近两年,储能市场呈现快速发展,发电侧、用电侧都出现很大的储能需求,其中,集装箱储能系统是针对移动储能市场的需求开发的集成化储能系统,其内部集成电池柜、锂电池管理系统、集装箱动环监控系统,并可根据客户需求集成储能变流器和能量管理系统。今天,我们主要盘点下储能集装箱内部的结构设计。
目前市面上,储能集装箱内部电柜的安装方式主要有两种:
1、两端开门、电柜面对面排布,中间预留过道,并开门端安装控制、消防、配电等;
2、两侧开门,电柜背对背安装,在两端安装控制、消防、配电等。
两端开门方式
两侧开门方式
储能集装箱按照材料分类分为铝合金集装箱、钢制集装箱和玻璃钢制集装箱,其中铝合金集装箱优点是重量轻,外表美观,防腐蚀,弹性好,加工方便以及加工费、修理费低,使用年限长;缺点是造价高,焊接性能差;钢制集装箱优点是强度大,结构牢,焊接性高,水密性好,价格低廉;缺点是重量大、防腐性差;玻璃钢制集装箱优点是强度大,刚性好,内容积大,隔热、防腐、耐化学性好,易清扫,修理简便;缺点是重量大,易老化,拧螺栓处强度降低。
储能集装箱的设计主要分为两部分,一是电池仓,电池仓主要包括电池、电池架、BMS控制柜、七氟丙烷灭火柜、散热空调、烟感照明、监控摄像头等。电池需要配备相对应的BMS管理系统。电池的类型可以是铁锂电池、锂电池、铅炭电池及铅酸电池。散热空调根据仓里的温度进行实时调节。监控摄像头可以远端监控仓里设备的运行状态。可以组成一个远程的客户端,通过客户端或者app对仓里设备的运行状态、电池状态等进行监测和管理。
二是设备仓,设备仓主要包括PCS和EMS控制柜。PCS可控制充电和放电过程,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。EMS在储能系统的应用里面,功能和作用都比较重要。在配电网方面,EMS主要通过跟智能电表的通讯,采集电网实时功率的状态,并实时监测负载功率的变化。控制自动发电,对电力系统状态进行评估。
我们以1MW/1MWh储能集装箱系统为例,系统一般由储能电池系统、监控系统、电池管理单元、专用消防系统、专用空调、储能变流器及隔离变压器组成,并最终集成在一个40英尺集装箱内。
其中电池系统主要由电芯串并联构成:首先十几组电芯通过串并联组成电池箱,然后电池箱通过串联组成电池组串并提升系统电压,最终将电池组串进行并联提升系统容量,并集成安装在电池柜内。
监控系统主要实现对外通讯、网络数据监控和数据采集、分析和处理的功能,保证数据监控准确、电压电流采样精度高、数据同步率及遥控命令执行速度快;电池管理单元拥有高精度的单体电压检测与电流检测功能,保证电芯模块的电压均衡,避免电池模块间产生环流,影响系统运行效率。
为了保证系统的安全,储能集装箱内配置了专用的消防及空调系统,其中消防系统通过烟雾传感器、温度传感器、湿度传感器、应急灯等安全设备感知火警,并自动灭火;专用空调系统根据外部环境温度,通过热管理策略控制空调冷热系统,保证集装箱内温度处于合适区间,延长电池使用寿命。
储能变流器是将电池直流电转换为三相交流电的能量转换单元,其可运行于并网及离网模式。并网模式下变流器按照上层调度下发的功率指令与电网进行能量交互;离网模式下储能变流器可为厂区负荷提供电压频率支撑,并为部分可再生能源提供黑启动电源。储能变流器出口与隔离变压器连接,使一次侧与二次侧的电气完全绝缘,最大程度保证集装箱系统的安全。
移动式储能系统以其较为突出的灵活便捷性已广泛应用于电力系统输发配送等领域。与传统固定式储能电站相比,储能集装箱系统的模块化设计采用了国际标准化的集装箱尺寸,允许远洋和公路运输,可以通过高架起重机进行吊装,可移动性强,不受地域限制。另外储能集装箱系统可进行工厂化生产,直接在车间进行组装调试,大大节约了工程的施工和运维成本,并实现事故隔离。相信随着电池本体技术的不断突破,移动式储能系统的能量密度将进一步提升,成本也会大幅度下降,移动式储能系统的实际价值将不断体现,应用范围也会不断扩张,未来必定会成为推进能源生产和消费革命的重要载体,是能源互联网中极具发展前景的技术和产业。
另外,储能集装箱系统如何保证安全?也是大家十分关心的话题。
一是,需要建立储能系统全生命周期管理体系,一个储能电站的寿命是10—15年,即使同一批次的电池,在几年后也有可能出现不一致性问题,储能系统有上万个电芯,电池老化后的不一致性问题更为严重,所以储能系统全生命周期管理体系的搭建,可以做到实时监测,免拆解定点定位,提前预警,将预防做在消防前。
二是,引入专业的“第三方检测机构”,不断完善储能电站安全标准体系,如今,储能市场正以前所未有的速度增长,高速发展的背后,制定标准、规范市场正成为储能规模化发展的关键,权威、专业的第三方检测机构逐渐成为储能发展之路上的重要推动力。目前,国内已经有不少企业提供专业的第三方检测服务,比如,数字能源及储能安全领域的“双独角兽”美克生能源可以提供专业的第三方电池数据评估技术服务,最大程度确保用户集装箱式储能设备安全。
三是,为储能集装箱产品搭建安全预警系统,美克生能源自主研发国内首个商业化锂电池安全故障预警平台——电池预诊断系统(PSS)。开创锂电池电化学算法,开发硬件求解器智能分析电池运行状态,针对电池安全进行深度“血液级”检测,提前诊断预警,将“预防做在消防前”,保障稳定运行;免拆解云诊断,在线对电池进行定点定位安全检测,“零时间成本”对锂电池进行“体检”,提供电池健康状态评估、电池状态校正、电池剩余寿命预测等服务,为运维人员提出科学建议,从而更大程度上保障锂电池全生命周期的安全。
近日,
美克生能源基于自己在电池预诊断系统方面的技术优势,发布了专用于工商业的储能集装箱产品,该产品是首款搭载PSS系统的储能产品,真正做到软硬结合,云边一体,保障储能系统安全。
最后,针对不同类型的电池安全事故隐患,需制定故障应急预案和消防处置措施,做到检测到预警信息,第一时间处理,防止安全事故的发生,尽全力保障人员的生命财产安全。