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[技术] 集中式电化学储能电站常用容量配置说明

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发表于 2023-2-15 17:52:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
1. 背景

储能系统最关键的两个指标,一是功率,二是容量;但关乎容量配置,又存在多种理解,如额定容量、标称容量、装机容量、放电容量、充电容量等。别看都是容量,但不同容量的配置及成本差异甚大,以下分别介绍各容量释义及配置说明:

2. 装机容量/额定容量/标称容量

锂电池充满电到放电终止电压所能输出的容量;

装机容量=额定容量=标称容量,为便于下述容量计算,本文用En表示。

若用户没有特别说明,一般按额定容量进行配置,以2.5MW/5MWh储能系统举例来说:

  • 电芯:电化学储能电站常用磷酸铁锂电池,电芯容量为280Ah,额定电压3.2V;

  • PACK:电芯串并联之后行成PACK;在两年前,PACK内部还有并联形式,目前主流使用280Ah电芯,PACK均按串联设计,不考虑PACK内部并联,如1并14串、1并15串、1并16串、1并24串、1并48串、1并52串等方案;本文按1P16S举例来说,单个PACK规格为51.2V、14.336kWh;

  • 电池簇:多个PACK串联后形成电池簇,按1500V系统设计,则电池簇电压范围需要在800V~1500V/1000V~1500V之间(与PCS直流侧电压范围匹配)。常规方案以25个PACK串联,串联后额定电压为1280V,额定容量为358.4kWh;

  • 电池堆:由连接在同一功率变换系统上的可整体控制功率输入、输出的电池集合;常规2.5MW/5MWh储能系统由2台1250kW PCS交流侧并联组成,则单个电池堆规格为1.25MW/2.5MWh,配置7个电池簇,7个电池簇直流侧并联后接入统一的PCS,电池堆容量为2508.8kWh;

  • 电池系统:两个电池堆交流侧并联,额定容量为5017.6kWh。

3. 放电容量

放电容量存在多种说法,主要看考核点在什么位置,如有:直流侧放电容量、PCS交流侧放电容量、并网点放电容量。

注:下述均以2.5MW/5MWh储能系统初始状态为例开展计算分析。

3.1  储能系统各组成部分效率

注:下述数据引用自《集中式电化学储能系统电站常用容量配置说明》:

图表1-集中式电化学储能系统电站常用容量配置说明.png


3.2  放电过程潮流图(图1)

图表2-集中式电化学储能系统电站常用容量配置说明.png


3.3  直流侧放电容量

若用户要求直流侧放电容量为5MWh,在进行容量配置时,需要考虑电池系统的放电效率和电池系统充放电深度(按90%DOD考虑),则实际配置容量应为:

En-dc=5000kWh÷电池系统放电效率÷DOD=5000kWh÷95.92%÷90%≈5791.86kWh。

注:部分企业电池系统效率可做的更高,且初始DOD可按100%计算,若有需要,按比例计算即可。

3.4 PCS交流侧放电容量

在直流侧放电容量的基础上,将直流侧线损和PCS效率考虑进去,可得当用户要求PCS交流侧放电容量时的配置容量为:
En-ac1= En-dc÷直流侧线路效率÷PCS逆变效率=5791.86kWh÷99.83%÷98.5%≈5890kWh。

3.5 并网点放电容量

在PCS交流侧放电容量的基础上,将PCS交流侧线损、变压器效率及35kV线路损耗考虑进去,可得当用户要求并网点放电容量时的配置容量为:
En-ac2= En-ac1÷PCS交流侧线路效率÷变压器效率÷35kV线路效率=5890kWh÷99.98%÷98.98%÷99.89%≈5958.44kWh。

注:一些项目要求PCS一体机内配置辅助用电变压器,即电池舱及PCS舱内用电从该变压器取,不从站用变取。这时候,在计算并网点放电容量时需要增加辅助设备用电电量。

3.6 公共连接点放电容量

在并网点交流侧放电容量的基础上,将辅助用电电量考虑进去,可得当用户要求公共连接点放电容量时的配置容量为:
Eoff= En-ac2+辅助设备用电电量=5958.44kWh+60.3kW×2h=6079.04kWh。

4. 充电容量


充电容量亦存在多种说法,如:直流侧充电容量、PCS交流侧充电容量、并网点充电容量。

注:下述均以2.5MW/5MWh储能系统初始状态为例开展计算分析。

4.1 充电过程潮流图(图2)

图表3-集中式电化学储能系统电站常用容量配置说明.png


4.2 直流侧充电容量

若用户要求直流侧充电容量为5MWh,即以直流侧计量表计数据达到5MWh为准,在进行容量配置时,需要考虑电池系统的充电效率和电池系统充放电深度(按90%DOD考虑),则实际配置容量应为:
En-dc=5000kWh×电池系统充电效率÷DOD=5000kWh×95.92%÷90%≈5328.89kWh。

注:部分企业电池系统效率可做的更高,且初始DOD可按100%计算,若有需要,按比例计算即可。

4.3  PCS交流侧充电容量

在直流侧充电容量的基础上,将直流侧线损和PCS效率考虑进去,可得当用户要求PCS交流侧充电容量时的配置容量为:
En-ac1= En-dc×直流侧线路效率×PCS逆变效率=5328.89kWh×99.83%×98.5%≈5240.03kWh。

4.4  并网点充电容量

在PCS交流侧充电容量的基础上,将PCS交流侧线损、变压器效率及35kV线路损耗考虑进去,可得当用户要求并网点充电容量时的配置容量为:
En-ac2= En-ac1×PCS交流侧线路效率×变压器效率×35kV线路效率=5240.03kWh×99.98%×98.98%×99.89%≈5179.84kWh。

注:一些项目要求PCS一体机内配置辅助用电变压器,即电池舱及PCS舱内用电从该变压器取,不从站用变取。这时候,在计算并网点充电电容量时需要减去辅助设备用电电量。

4.5 公共连接点充电容量

在并网点交流侧充电容量的基础上,将辅助用电电量考虑进去,可得当用户要求公共连接点充电容量时的配置容量为:
Eon= En-ac2-辅助设备用电电量=5179.84kWh-60.3kW×2h=5059.24kWh。

5. 总结

对于储能容量,目前还缺乏统一的规定;对于工商业储能项目来说,由于商业模式较为清晰,其实用户更关注的是公共连接点的放电容量;对于新能源配套储能项目来说,由于商业模式不清晰,储能配置主要受政策引导,用户配置储能是为了完成光伏并网,自然是能少配就少配,故常按额定容量配置。

另外,上述分析均是初始容量,非首年容量、更非全生命周期内容量。当考虑运行期内运行方式、充放电次数、电池衰减率、电池一致性等因素时,还需要进一步超配。

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集中式电化学储能系统电站常用容量配置说明 〔阳光工匠学社 组编〕2023.02.15A.rar

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发表于 2023-5-18 15:51:52 | 显示全部楼层
储能电站建设培训
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标准配置图
2.png
发表于 2023-4-12 11:19:36 | 显示全部楼层
储能电站建设培训
renzhao86 发表于 2023-3-31 16:25
讲解的很到位 我还有两本书呢 一直没有时间看!

什么名字?能推荐一下吗?
发表于 2023-3-2 16:01:55 | 显示全部楼层
光伏发电技术培训[研考班]2018
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请问下,比如2.5MW/5MWh的,一般满功率放电,只能放2个小时,假如我需要满功率放电4个小时,那我是直接配2倍的蓄电池吗,还是一般情况下,都默认是只设计放电2个小时呢。
发表于 2023-3-9 21:34:35 | 显示全部楼层
chenguishu 发表于 2023-3-2 16:01
请问下,比如2.5MW/5MWh的,一般满功率放电,只能放2个小时,假如我需要满功率放电4个小时,那我是直接配2 ...

根据具体情况来设计
发表于 2023-3-28 10:16:03 | 显示全部楼层
储能电站建设培训
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3.3  直流侧放电容量计算错误,这里只考虑DOD就行了,不用考虑电池系统放电效率。
在100%DOD条件下,电池初始放电能量必须大于额定能量,否则不满足国标。
发表于 2023-3-31 16:25:34 | 显示全部楼层
讲解的很到位 我还有两本书呢 一直没有时间看!
发表于 2023-5-27 14:08:27 | 显示全部楼层
光伏发电技术培训[研考班]2018
chenguishu 发表于 2023-3-2 16:01
请问下,比如2.5MW/5MWh的,一般满功率放电,只能放2个小时,假如我需要满功率放电4个小时,那我是直接配2 ...

不看你用电功率吗???最快2小时放完,又不是说只能放两小时
发表于 2023-8-2 10:42:02 | 显示全部楼层
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讲解的很到位 我还有两本书呢 一直没有时间看!
发表于 2023-8-2 16:03:09 | 显示全部楼层
光伏发电技术培训[研考班]2018
chenguishu 发表于 2023-3-2 16:01
请问下,比如2.5MW/5MWh的,一般满功率放电,只能放2个小时,假如我需要满功率放电4个小时,那我是直接配2 ...

如果功率要求一样的话,从原来2小时率的系统增加到4小时率,简单来讲就是多配一倍的电池就可以;
至于这个一般配置几小时率的问题,这个是根据用户的具体情况去配置的,不同的应用场景不同的小时率都有;
现在常规的用户侧储能都是做两充两放,所以做2小时率。
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