能项目建议建成3MW32.8MWh的储能系统，以削峰填谷提高项目的经济性。该项目有利于解决用户储能需求、降低用电成本，切实为客户解决问题，并具备可复制性和推广性1.2.2 工程任务开发利用可再生能源是国家能源发展战略的重要组成部分。本工程为用户侧储能项目，主要经济效益为用于削峰填谷、利用峰谷电价价差取得收益。新增的储能系统与市电并联运行，根据系统负荷情况控制储能系统的能量存储与释放，起到削峰填谷的作用。本项目采用先进的储能调节技术，建成后具有一定的示范效用，推动浙江清洁能源示范省建设。1.2.3 工程规模范围本项目规划储能功率为3MW,储能电池容量为32.8MWh。站址位
13、于浙江省湖州市XX县xxxx有限公司的石膏堆场闲置场地。本项目设计范围包括如下：(1)储能电站交直流各电压等级配电装置，交直流一体化系统，绝缘配合及过电压保护，继电保护及自动装置，计算机监控系统，防雷接地照明系统等。(2)远动、通信设施的站内部分。(3)与电气设施相关的构筑物；给排水、通风、采暖、消防、环保和劳动安全卫生设施等。其主要内容包括如下方面：(1) 项目概况；(2) 项目建设条件；(3) 储能规模分析；(4) 储能系统方案总体设计;(5) 消防；(6) 土建；(7) 施工组织设计；(8) 环境保护与水土保持；(9) 劳动安全与工业卫生；(10) 投资概算；1.3 项目建设条件1.3.
14、1 气象、水文条件XX县属亚热带海洋性季风气候，总特征是：光照充足、气候温和、降水充沛、四季分明、雨热同季、温光协调。历年平均气温15.6,气温年际间变幅在土0.50.7之间，年际气温极差为1.2。历年月际间的气温变化幅度要比年气温波动大得多，其中以1月份气温年际变差最大。年降水量：年均1309毫米。其中39月是全年降水集中期，占年雨量的75%以上。降水季节分布特点：夏季最多，冬季最少，春季多于秋季。年平均雨日为144天，占全年天数的39.6虬由于境内地形的不同，降水地理分布也存在着明显差异。冬季除部分山区地带外，基本无降雪。年均日照时数1810.3小时，历年平均日照百分率为41%,光照分配较
15、均匀。1.3.2 工程地质条件拟建场址为石膏堆场闲置场地，场地自然标高50.96-52.63米。根据业主提供的xxxx有限公司二期水泥包装项目钻探小结，本项目地貌属山前冲洪积地貌，站址处地质资料自上而下分述如下：素填土：杂色，湿，松散，以粘性土和卵石为主，上部局部为IOcm混凝土块，卵石含量较高，块径5-10cm左右，最大块径15cm。层厚4.70-5.80m,顶层高程46.90-48.02mo粉砂：强风化砂岩，灰黄色，砂质结构，块状构造，节理裂隙发育，岩石风化强烈，岩石多呈碎块状，干钻困难。揭露层厚5.20-5.30m,层顶高程41.70-42.72mo本项目场地的抗震设防烈度为6度，设计基
16、本地震加速度为0.05g,设计地震分组为第一组。场地地基土类型为中硬场场土，建筑场地类别为H类，反应谱设计特性周期为0.35s,拟建场地为抗震一般地段。1.4 储能单元设计1.4.1 系统架构本项目储能系统由储能逆变功率单元（PCS）、储能升压变压器、储能电池系统（含储能电池和电池管理系统）、监控系统、消防系统、温控系统、照明系统等主要组件构成，储能系统架构如图1所示。本方案由储能系统（含储能电池及PCS）、电气一次设备、电气二次设备以及辅助设备四大部分构成，储能系统总体架构如图L4-2所示：Core assembly moduleBasic moduleRACKass6mbtyStandar
17、dmoduleBasicmoduleSingtecoreBaste moduleContainer application图L4-1储能系统架构示意图图L4-2储能系统系统架构图1.4.2 设计原则确保电池储能系统得以高效、稳定、持续无故障的运行，本功能所提电池储能系统方案符合以下设计原则：可靠性：系统可靠性包括了成熟性、容错性和易恢复性三个方面。成熟性是指系统为避免由本身存在的故障而导致失效的能力。本功能的软硬件配置应符合低失效度、低故障度和高有效度的要求。容错性是指在出现故障或违反规定接口的情况下，系统维持规定性能级别的能力。本工程的软硬件配置应符合高防死度和高防错度的要求。易恢复性是指在
18、失效发生的情况下，系统重建规定的性能级别和恢复直接受影响的数据的能力。本工程的软硬件配置应符合高重用度和高修复度的要求。可用性：可用性是在任意指定时刻系统能正确运行的概率，可定义为系统保持正常运行时间的百分比。电池储能系统系统设计用于削峰填谷、跟踪出力、平抑波动等功能，要求能够提供不间断运行的高可用性。先进性：系统的先进性体现在选用业界目前广泛使用的产品和解决方案,技术选型具有前瞻性，保证在未来数年内处于主流并能获得充足的技术支持。实用性：系统选用的软硬件方案要充分结合中国业务特点和电池储能系统系统架构现状，在保证系统可靠性和可用性的前提下，最大程度的达到实用、好用的目的，实现界面友好、操作直
19、观、功能贴合实际、系统响应迅速、部署方便、运行稳定等特性，促进用户运行操作更加便利，提高运行工作效率。标准性：系统配置必须符合标准性的原则，软硬件选型应普遍采用遵循业界规范的、由国内外主流组织或企业参与和支持的标准产品。可扩展性：系统在体系架构、硬件产品、软件产品、接口服务协议等方面，应当充分考虑不同用户的实际需求，保证系统具有高度的可扩展性、互操作性和可移植性。节约投资：系统的软硬件配置选型在符合上述几项重要原则的基础上，还要兼顾节约投资的需要，优先选用功能价格比高和性能价格比高的软硬件产品。1.4.3 设计方案本项目储能功率为3MW,储能电量为32.8MWh,共设6个储能节点，每个节点含1
20、台500kWPCS及2个电池集装箱。储能电站由12个电池集装箱+1个电气设备及控制集装箱构成。6个储能节点分2组各3个节点接入一台3.15MVA双分裂变压器的两个低压侧。变压器的高压侧接入xxxx有限公司的1106kV变电站的6kVII段母线。储能电站采用集装箱堆放方式的建设方案。储能系统由12个2.733MWh电池集装箱+1个电气设备及控制集装箱构成，电气设备及控制集装箱通过6千伏电缆接至XXXX有限公司变电站的6kVH段母线，储能节点集装箱内、电气设备及控制集装箱布局见图1.4-3.图1.4-4所示：阳光工匠论坛()光伏/储能/运维/能源/电力资料下载图1.4-3储能单元平面布局图1.5
21、电气设计1.5.1 总体技术方案根据前期工作成果，通过现场踏勘及技术研讨会，规划在XXXX有限公司石膏堆场闲置场地建设一座储能电站，采用集成式、预装型、模块化设计，工厂化调试，户外集装箱式安装，施工简单，调试方便,运行可靠，组装灵活，移动性强，利于推广。1.5.2 接入系统方案接入系统方案拟定1回6kV电缆线路接入xxxx有限公司1106kV变电站6kVII段母线，具体以接入系统报告批复意见为准。1.5.3 电气接线方案储能电站设1台3.15MVA6kV低压侧双分裂变压器，变压器的每个低压设1段低压母线，每段母线接入3台50OkW储能变流器。变流器经变压器升压至6kV后，以1回6kV电缆线路接
22、入兴XX有限公司1106kV变电站6kVII段母线。1.5.4 主要设备选型和布置储能电站的主要电气设备有铅炭电池、储能变流器和6kV双分裂变压器。电池是储能系统的能量存储元件，本工程选择的铅炭电池。储能变流器为储能系统的核心设备，本次选择为主流成熟度高的500kW的储能变流器；升压变压器选用3.15MVA低压侧双分裂的6/0.32kV升压变压器。1.5.5 控制及保护(1)控制在智能控制调度系统内集成储能PCS和电池本体监控软件，可以实现对电池本体的监测和对PCS的监控功能：监控整个系统的运行状态，并根据要求手动或自动向系统发出指令，控制整个系统充放电状态，设定电能曲线。通过对三相电压、电流
23、、接触器、断路器等信号进行采样，实时输出波形控制，达到调频、调相、控制功率的功能。通过软件对一组储能模块提供软件保护功能，主要包括过压、欠压、过流、过温、孤岛、通讯异常、电网频率等保护功能。实现对电池的管理，保障其安全稳定运行，提高供电可靠性。可以对BMS和PCS的控制系统下达指令，从而实现所有的操作和维护功能。(2)保护储能电站配置6台50OkW的变流器，与电池组成储能变流升压单元，PCS自带保护功能，具备低电压闭锁的三段式电流保护；过负荷保护；零序保护。1.5.6 系统通信最终方式以接入系统报告及审批意见为准。1.6 土建工程项目位于浙江省湖州市XX县XXXX有限公司石膏堆场闲置场地。站址
24、现状如下图。图L6T场地现状图本工程采用集装箱堆放方式进行安置。占用面积约2000平方米。本期建设主要内容为：新建储能电池组筏板基础、电缆沟、场地地坪、道路等。项目所在地主、次干道四通八达，交通便利，运输方便，可满足储能电站运输车辆的运输要求。电池组件以及其他设备可通过汽车直接运抵场址。本项目投资约2075万元，其中建筑工程费28万元，设备购置费1880万元，安装工程费26万元，其他费用141万元。1.8效益分析本储能电站工程拟安装容量为3MW32.8MWho按20xx年第二季度价格水平，本项目静态总投资估算为2075万元。具体估算详见第10章工程估算。本工程的主要经济效益包括：利用储能电站的
25、峰谷电价价差降低全厂电费。储能电站发挥削峰作用，具体运行模式如下:XXxX消阴参数WBh充去速侬刷I单位理论数宿备注电池标称容MWh32.80kW3(XX)单次放电基数kWh220电池可5环次数次15怂OO次后电池容量衰减至约80%,全生命周黑照装机容.的90岁？I天307项目运营年限年20DOD70.0%系统平均效率83.0%1500(80%DOD)1500锂离子电池0.1-0.3分钟数天5155000(90%DOD)2500全钮液流电池很小小时数月5-1010000(100%DOD)30003.1.4.3循环效率单次循环效率定义为单次循环中放电电量与充电电量的比值,不考虑自放电损失。三种电
26、池循环效率如下(含变流器的系统效率)：(1)锂电池储能系统具有很高的循环效率，约为8590%;(2)铅酸电池储能系统具有较高的循环效率，约为7085%(3)全钢液流电池储能系统的循环效率相比铅酸和锂电池来说稍低，约为6070%;3.1.4.4 循环寿命通过比较各种电池储能系统的寿命和循环次数，由于长时间运行的电极材料性能下降程度不同，全机液流电池的循环次数远高于比铅酸电池、锂离子电池。3.1.4.5 投资成本本项目根据负荷特性，对主流储能电池进行比选，铅炭电池作为传统铅蓄电池演进出来的，成本较低，在省内用户侧储能已有一定的应用经验，但其能量密度和充放电倍率低。全钢液流电池能量密度低，成本高、占
27、地面积大不符合本项目能量密集型要求。磷酸铁锂，放电深度和充放电倍率高等优势，但安全性不如铅酸电池。3.1.4.6 电池方案结论本工程场地足够，考虑降低成本，同时考虑到电池的安全性，推荐采用铅炭电池。3.1.4.7 电池选型工作温度：-3050,推荐20C25C相对湿度：90%额定电 压额定 容量推荐使用 温度范围不同温度 下的容量存放容量 2512v20Ah25 C放电：-20+55 充电:0+40储 存：-20+50 最佳:253+40： 102%+30 ： 100%0 ： 85%-15： 75%3个月：90%6个月：80%9个月：65%海拔高度：W4500产品特性：8块电池并联接在一个电池
28、盒里。一簇电池的电池盒排列矩阵是56串，10并，即4480块电池。每两簇电池安置在一个45尺集装箱内，整个项目共配置12个集装箱，24簇电池，共计107520块电池。电池簇额定端电压为672VDCo3.2储能电池安装方式选择3.2.1 安装方式比较储能电站目前有两种安装布局方式：站房式和集装箱式。站房式是用钢筋混凝土方式盖好房子(一般称为储能楼),然后将电池堆、储能双向变流器(PCS)、变压器、高低压柜等安装在储能楼内。按储能单元数量的不同，储能楼一般包含多个电池室、双向变流器室、配电室等。站房式一般用于大型储能电站，目前国内几个大型的储电站均是采用的站房式设计。集装箱式是用标准集装箱的基本设
29、计和外形尺寸，经过改造和装修后，将电池堆、储能双向变流器(PCS)、变压器、高低压柜等安装在集装箱内。两种安装方式各有优缺点，其中站房式的安装造价比集装箱式的低，后期运维也更方便，但是站房具有建设周期较长，不灵活的缺点；而集装箱式的具有节省施工周期，可以移动的优点，根据建设容量和场地情况，本工程选用集装箱安装方式。3. 3PCS选型储能变流器(PowerConversionSystem,简称PCS)在电化学储能系统中，连接于电池系统与电网(和/或负荷)之间的实现电能双向转换的装置，可控制蓄电池的充电和放电过程，进行交直流的变换，在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。PCS由DC/AC双向变流器
30、、控制单元等构成。PCS控制器通过通讯接收后台控制指令，根据功率指令的符号及大小控制变流器对电池进行充电或放电，实现对电网有功功率及无功功率的调节。同时PCS可通过CAN接口与BMS通讯、干接点传输等方式，获取电池组状态信息，可实现对电池的保护性充放电，确保电池运行安全。主电路结构如下图3.3-1所示：PCS (5OOkW)电池堆50OkW储能变流器采用三电平主电路拓扑结构，三电平逆变器在谐波特性上明显优于传统的两电平逆变器，这不仅提高了波形质量，减小了开关损耗,而且给滤波器的设计带来很大方便。同时器件的电压应力成倍减小，解决了低耐压的功率器件应用于高压大功率的场合，降低了成本。由于开关损耗的
31、降低，系统整体效率提升较两电平系统明显，最大效率达到98%以上。储能变流器技术特点：1）功率因数全范围调节2）支持离网、多机直接并联、VSG,并离网无缝切换等多种功能3）支持Ll倍长期过载，1.2倍短期过载4）充放电转换时间小于50ms,功率响应时间小于30ms表3.3-1技术参数型号PCS500直流侧参数直流电压范围500V850V最大直流电流1130A并网充放电模额定输出功率500kW最大输出功率550kW额定输出电流902A最大输出电流992A额定电网电压320V允许电压范围256V352V额定电网频率50HZ/60Hz交流侧参数式允许频率范围3Hz电流总谐波分量（THD）3%（额定功率）直流电流分量0.5%（额定输出电流）功率因数-1-1离网模式额定输出功率500kW额定输出电压320V额定输出电流902A电压波动范围10%,线性负载，100%变输出电压失真度3%,线性负载额定电网频率50Hz/60Hz稳压精度1%系统参数最大效率98.9%隔离变压器不带隔离变压器待机自耗电50W冷却方式强制风冷防护
