光储充一体化充电站设计方案
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光储充一体化微电网项目
设 计 方 案
阳光国能（XX）***
2021年1月·XX
目录
1 技术方案概述 1
1.1 项目基本情况 1
1.2 遵循及参考标准 2
1.3 系统拓扑结构 3
1.4 系统特点 4
2 系统设备介绍 5
2.1 250kW 并离网型储能变流器 5
2.1.1 EAPCS250K型储能变流器特点 5
2.1.2 EAPCS250K型并离网逆变器技术参数 6
2.1.3 电路原理图 7
2.1.4 通讯方式 7
2.2 50k DC/DC变换器 8
2.2.1 50K_DC/DC变换器特点 8
2.2.2 50K_DC/DC变换器技术参数 9
2.3 光伏智能汇流箱 10
2.2.1 汇流箱简介 10
2.3.2 汇流箱参数 11
2.4 光伏组件系统 11
2.4.1 270Wp光伏组件 11
2.5 60KW 双向充电桩 13
2.5.1 60KW充电柱外观 13
2.5.2 充电桩功能与特点 13
2.5.3 充电桩技术参数 14
2.6 消防系统 15
2.7 微网能量管理系统 16
2.7.1 能量管理 16
2.7.1 光电预测 17
2.7.3 负荷预测 18
2.7.4 储能调度 18
2.7.5 购售计划 19
2.7.6 管理策略 19
2.8 动环监控系统 22
2.9 电池系统 23
2.9.1 电池组 23
2.9.2 电池模组与电池架设计 23
2.9.3 电池系统参数表 24
2.10 定制集装箱 25
3 设备采购清单 26
技术方案概述
项目基本情况
（1）项目主要包括：1台250kW并离网型储能变流器（PCS），4 个 50kW的DC/DC模块，
（2）XX年平均XX时间为4.8h ，光伏系统占地面积200 3。捎米苑⒆杂谩?/p>
（3）储能系统采用集装箱方案，箱内集成储能变流器、 DC/DC变换系统、电池系统、电池管理系统、能量管理系统、交流配电柜、动环监控系统和自动消防系统等设备。
遵循及参考标准
—GB7251.1-1997 《低压成套开关设备》
—IEC439-1.1992 《低压成套开关设备和控制设备》
—GB/T14048.1-93 《低压开关设备和控制设备》
—GB/T9661-1999 《低压抽出式成套开关设备》
—GB9166-88 《低压成套开关设备基本试验方法》
—IEC255 《继电器》
—GB/T7261-2000 《继电器及装置基本试验方法》
—GB1207-86 《电压互感器》
—GB1208-87 《电流互感器》
—GB13539-92 《低压熔断器》
—GB3983.1-89 《低电压并联电容器》
—IEC129 《交流断路器和接地保护》
—GB/T13423-92 《工业控制用软件评定准则》
—GB/T15532-1995 《计算机软件单元测试》
—GB7450 《电子设备雷击导则》
—GB13926-92 《工业过程测量和控制装置的电磁兼容性》
—GB50171-92 《电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范》
—IEC51 《直接动作指标模拟电气测量仪器及其附件》
—GB/T 7676-1998 《直接作用模拟指示电测量仪表及附件》
—GB4942.4-93 《低压电器外壳防护等级》
—IEC446 《绝缘和非绝缘导体的色标》
—IEC73 《指示灯和按钮的色标》
—GB/T14549-1993 《电能质量、公用电网谐波》
—GB/T15543-1995 《三相电压允许不平衡度》
—GB/T3797-1989 《电控设备第二部分：装有电子器件的电控设备》
—NB/T31016-2011 《电池储能功率控制系统技术条件》
—GB/T2423.17-1993 《盐雾试验方法》
系统拓扑结构
/
图 1 光储充微电网系统拓扑
如图1所示，光储充微电网系统拓扑主要设备说明：
并离网型储能变流器：250KW变流器的交流侧并联接入380V的交流母线上，直流侧并联接入4台50kW的双向DC/DC变换器，可以实现能量的双向流动，即电池的充放电。
双向 DC/DC 变换器：4台50KWDC/DC变换器高压侧接入变流器的直流端，低压侧与退役动力电池组连接，每台DC/DC变换器与 1 组电池组连接。
退役动力电池系统：12节3.6V/100Ah电芯 1P12S构成1个电池模块（43.2V/100Ah，标称容量为4.32KW）h ,16 个电池模块串联构成1簇电池（691.2V/100Ah,标称容量为 69.12KW）h ，电池簇接入双向 DC/DC变换器的低压端。电池系统共含 4 簇电池，标称容量为276.48KWh。
MPPT模块： MPPT模块的高压侧并联接入750V的直流母线上，低压侧侧连接光伏阵列；光伏阵列分为6个组串，每组由16块270Wp的组件串联，共有96块光伏组件，光伏阵列的总功率为25.92kWp。
充电桩：系统含3台60kW 充电桩，充电桩的交流侧并入交流母线，可由光伏、储能和电网供电。
EMS&MG：CC根据上级调度指令完成对储能系统的充放电控制、电池 SOC信息监测等功能。
系统特点
系统采用三层控制架构，最上层为能量管理系统，中间层为中央控制系统，最下层为设备层。系统集成量转换装置、相关负荷监控和保护装置，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统。
储能系统的能量调度策略根据电网的峰谷平段电价和储能电池的 SOC（或组端电压）状态灵活地调整 / 设置，系统接受能量管理系统 EMS的调度，从而进行智能化的充放电控制。
系统具备完善的通讯、监测、管理、控制、预警和保护功能，长时间持续安全运行，可通过上位机对系统运行状态进行检测，具备丰富的数据分析功能。
电池管理系统（ BMS）与能量管理系统（ EMS）通信，上传电池组的信息，并在EMS及 PCS的配合下，实现对电池组的监控和保护功能。
系统设备介绍
250kW 并离网型储能变流器
/
图2 储能变流器外观图
2.1.1 储能变流器特点
具备并网与离网平滑切换功能。
具备并网恒流和恒功率两种充电模式，两种充电模式可实现在线无缝切换，适合各种应用场合的需求。
具备与多种蓄电池的接口，有与电池BMS通讯功能。
能实时接受上位机的调度，可通过PQ模式或下垂模式调度有功无功，满足并网充放电需求。
功率因数可调范围： -1～1。
通讯方式有RS485，以太网等多种通讯方式，灵活可设。
采用先进的IGBT功率模块，完善的系统保护功能，安全可靠。
宽的直流电压输入范围。
彩色 LCD液晶触摸屏显示，保护及运行参数可设置。
安装、操作、维护简便。
2.1.2 并离网逆变器技术参数
表1 250kW并离网逆变器关键性能参数列表
序号
类别
项目
参数
1
直流侧
额定有功功率
250kW
2
直流电压工作范围
500-800Vdc
3
最大支流输入电压
850Vdc
4
最大直流输入电流
525A
5
恒流充放电电流范围
0-525A
6
恒功率充放电功率范围
0-250kW
7
直流电压纹波
＜1%
8
直流电流纹波
＜1%
9
直流电流精度
＜0.5%
10
直流电压精度
＜1%
11
交流侧
并网模式
额定交流功率
250kW
12
最大交流功率
275kW
13
交流输出电压
304-456Vac
14
交流侧频率
50/60Hz+2Hz
15
功率因数调节范围
-1~1(可调)
16
电流畸变率(额定工况)
＜1.5%
17
输出效率(不含变压器)
＞98%
18
离网模式
输出电压精度(额定工况)
＜1%
19
输出电压范围
198-242Vac
20
输出频率范围
49.5-50.5Hz
21
输出电压THD值(额定阻性负载)
＜1.5%
22
额定电压不平衡度(100%不平衡)
＜1%
23
动态时电压幅值突变范围
＜10%
24
动态时电压幅值恢复时间
＜20ms
25
自动从离网到并网功能
具备
26
工作模式
并离网工作模式
并网PQ，离网VF
27
恒流、恒功率、恒压充放电功能
具备
28
恒流、恒功率在线模式切换
具备
29
电池均充、浮充功能模式
具备
30
方波充电模式
具备
31
保护
交流测过压/欠压保护功能
具备
32
直流测过压/欠压保护功能
具备
33
过/欠频保护功能
具备
34
过流保护功能
具备
35
极性反接保护功能
具备
36
过载保护功能
具备
37
过温保护功能
具备
38
冷却系统故障保护
具备
39
防孤岛保护功能
具备
40
通讯故障保护功能
具备
41
漏电流保护功能
具备
42
防雷保护功能
具备
43
相序反接保护功能
具备
44
环境
防护等级
IP20
45
冷却方式
风冷，可调速
46
通讯
通讯接口
以太网,RS485
47
显示
LCD触摸屏
48
电量统计功能
具备
49
功率流向显示
具备
2.1.3 电路原理图
/
图3 储能变流器电路原理图
2.1.4 通讯方式
储能变流器通过以太网或RS485与上位机通讯，支持MODBUS TCP/R和TU104规约，通讯方案可详见产品手册。
（1）以太网通讯方案
若单台储能变流器通讯，可直接用网线将储能变流器的RJ45 端口与上位机的 RJ45 端口相连，通过上位机监控系统对储能变流器进行监控。
/
图4 储能变流器与计算机以太网线连接示意图
（2）RS485通讯方案
在标准的以太网 MODBUS TCP通讯的基础上，储能变流器还提供了可选的RS485通讯方案 , 它采用的是MODBUS RTU协议，利用 RS485/RS232转换器与上位机通讯，通过我司能量管理监控系统对储能变流器进行监控。
/
图5 储能变流器通过RS485/232转换器与计算机的连接示意图
50k DC/DC变换器
/
图5 50kW DCDC变换器
2.2.1 50K_DC/DC变换器特点
采用先进的 IGBT功率模块，完善的系统保护功能，安全可靠；
双向 BUCK-BOOST变换；
多种通讯接口（以太网通信，RS485，CAN）；彩色LCD液晶触摸屏显示；
保护及运行参数可设置； 安装、操作、维护简便；
单个模块宽电压输入范围：低压侧DC300～820V，高压侧DC500V~900V；
单个模块额定功率：50KW
采用系统板与分模块架构，系统板协调控制各个分模块，大大提高系统的可靠性与稳定性。
2.2.2 50K_DC/DC变换器技术参数
表2 50K_DC/DC变换器关键性能参数列表
序号
类别
项目
参数
1
低压侧
额定有功功率
50kW
2
最大功率
55kW
3
直流电压工作范围
250-700Vdc
4
最大直流输入电压
700V
5
最大直流输入电流
137.5A
6
恒流充放电电流范围
0-137.5A
7
恒功率充放电功率范围
0-55kW
8
高压侧
额定功率
50kW
9
最大功率
55kW
10
直流电压工作范围
700-850Vac
11
最大直流输入电压
850Vac
12
最大直流输入电流
78.6A
13
工作模式
恒流、恒功率、恒压放电功能
具备
14
恒流、恒压、浮充功能模式
具备
15
效率
欧洲效率
98.5%
16
最高效率
99%
17
保护
过压/欠压保护功能
具备
18
过流保护功能
具备
19
过载保护功能
具备
20
过温保护功能
具备
21
冷却系统故障保护
具备
22
防雷保护功能
具备
23
软启保护功能
具备
24
EPO保护功能
具备
25
高压侧短路保护功能
具备
26
环境
防护等级
IP20
27
冷却方式
风冷，可调速
28
允许环境温度
-20~+55℃，超过50℃降额使用
29
允许相对湿度
0~95%，无冷凝
30
海拔高度
6000m，超过3000m降额使用
31
通讯
通讯接口
以太网,RS485
32
机械参数
尺寸
440*220*600mm
33
净重
50kg
光伏智能汇流箱
/
图6 光伏智能汇流箱
2.2.1 汇流箱简介
为了减少光伏组件与逆变器之间连接线，方便维护，提高可靠性，在大型光伏电站并网发电系统中，一般需要在光伏组件与逆变器之间增加直流汇流装置——光伏阵列汇流箱。EAPVCB系列光伏阵列汇流箱是为了满足高效能、高可靠性而特别设计的，可***的光伏逆变器产品相配套组成完整的光伏发电系统解决方案。使用光伏阵列汇流箱，用户可以根据逆变器输入的直流电压范围，把一定数量的规格相同的光伏组件串联组成一个光伏组件串列，再将若干个串列接入光伏阵列汇流箱进行汇流，通过防雷器与断路器后输出，方便了后级逆变器的接入，提高了系统的安全性，缩短了系统安装时间。
本公司光伏阵列汇流箱在提供汇流防雷功能的同时，它还监测了光伏电池板运行状态，各个串列电流、汇流后总电压、防雷器状态、直流断路器状态、温度采集，并装置标配有 RS485总线接口，可以把测量和采集到的数据上传到监控系统。
本公司光伏阵列汇流箱具有以下特点：
防水等级为 IP65，满足室外安装的使用要求；
宽直流电压输入范围（最大接入开路电压可达1000V）；
采用高精度霍尔电流传感器；
每路采用光伏专用熔断器，耐压DC1000V；
采用光伏专用高压防雷器，正负回路都能得到保护；
对输入阵列进行电流监控，LED显示及通过 RS485方式输出电流值；
对汇流后电压进行监控，显示及通过 RS485方式输出电压值；
实时监测防雷器及直流断路器状态；
具有 RS485总线接口，可将数据上传至上位机监控系统；
具有 RS485总线掉线检测及报警功能；
实时故障诊断及报警功能。
2.3.2 汇流箱参数
表3 光伏汇流箱主要参数
序号
项目
参数
1
最大光伏输入电压
1000V
2
光伏输入路数
6（可选）
3
每路熔丝额定电流
15A（可选）
4
输出端子大小
PG29
5
防护等级
IP65
6
防雷等级
C级
7
环境温度
-20℃~60℃
8
环境湿度
0-99%
9
尺寸
404*136.5*365mm
10
重量
8.5kg
光伏组件系统
2.4.1 270Wp光伏组件
本项目光伏系统采用多晶硅光伏组件，峰值功率为270Wp（Vmpp=31.2V，Impp=8.65A），尺寸为1600mm(长)×992mm(宽)×35 mm(厚)，具体参数及外观如下。
/
/
图8 光伏组件参数
//
图9 光伏组件实物图
60KW 双向充电桩
2.5.1 60KW充电柱外观
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图10 充电桩外观
2.5.2 充电桩功能与特点
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图10 充电桩功能特点
智能监控：充电桩智能控制器对充电桩具备测量、控制与保护功能，如运行状态检测、故障状态检测以及充放电过程的联动控制等。
智能计量：配置智能双向电能表，可将计量信息通过RS485分别上传给充电智能控制器和 网络运营平台。
扫码充电：使用易某某手机客户端扫描充电二维码或关注“易某某”微信公众号，进行充电。
保护功能：保护功能齐全，具有输入和输出过欠压保护，短路保护，过流保护，漏电保护，接地检测，过温保护功能。
功率可调：充电功率可调整，满足家庭或工作场所不同车辆的使用要求。
防护等级： IP54
2.5.3 充电桩技术参数
表3 充电桩技术参数表
产品型号
EVDC-60KW-5/7YHW-1
EVDC-60KW-5/7YHW-1
输入特性
输入电压(V)
323-475
交流输入频率(Hz)
40-60
效率
≥ 95%
功率因数
≥ 0.99
输入总谐波含量
≤ 5%
输出特性
输出电压范围(V)
200-500
300-750
200-500
300-750
输出额定电流(A)
120
80
120
80
输出最大电流(A)
144
96
144
96
额定输出功率
60
单枪60；双枪时每枪30
软启动时间
3-8
输出电压调节范围
10%-100%额定值
稳压精度
≤+0.2%
稳流精度
≤+0.5%
纹波系数
≤1%
均流不平衡度
50%-100%额定负载
噪声等级(dB)
65
充电配置及执行标准
充电枪数量
1
2
充电电缆长度(m)
5
5
通信协议执行标准
GB/T 27930-2015 ， NB/T 33003-2010
充电机执行标准
GB/T 27930-2015 ，GB/T 18487.1-2015 ， GB/T 20234.1-2015 ，GB/T 20234.3-2015 ，
NB/T 33001-2010 ，NB/T 33008.1-2013
环境参数
工作温度
-20℃~+50℃
相对湿度
≤95%
大气压力(kPa)
70-106
机械参数
防护等级
IP54
尺寸
1800*550*450
重量(kg)
≤300
消防系统
/
图12 七氟丙烷消防系统
储能集装箱系统采用七氟丙烷自动灭火系统，七氟丙烷是无色、无味、无污染气体，且不导电、不含水，不会对用电设备造成伤害，灭火效率高、速度快。该系统无管网、轻便、可移动，因而安装灵活方便能够就近放置于储能元件柜需重点保护单元附近。
微网能量管理系统
/
图13 微网能量管理系统架构图
智能微电网能 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。
54
2
电池管理系统
配套电池管理系统BMS
套
1
3
电池支架
配套锂电池支架
套
1
4
储能变流器
250kW双向储能变流器，直流侧电压范围500-850Vdc，交流侧额定电压400Vac
台
1
5
DCDC模块
50kW，低压侧250-700Vdc，高压侧700-850Vdc
个
4
6
光伏组件
单晶270W光伏组件
块
96
7
组件支架
配套组件支架，型钢材质
套
1
8
汇流箱
光伏智能汇流箱，6进1出
台
1
9
充电桩
60kW
台
3
10
定制集装箱
8.0*2.438*2.591m，含照明、空调、传感器等设备
套
1
11
能量管理系统
微电网能量管理系统，含相关软硬件，含动环监控系统
套
1
12
消防系统
七氟丙烷消防系统
套
1
13
电线电缆
光伏电缆、交直流动力电缆、通讯电缆等
套
1
14
其他辅材
其他施工安装辅材
套
1
合计
套
1
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