【项目方案】数据中心项目储能方案 1.25MW-1.25MWh

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数据中心 1.25MW/1.25MWh 储能系统集成方案 XX 能源解决方案 2022 年 7 月 版本记录 版本 描述 日期 编制 批准 V1 首版 2022/1 V2 第二版 2022/6 目 录 一、项目概述..................................................................................................................................................... 4 1.1 项目基本信息...................................................................................................................................... 4 1.2 储能应用模式分析...............................................................................................................................6 二 项目系统设计..............................................................................................................................................8 2.1 储能系统容量与充放策略.......................................................................................................................8 2.2 储能运行策略........................................................................................................................................... 8 2.3 系统架构与关键参数.............................................................................................................................10 2.4 设计制造标准.........................................................................................................................................11 三、设备选型................................................................................................................................................... 13 3.1 储能磷酸铁锂电池............................................................................................................................13 3.2 电池模组............................................................................................................................................14 3.3 储能电池簇........................................................................................................................................ 15 3.4 高压箱................................................................................................................................................15 3.5 电池管理系统 BMS........................................................................................................................... 16 3.6 储能变流器 PCS................................................................................................................................ 18 3.7 储能集装箱箱体................................................................................................................................ 20 3.8 消防设计............................................................................................................................................23 四、项目配置清单............................................................................................................................................26 五、系统运行与维护........................................................................................................................................27 5.1 系统投运................................................................................................................................................. 27 5.2 系统运行................................................................................................................................................. 27 5.3 系统维护................................................................................................................................................. 27 5.4 运行环境................................................................................................................................................. 28 4 XX 能源解决方案 一、项目概述 1.1 项目基本信息 随着电力系统对调节能力需求提升、新能源开发消纳规模不断加大，新型储能建 设周期短、选址简单灵活、调节能力强，与新能源开发消纳的匹配性更好，优势逐渐 凸显。 今年国家层面相继出台了《“十四五”新型储能发展实施方案》《关于进一步推动新 型储能参与电力市场和调度运用的通知》，要求加大力度发展电源侧新型储能，推动 系统友好型新能源电站建设；明确新型储能独立市场主体地位，推动新型储能参与各 类电力市场；努力拓宽新型储能收益渠道，探索新型储能商业模式；强化标准的规范 引导和安全保障作用，完善新型储能全产业链标准体系。 从实际效果来看，新能源与储能的融合，将在平抑新能源出力、提升新能源消纳、 降低发电计划偏差、提升电网安全稳定性等方面发挥重大作用。 根据《国务院关于印发 2030 年前碳达峰行动方案的通知》和相关政策文件，开发 利用新能源发电和储能应用是降低综合能源成本、提升用能响应的发展路径。 XX 数据中心项目包含电系统（储能部分）、储能变流器及变压器（能量变换部分）和 能量管理系统组成。采用削峰填谷、平滑输出、智慧用能的模式。系统既可以不受外界 的影响自主发电，也可依据用户用能需求进行能量调节，显著提升园区综合能耗效率， 同时实现了绿色环保用能。 XX 能源的供货界面为储能系统，包含电池组及管理系统、双向储能变流器、能 源管理系统、配电装置、能量管理系统。其功能和规格介绍规格可能会有更新改进， 以最新为准。系统正常运行需遵循使用说明或用户手册。 5 XX 能源解决方案 XX 能源光储智慧能源解决方案 6 XX 能源解决方案 1.2 储能应用模式分析 储能系统有助于更有效的使用和管理能源，减少电费支出，可应用于多种场景，例 如电力用户峰谷套利、电网调频调峰、提高新能源消纳、提高电网供电稳定性等，具体 如下表所示。 应用分类 应用名称 发电系统应用 削峰填谷/发电容量支撑 电网应用 输电系统支持/延缓输电系统扩容/缓解输电系统阻塞/变电站电源 新能源并网 移峰/并网/稳定输出 辅助服务 负荷跟踪/备用容量/调频/电压支持 用户端应用 供电可靠性/分时电价电费管理/电能质量/容量费用管理 储能系统应用场景一览表 储能主要应用包含以下几大类： 1）削峰填谷 光伏电力并网后，需要接受电网调度，但其电力输出峰值阶段与电网负荷峰值阶 段并不一致，加之电力市场峰谷电价因素影响，利用储能系统实现光伏发电在时间坐 标上的平移，使光伏电力参与电网调峰也是目前光伏储能系统研究热点之一。通过电 力调峰，可提升光伏电力在电网中的接入能力和光伏电力的经济性。 目前对于配置在电网侧的集中式储能系统容量、功率配置是由电网调峰要求、储 能充放电控制策略、储能成本等因素共同决定。求解电池储能系统削峰填谷策略的算 法主要包括梯度类算法、智能算法、动态规划算法。不同的电网调峰要求、储能控制 策略对功率、容量的要求不同。 2）平滑输出 光伏发电是太阳能转换为电能的过程，其输出功率受到太阳辐射强度、温度等环 境因素的影响而剧烈变化，此外由于光伏电力输出为直流电流，需要经过逆变器转换 为交流电后接入电网，在逆变过程中会产生谐波。光伏电力功率的不稳定和谐波的存 在使得光伏电力的接入将会对电网造成冲击。因此并网式光伏发电系统中配置储能的 一个重要目的就是平滑光伏电力输出，提升光伏电力质量。 7 XX 能源解决方案 储能系统的容量由并网平滑策略所决定，而储能功率一般由平滑目标所决定。基 于储能系统的光伏并网平滑策略目前主要有定时间常数低通滤波平滑策略、模糊控制/ SOC（储能电池荷电状态）平滑策略、光伏发电功率预测平滑策略等。低通滤波平滑 策略平滑效果一般，但控制简单、成本较低，是目前应用前景较为广阔的控制策略。 3）微电网应用 微电网是为了推进可再生能源利用而提出的一种新型电网结构，具体是由可再生 能源、储能系统和负荷组成的区域型电网形式，作为独立的整体，既可以并网运行， 也可以在离网状态下孤岛运行。作为微网组成单元的储能系统是微电网中的能源缓冲 环节，对微电网起着提高控制稳定性、提升微电网电能质量、维持微网的功率平衡、 改善微电网抗干扰能力等重要作用。此外，微电网中的储能系统在电网供电中断的情 况下还可作应急备用。 配置在微电网中的储能系统一般与可再生能源发电系统并联配置，并具有独立的 储能管理系统（如电池控制系统，BESS），其运行模式随微网运行模式（离网/并网） 变化。储能电池的容量与功率配置取决于不同的微电网构成及运行模式，也受到储能 系统运行模式的制约。微电网中储能系统的配置和控制策略是目前微电网相关研究的 热点。 综上所述，本储能示范项目拟采取削峰填谷、平滑输出、智慧调节的策略，以达 成综合用能成本最低、能源利用效率最高的目的。 8 XX 能源解决方案 二 项目系统设计 2.1 储能系统容量与充放策略 根据项目提资，XX 数据中心风光一体分布式新能源项目，装机容量不低于 10.16MWp 的分布式屋顶光伏、装机容量不低于 0.3MW 的风电和 1 套 8 车位的光储充 车棚系统，并预留接入储能电站的接口（如政府分布式项目开发要求须配储能则项目范 围包含整个储能部分）。 XX 数据中心风光一体分布式新能源项目位于河北省张家口，项目拟建设装机容量不 小于 10.23MWp 的分布式屋顶光伏伏、装机容量不低于 0.3MW 的风电和 1 套 8 车位的 光储充车棚系统，并预留接入储能电站的接口（如政府分布式项目开发要求须配储能则 项目范围包含整个储能部分）。 2.2 储能运行策略 光储充系统在原有停车场建设充电桩，配套建设光伏车棚发电，同时选配一定容量 储能，通过能量管理系统实现对光伏车棚、储能、汽车充电的全景智能掌控，能源最大 化利用，最优成本利用，实现新能源车充新能源电。本系统有以下优点： （1）根据需求选择不同的配置目标，如平滑性最优（物理性）、电站收益最优（经 济性）、多目标最优等（物理性、经济性兼顾）。 （2）对调峰市场、调频市场、现货市场运行规则进行考量，确定电站收入、成本、 运行边界。 （3）提升年度数据分辨率，年度数据由各细分时段计算得出，做到与生产模拟相结 合。 （4）提供风、光、储储容量优化配置方案，实现新能源与储能的协同优化。 （5）提供优化的储能出力策略曲线、新能源场站报量策略曲线，指导储能电站生产 运行，提升电站盈利能力。 数据中心园区储能项目总装机容量为 1250kW/1250kWh。储能系统通过每天两次充 放的方式，在用户侧利用广东省峰谷电价差实现经济收益。根据每天电价波动时段规定 9 XX 能源解决方案 0:00~8:00（谷段），12:00~14:00（平段） 进行充电；每天 10:00~12:00（尖峰/峰 段），14:00~19:00（尖峰/峰段）进行放电。为确保储能系统充电过程不增加变压器需 量电费，同时保证储能系统一天两次充放电循环，需在光储并联总出线位置配置功率检 测设备。储能 EMS 根据设定逻辑控制储能系统充放电时间区间和功率大小。光储充系统 控制策略如下： （一）系统并网 1.光伏工作于 MPPT 模式，供负载使用及储能充电，余电可上网。 （1）光伏功率大于负载功率 P 储=P 负载+P 充电桩-P 光（正值放电，负值充电） （2）光伏功率小于负载功率 P 储=P 充电桩 2.当光伏不足且储能无法放电，并网点功率>90%变压器容量时，限制充电枪功率至 80%；90%变压器容量>并网点功率>80%变压器容量时，限制充电枪功率至 90%;并网点 功率长时间（120S）<70%变压器容量时，取消限制恢复最大功率运行。 3.夜间谷时段，若 SOC 低于 70%，储能进入强制补电模式。设置小功率进行充电， 直到 SOC>80%停止充电。 （二）系统离网 PCS 以 VF 模式方式运行，光伏以 MPPT 模式运行，限制充电桩功率至 10%。系统恢 复并网后按并网充电桩限制策略。 电池系统 SOC>90%：光伏接收 EMS 限光指令。SOC 每增加 1%，光伏功率限制降 低 20%额定值。 （三）消防联动 消防主机发出二级故障信号时，EMS 控制储能及空调关闭，跳开配电开关，并发出 告警信号。必须由人工消除故障信号或处理好险情，才可手动开启储能系统。 10 XX 能源解决方案 2.3 系统架构与关键参数 本项目拟建设一套总规模 1250kW/1250kWh 的储能系统。储能电池采用 3.2V 100Ah 高倍率磷酸铁锂高能量电芯，高效风冷电池系统。电芯串并联 2P14S，单个 PACK 规格 44.8V/200Ah，循环 90%DOD，额定容量 8.96kWh。16 个 PACK 串联为一个 电池簇，单簇额定容量为 143.36kWh。储能系统配置 10 簇电池组，额定容量 1433.6kWh，DoD 为 90%，总可用容量为 1290.24kWh。电池组额定放电倍率 1.0C。 电池每日暂定一充一放，额定循环次数≧4000 次。 储能系统示意图 储能变流器额定功率为 2x630kW（1250kW），输出为交流三相 400V，系统采用交 流耦合，升压到 10KV 并网。 储能系统采用磷酸铁锂电池，具有高安全性，超长循环寿命，优越的倍率充放电性 能，电池存储容量大，转换效率高的特点。采用了先进的三级网络架构电池管理系统 （BMS），可以实时检测电池组中单节电池电压和温度，电池组总电流、总电压、环境 温度等多项参数，具有防止电池过充过放等多项保护功能。采用全方位、多层次的电池 保护策略，保证储能系统安全运行。 系统采用户外集装箱整体集成式，户外应用设计，防护等级 IP54，环境适应性好。 安装模块化程度高，结构简单，便于安装及维护。集装箱内配置智能温度控制系统、自 动火灾报警及自动灭火系统，并具有声光报警功能，配置了消防栓连接口和相应的水消 防管道。内有防爆照明系统，采取门禁系统控制人员进入。 储能系统具有综合自动化远程监控后台，融入灵活高效的能源管理系统，多终端查 询管理系统发电、储电、用电和电池组剩余电量。同时可根据电网、负荷、储能对储能 运行策略本地化配置调整，实现系统运行优化和用户收益最大化。具备基本的自我诊断 11 XX 能源解决方案 功能，监控后台内可监测汇流柜内电池包的运行情况，便于后期运行维护。 2.4 设计制造标准 本项目所供货物的设计与制造标准(包括货物的包装标准)如下表所示： 序号 标准号 标准名称 1 GB50016-2014 《建筑设计防火规范》 2 DL/T 527-2002 静态继电保护装置逆变电源技术条件 3 GB/T 13384-2008 机电产品包装通用技术条件