儲能系統(tǒng)集成技術(shù)與工程實踐

第1章 概述 1
1.1 能源轉(zhuǎn)型與儲能的發(fā)展 1
1.2 儲能系統(tǒng)（技術(shù)）分類及優(yōu)缺點 2
1.2.1 物理儲能 2
1.2.2 電化學(xué)儲能 5
1.2.3 電氣儲能 8
1.3 儲能系統(tǒng)集成模式與行業(yè)發(fā)展 10
1.3.1 儲能系統(tǒng)集成定義與場景分析 10
1.3.2 儲能系統(tǒng)集成行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 12
1.4 儲能系統(tǒng)集成技術(shù)發(fā)展趨勢與面臨的機遇與挑戰(zhàn) 13
1.4.1 儲能系統(tǒng)集成技術(shù)發(fā)展趨勢 13
1.4.2 儲能系統(tǒng)集成面臨的機遇與挑戰(zhàn) 14
參考文獻 15
第2章 電化學(xué)儲能系統(tǒng)組成與集成設(shè)計 16
2.1 電化學(xué)儲能系統(tǒng)組成 16
2.2 系統(tǒng)集成設(shè)計的基本原則 17
2.2.1 安全第一設(shè)計原則 17
2.2.2 高可靠性原則 21
2.2.3 經(jīng)濟性原則 22
2.3 儲能系統(tǒng)應(yīng)用場景及接入方式 23
2.3.1 發(fā)電側(cè)儲能系統(tǒng) 23
2.3.2 電網(wǎng)側(cè)儲能系統(tǒng) 24
2.3.3 用戶側(cè)儲能系統(tǒng) 25
2.3.4 獨立儲能電站 26
2.4 儲能電站總體設(shè)計方案 26
2.4.1 儲能電站容量確定 26
2.4.2 儲能電站站址選擇 27
2.4.3 電氣一次系統(tǒng) 28
2.4.4 電氣二次系統(tǒng) 33
參考文獻 44
第3章 電池選型與測試評價 45
3.1 電池分類與特點 45
3.1.1 磷酸鐵鋰電池 46
3.1.2 三元電池 47
3.1.3 鈦酸鋰電池 48
3.1.4 固態(tài)電池 49
3.1.5 其他電池 49
3.2 儲能電池技術(shù)要求 50
3.2.1 基本電性能要求 50
3.2.2 壽命要求 55
3.2.3 安全性要求 56
3.2.4 成本要求 58
3.3 電池測試評價方法 59
3.3.1 標準法規(guī)體系概述 59
3.3.2 測試評價方法 60
參考文獻 79
第4章 電池管理系統(tǒng)設(shè)計 82
4.1 電池管理系統(tǒng)功能 82
4.1.1 電池管理系統(tǒng)架構(gòu) 82
4.1.2 電池管理系統(tǒng)核心功能 86
4.2 硬件系統(tǒng)開發(fā)要點 90
4.2.1 硬件系統(tǒng)開發(fā)概述 90
4.2.2 硬件系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計 90
4.2.3 可靠性設(shè)計 97
4.2.4 關(guān)鍵電路設(shè)計 99
4.3 軟件開發(fā)要點 100
4.3.1 軟件架構(gòu)設(shè)計 100
4.3.2 軟件核心技術(shù) 104
4.4 BMS 系統(tǒng)的測試驗證 108
4.4.1 測試驗證標準體系介紹 109
4.4.2 BMS 測試驗證階段劃分 109
4.4.3 BMS 測試過程管理 112
4.4.4 BMS 測試驗證工具鏈 115
參考文獻 116
第5章 儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與電氣設(shè)計 117
5.1 概述 117
5.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計117
5.2.1 制造工藝及可裝配性設(shè)計117
5.2.2 結(jié)構(gòu)強度設(shè)計118
5.2.3 環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計 120
5.2.4 安全防護設(shè)計 121
5.3 電氣設(shè)計 122
5.3.1 設(shè)計基本原則 122
5.3.2 電氣絕緣設(shè)計 123
5.3.3 電連接設(shè)計 126
5.3.4 儲能電池側(cè)系統(tǒng)的短路分析 132
5.3.5 電磁兼容性設(shè)計 134
5.3.6 控制系統(tǒng)進線電源接地方式 134
5.3.7 防雷、接地和防靜電防護 135
5.3.8 電氣控制邏輯設(shè)計 138
5.3.9 電擊防護重點注意事項 138
5.4 模塊設(shè)計 140
5.4.1 電池模塊的設(shè)計考慮 140
5.4.2 模塊的電連接設(shè)計 141
5.4.3 設(shè)計考慮點 142
5.4.4 熱設(shè)計 143
5.4.5 高可靠性要求 144
5.5 電池簇設(shè)計 144
5.5.1 電池簇總體方案設(shè)計 144
5.5.2 電池簇詳細設(shè)計 145
5.5.3 電池簇的電連接設(shè)計 146
5.6 儲能系統(tǒng)預(yù)制艙設(shè)計 147
5.6.1 預(yù)制艙設(shè)計概述 147
5.6.2 預(yù)制艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計 148
5.6.3 集裝箱的電氣設(shè)計 152
參考文獻 154
第6章 電池系統(tǒng)熱管理設(shè)計及仿真分析 155
6.1 熱管理系統(tǒng)概述 155
6.1.1 熱管理的意義 155
6.1.2 常用儲能熱管理技術(shù)路線 157
6.1.3 熱管理系統(tǒng)介紹 158
6.1.4 熱管理系統(tǒng)的要素 159
6.2 風(fēng)冷方案設(shè)計 160
6.2.1 冷/熱負荷計算 161
6.2.2 空調(diào)選型及布置 162
6.2.3 主風(fēng)道設(shè)計 163
6.2.4 電池系統(tǒng)散熱方案設(shè)計 164
6.2.5 部分工程方案設(shè)計 165
6.3 液冷方案設(shè)計 167
6.3.1 冷水機組選型 168
6.3.2 液冷板設(shè)計 169
6.3.3 液冷管路方案設(shè)計 170
6.3.4 冷卻策略制訂 172
6.3.5 仿真模擬 172
6.4 相變冷卻方案 172
6.4.1 相變材料的選擇 173
6.4.2 相變冷卻 173
6.4.3 熱管冷卻 174
6.4.4 復(fù)合冷卻 176
6.5 先進的熱管理仿真技術(shù)及應(yīng)用 176
6.5.1 儲能領(lǐng)域中仿真軟件的介紹 176
6.5.2 一維仿真軟件在儲能領(lǐng)域中的應(yīng)用 178
6.5.3 三維仿真軟件在儲能領(lǐng)域中的應(yīng)用 179
6.6 儲能電池系統(tǒng)的熱管理新技術(shù)與發(fā)展趨勢展望 180
6.6.1 儲能電池系統(tǒng)的熱管理新技術(shù) 180
6.6.2 儲能電池系統(tǒng)的熱管理發(fā)展趨勢 180
參考文獻 181
第7章 升壓變流系統(tǒng)及成套配電裝置集成關(guān)鍵技術(shù) 184
7.1 概述 184
7.1.1 升壓變流系統(tǒng) 185
7.1.2 成套配電裝置 186
7.2 系統(tǒng)集成總體設(shè)計原則 186
7.2.1 升壓變流系統(tǒng)單元容量確定 186
7.2.2 升壓變壓器選型 187
7.2.3 PCS 集成形式選擇 187
7.2.4 成套配電裝置選型 188
7.2.5 系統(tǒng)配電設(shè)計 194
7.3 儲能變流器（PCS）  195
7.3.1 PCS 分類 195
7.3.2 PCS 系統(tǒng)構(gòu)成 196
7.3.3 PCS 主要功能 197
7.4 變壓器 202
7.4.1 變壓器基本功能和分類 202
7.4.2 變壓器主要特征參數(shù)及試驗 203
7.4.3 變壓器空載運行、負載運行及短路試驗 204
7.5 高壓開關(guān)柜 206
7.5.1 高壓開關(guān)柜主要結(jié)構(gòu) 206
7.5.2 高壓開關(guān)柜分類 207
7.5.3 儲能電站常用開關(guān)柜 208
7.5.4 開關(guān)柜主要部件 210
參考文獻 218
第8章 儲能監(jiān)控與能量管理系統(tǒng) 219
8.1 總體要求 219
8.1.1 標準性原則 220
8.1.2 一體化設(shè)計原則 220
8.1.3 高可靠性原則 220
8.1.4 高安全性原則 221
8.1.5 開放性原則 221
8.1.6 易用性原則 221
8.2 典型系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計 221
8.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 221
8.2.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 223
8.2.3 軟件結(jié)構(gòu) 224
8.2.4 通信接口 225
8.3 系統(tǒng)安全接入 231
8.3.1 安全防護目標 231
8.3.2 相關(guān)的安全法規(guī) 231
8.3.3 安全防護總體原則 231
8.3.4 安全分區(qū) 233
8.3.5 網(wǎng)絡(luò)專用 234
8.3.6 橫向隔離 235
8.3.7 縱向認證 236
8.3.8 綜合防護 237
8.4 監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（SCADA）軟件 238
8.4.1 主要功能 238
8.4.2 核心實時數(shù)據(jù)庫 241
8.4.3 關(guān)鍵技術(shù)指標 242
8.5 能量管理控制策略 243
8.5.1 調(diào)峰 244
8.5.2 一次調(diào)頻 244
8.5.3 二次調(diào)頻 245
8.5.4 自動電壓控制 247
參考文獻 248
第9章 儲能系統(tǒng)設(shè)計驗證 249
9.1 相關(guān)標準法規(guī)體系解析 249
9.1.1 國內(nèi)相關(guān)標準法規(guī)體系 249
9.1.2 國外相關(guān)標準法規(guī)體系 250
9.2 模塊測試驗證 251
9.2.1 基礎(chǔ)測試 252
9.2.2 基本性能測試 252
9.2.3 安全性能測試 255
9.3 電池簇測試驗證 258
9.3.1 基礎(chǔ)測試 259
9.3.2 基本性能測試 259
9.3.3 安全性能測試 263
9.4 電池系統(tǒng)測試驗證 266
9.4.1 外觀尺寸 266
9.4.2 安裝接線及電氣安全 267
9.4.3 功能測試 269
9.4.4 性能測試 270
9.5 并網(wǎng)測試驗證 272
9.5.1 低電壓穿越測試 272
9.5.2 高電壓穿越測試 272
9.5.3 電網(wǎng)適應(yīng)性測試 273
9.5.4 電能質(zhì)量測試 273
9.5.5 直流分量測試 273
9.5.6 充放電響應(yīng)時間測試 273
9.5.7 充放電調(diào)節(jié)時間測試 274
9.5.8 充放電轉(zhuǎn)換時間測試 274
9.5.9 額定能量測試 275
9.5.10 額定功率能量轉(zhuǎn)換效率測試 275
9.5.11 功率控制測試 275
9.5.12 過載能力測試 275
9.5.13 防孤島測試 276
參考文獻 276
第10章 儲能系統(tǒng)智能制造技術(shù)與生產(chǎn)管理 278
10.1 概述 278
10.2 儲能系統(tǒng)生產(chǎn)制造過程介紹 279
10.2.1 模組結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝 279
10.2.2 電池模塊結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝 281
10.2.3 高壓箱結(jié)構(gòu)和裝配工藝 283
10.2.4 電池簇結(jié)構(gòu)和裝配工藝 283
10.2.5 儲能集裝箱結(jié)構(gòu)和裝配工藝 284
10.2.6 儲能集裝箱裝配流程介紹 285
10.3 儲能系統(tǒng)關(guān)鍵工藝介紹 285
10.3.1 電芯分選 285
10.3.2 電芯等離子清洗 286
10.3.3 涂膠工藝 287
10.3.4 Busbar 的焊接 289
10.3.5 螺栓擰緊控制 292
10.3.6 氣密檢測工藝 294
10.3.7 測試 294
10.4 生產(chǎn)過程控制 298
10.4.1 生產(chǎn)計劃管理 298
10.4.2 制造過程的管理 299
10.4.3 儲能產(chǎn)品的精益生產(chǎn)管理 303
10.5 智能化與信息化制造技術(shù) 304
10.5.1 現(xiàn)階段國內(nèi)模組產(chǎn)線現(xiàn)狀 304
10.5.2 傳統(tǒng)的自動化產(chǎn)線建設(shè)模式 304
10.5.3 信息化、智能化產(chǎn)線建設(shè)方向 305
10.5.4 未來智能化工廠建設(shè)方向展望 306
參考文獻 307
第11章 儲能系統(tǒng)設(shè)備集成現(xiàn)場安裝、調(diào)試測試 309
11.1 儲能系統(tǒng)設(shè)備現(xiàn)場吊裝 309
11.1.1 概述 309
11.1.2 吊裝安全要求 309
11.1.3 吊裝工作的實施311
11.2 儲能系統(tǒng)設(shè)備機電安裝 313
11.2.1 安裝前準備工作 313
11.2.2 成套配電裝置安裝 314
11.2.3 集裝箱（預(yù)制艙）安裝 316
11.2.4 電氣接線 316
11.3 儲能系統(tǒng)設(shè)備現(xiàn)場交接檢驗 317
11.3.1 概述 317
11.3.2 集裝箱及預(yù)制艙檢驗 318
11.3.3 箱（艙）內(nèi)電氣設(shè)備檢驗 319
11.3.4 消防系統(tǒng)檢驗 321
11.4 儲能系統(tǒng)現(xiàn)場測試 321
11.4.1 概述 321
11.4.2 測試工作的相關(guān)要求 321
11.4.3 系統(tǒng)靜態(tài)測試 323
11.4.4 系統(tǒng)動態(tài)測試 328
11.5 儲能系統(tǒng)并網(wǎng)測試 332
參考文獻 332
第12章 儲能系統(tǒng)集成典型應(yīng)用案例分析 334
12.1 概述 334
12.2 用戶側(cè)儲能系統(tǒng)集成項目 334
12.2.1 項目基本情況 334
12.2.2 項目特點 334
12.2.3 主要技術(shù) 335
12.3 火儲聯(lián)合調(diào)頻儲能系統(tǒng)集成項目 335
12.3.1 項目基本情況 335
12.3.2 儲能輔助火電機組調(diào)頻的作用 336
12.3.3 儲能系統(tǒng)接入模式 336
12.3.4 儲能系統(tǒng)控制模式 336
12.3.5 儲能系統(tǒng)效益 336
12.4 變電站調(diào)峰調(diào)頻儲能系統(tǒng)集成項目 337
12.4.1 項目基本情況 337
12.4.2 儲能系統(tǒng)集成主要技術(shù) 337
12.5 新能源配套儲能系統(tǒng)集成項目 338
12.5.1 項目基本情況 338
12.5.2 項目特點 338
12.5.3 儲能系統(tǒng)集成主要技術(shù) 339
12.6 某獨立儲能系統(tǒng)集成項目 339
12.6.1 項目基本情況 339
12.6.2 項目特點 339
12.6.3 主要技術(shù) 340
12.6.4 項目優(yōu)點 340