Rozwiązanie systemu magazynowania energii po stronie prądu stałego o mocy 60 MWh

1. Przegląd projektu

To rozwiązanie zostało zaprojektowane do budowy systemu magazynowania energii litowo-żelazowo-fosforanowej o pojemności 60 MWh, składającego się z 12 standardowych kontenerów akumulatorowych chłodzonych cieczą o pojemności 5 MWh. System jest podłączony do sieci energetycznej napięciem 35 kV, co jest wykorzystywane głównie do redukcji szczytowego zapotrzebowania na energię elektryczną, w obiektach wspierających energię odnawialną oraz w dużych instalacjach przemysłowych i komercyjnych. Dzięki zastosowaniu schematu równoległego połączenia DC, strony DC 12 kontenerów akumulatorowych są połączone ze stroną DC układu PCS (Power Conversion System), co zmniejsza prąd przemienny w obiegu i poprawia sprawność systemu.

2. Podstawowe parametry produktu

System kontenerów do magazynowania energii wykorzystuje ogniwa akumulatorowe o pojemności 314 Ah, z konfiguracją pakietów akumulatorowychw połączeniu szeregowo-równoległym 2P52S. Każdy klaster baterii zawiera 8 pakietów PACK i jest połączony z 1 skrzynką wysokiego napięcia. Obwody prądu stałego 6 klasterów baterii są zintegrowane z wyłącznikiem izolacyjnym szafy zbiorczej i sterowniczej, tworząc 1 obwód wysokiego napięcia prądu stałego. Każdy kontener magazynujący energię jest wyposażony w 1 obwód wysokiego napięcia prądu stałego, a także w urządzenia pomocnicze, takie jak układ chłodzenia cieczą, osuszacz powietrza, system zarządzania baterią (BMS) i system przeciwpożarowy.

2.1 Główna konfiguracja komponentów kontenera magazynującego energię

Tabela 1 Konfiguracja głównych komponentów

2.2 Kluczowe parametry techniczne kontenera magazynującego energię

Tabela 2 Kluczowe parametry techniczne

3. Parametry układu PCS i podwyższającego napięcie (konfigurowane przez schemat po stronie prądu stałego)

Tabela 3 Parametry układu PCS i układu podwyższającego

4. Topologia stacji

4.1 Opis topologii głównego okablowania elektrycznego

Zestaw baterii: 12 jednostek po 5 MWh każdy, podzielonych na 6 grup (2 jednostki na grupę).

Pobór prądu stałego: Dwa pojemniki akumulatorowe w każdej grupie są połączone równolegle za pomocą szafy wyłącznika prądu stałego i podłączone do szyny prądu stałego (DC 1500 V).

Jednostka inwersyjna: Szyna prądu stałego jest podłączona do 1 jednostki PCS o mocy 5 MW.

Podłączenie do sieci i podwyższenie napięcia: Wyjście prądu przemiennego PCS jest podłączone do transformatora 5 MVA (0,315/35 kV), a następnie do szyny 35 kV poprzez szafę rozdzielczą wysokiego napięcia po podniesieniu napięcia.

4.2 Schemat topologii stacji

(Załącznik: Schemat topologii stacji magazynowania energii prądu stałego o mocy 60 MWh)

5. Schemat budowy i instalacji

5.1 Faza fundamentów cywilnych (ok. 30 dni)

Wyrównywanie terenu:Zabieg zagęszczania na terenie o szacunkowych wymiarach 100 m x 80 m, przy założeniu nośności gruntu > 10 t/m².

Wylewanie fundamentów:

• Fundament kontenera akumulatorowego: Należy zastosować fundament pasowy lub niezależną platformę nośną z wbudowanymi tulejami kablowymi. Wysokość powierzchni fundamentu musi być wyższa niż lokalny poziom powodzi 50-letniej lub poziom akumulacji wody.

• Rów kablowy: Przygotuj podłużne i poprzeczne tunele kablowe do układania kabli prądu stałego (zwróć uwagę na oddzielenie przewodów o silnym i słabym prądzie).

Siatka uziemiająca: Ułóż ocynkowaną ogniowo płaską stal, aby utworzyć pierścieniową siatkę uziemiającą o rezystancji uziemienia < 0,5Ω.

5.2 Faza instalacji sprzętu (ok. 20 dni)

Podnoszenie kontenerów:

• Do rozładunku i pozycjonowania należy używać dźwigu mobilnego o udźwigu 150 ton.

• Kolejność instalacji: Najpierw podnieś oddalone kontenery, a następnie te bliższe, aby uniknąć blokowania ścieżki.

• Po ustawieniu kontenera należy dokonać kalibracji poziomu za pomocą poziomicy laserowej, a następnie zamocować go (poprzez spawanie lub zaciskanie śrub kotwiących).

Montaż urządzeń wysokiego napięcia:

Urządzenia PCS i transformatory są zazwyczaj zintegrowane w kabinie podwyższającej (lub niezależnej platformie) w celu umożliwienia podłączenia szyn zbiorczych i przeprowadzenia testów izolacji.

Układanie kabli:

• Kabel prądu stałego: Należy zastosować specjalny kabel prądu stałego o wytrzymałości na napięcie DC 1,8 kV (np. YJV-1,8/3 kV), zwracając uwagę na rozróżnienie kolorów biegunów dodatniego i ujemnego (czerwony/czarny) oraz uziemienie odgromowe.

• Kabel komunikacyjny: Ułóż ekranowane kable sieciowe kategorii 6 lub światłowody wzdłuż specjalnego mostka w rowie kablowym, w odległości > 300 mm od kabla zasilającego.

5.3 Faza uruchomienia (ok. 15 dni)

Uruchomienie pojedynczej jednostki: Przetestuj komunikację BMS, napięcie i rezystancję wewnętrzną ogniw akumulatora oraz uruchomienie/zatrzymanie wentylatora każdego pojemnika akumulatora osobno.

Uruchomienie systemu: Praca PCS bez obciążenia -> Praca PCS z obciążeniem -> Test logiczny EMS (systemu zarządzania energią) (czas reakcji ładowania i rozładowywania < 40 ms).

Test połączenia sieciowego: Przeprowadź test zabezpieczenia przed pracą wyspową i kontrolę jakości zasilania

6. Szczegółowe parametry techniczne

6.1 System akumulatorów

• Specyfikacja ogniwa: 3,2 V / 314 Ah (ładowanie/rozładowanie 1C, gęstość energii > 165 Wh/kg)

• Tryb montażu: 2P52S (jeden pakiet baterii, napięcie 166,4 V) -> 8 pakietów baterii połączonych szeregowo (napięcie w obudowie 1331,2 V)

• Efektywność energetyczna: ≥ 94% (wliczając zużycie energii pomocniczej, ładowanie/rozładowywanie 0,5°C)

• Dokładność SOC: ≤ 3%

• Zasilanie pomocnicze: prąd zmienny 380 V, 50 Hz, pobór mocy każdego pojemnika wynosi około 8 kW (podczas chłodzenia)

6.2 System PCS

• Struktura topologii: trójpoziomowa topologia IGBT

• Sprawność: ≥ 98,5% (wliczając transformator)

• Czas reakcji: ≤ 30 ms

• Tryb chłodzenia: chłodzenie powietrzem / chłodzenie cieczą (dostosowany do wymagań producenta)

• Funkcje zabezpieczające: przepięcie DC, przetężenie AC, wykrywanie izolacji, zabezpieczenie przed pracą wyspową

6.3 Monitorowanie i komunikacja

• Protokół komunikacyjny: IEC 61850 (poziom elektrowni), Modbus TCP/IP (system wewnętrzny)

• Wyposażenie główne: BMS (system zarządzania akumulatorem), PMS (system zarządzania energią), EMS (system zarządzania energią)

• Zbieranie danych: napięcie i temperatura pojedynczej celi, prąd pojedynczego klastra baterii, częstotliwość i harmoniczne punktu przyłączenia do sieci.

7. Schemat konserwacji i serwisowania

7.1 Codzienna kontrola

Tabela 4 Elementy kontroli codziennej

7.2 Regularna konserwacja specjalna

Tabela 5 Regularne elementy specjalnej konserwacji

7.3 Plan reagowania awaryjnego

7.3.1 Alarm niekontrolowanego wzrostu temperatury

1. Natychmiast odłącz wyłącznik prądu stałego uszkodzonego klastra.

2. Uruchomić układ wydechowy (jeśli jest przeznaczony do odprowadzania dymu).

3. Potwierdź ewakuację personelu i zdalnie uruchom urządzenie gaśnicze na bazie perfluoroheksanonu/heptafluoropropanu.

4. W przypadku rozprzestrzenienia się pożaru należy zadzwonić pod numer 119 i uruchomić system zraszania wodą (aby zapobiec porażeniu prądem, należy upewnić się, że instalacja elektryczna jest wyłączona).

7.3.2 Awaria sieci

W przypadku przebicia sieci lub mutacji częstotliwości, układ PCS automatycznie przełączy się w tryb czuwania lub formowania sieci, aby ją podtrzymać. Po wystąpieniu awarii należy sprawdzić, czy moduły PCS IGBT nie są uszkodzone.

8. Wskaźniki ekonomiczne projektu (szacunkowe)

Tabela 6 Wskaźniki ekonomiczne projektu