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大容量电化学储能系统集成设计林声才１ 朱天佑１ 顾 硕２ 苏利梅２（１ 海南金盘科技储能技术有限公司 ２ 海南金盘智能科技股份有限公司）摘 要：随着对电化学储能系统的容量要求不断提高，大容量电化学储能系统具有存储电能量大和提供高功率支撑能力，在发电侧、电网侧储能领域中的重要性日益凸显，其合理的选型设计对提高储能系统的能量密度至关重要。
针对储能能量密度不断提高的应用需求，本文提出了一种５ＭＷ／１０ＭＷｈ大容量电化学储能系统集成设计方案，进行了储能系统中的直流侧设备与交流侧设备的集成设计，为大容量电化学储能系统的工程应用的设计提供了参考。
关键词：大容量；电化学储能；直流侧设备；交流侧设备；集成设计０ 引言我国能源发展“十三五”规划提出了积极开展储能示范工程建设的目标，旨在推动储能系统与新能源、电力系统的协调优化运行［１］。
目前，电化学储能是新型储能技术发展主流，具有更高的能量密度和成熟的产业链。
与其他储能技术相比，电化学储能在场景应用、技术、成本、建设周期、转换效率和选址等方面都具有更大的优势，具备很高的灵活性与巨大的发展潜力［２］。
目前常规的储能系统容量配置为２ ５ＭＷ／５ＭＷｈ与３ ４５ＭＷ／６ ７ＭＷｈ。
随着电池以及储能变流器的迭代升级，储能系统的能量密度再度提高，传统的小容量储能系统已不适合进行大规模储能电站的工程应用。
储能系统向大容量发展是电化学储能系统发展的趋势，因此研究大容量储能系统的集成设计很有必要。
储能系统的集成设计主要基于电池容量和充放电功率，特别关注直流侧与交流侧核心设备的选型。
１ 大容量电化学储能系统大容量电化学储能系统是一种将电能集中式储存的系统，由多个电芯以串联或并联的方式连接在一起，以达到所需的电能储存容量［３］。
采用单体容量更大的电芯以及更大功率的转换系统，具有大容量、大功率、高能量密度、高效率的特点。
能够满足发电侧和电网侧等储能应用场景的需求。
大容量储能系统分为电池舱和储能变流升压舱。
储能应用中的ＢＭＳ系统设计概要：设计了一款适用于储能应用中的电池管理系统。
该系统为３层结构，采用ＭＣ３３７７１作为模拟量采样芯片，实现了电池的电压、电流、温度等数据的获取，并在此基础上完成了其他需求功能。
以储能系统中广泛使用的钛酸锂电池为实际测试对象，测试结果表明所设计的ＢＭＳ系统能够实现对电池各项信息的准确采样，其中电压测量误差不超过２ｍＶ，电流采样误差在0.1％以内，并可有效完成各项设定功能，满足储能应用需求。
随着传统能源的日益减少，新能源发电技术凭借环保无污染的优点越来越受到人们的关注，然而新能源发电具有波动性和不确定性，会产生严重的谐波干扰，甚至导致电网崩溃。
为了解决这些问题，一般采用锂电池储能电站的方式降低功率波动对电网造成的危害。
储能电站一般由成千上万的单体电池串并联而成，为了确保这些单体电池能够安全有效运行，需要采用专门的电池管理系统（ＢＭＳ）对电池进行监控和管理。
现有的ＢＭＳ系统主要是针对电动汽车设计的，与电动汽车相比，储能系统中含有的串并联单体电池数量更多，导致储能系统结构更加复杂，对ＢＭＳ系统的处理能力要求也大大提高，因此为了更好地满足储能系统的实际需求，需要对储能中ＢＭＳ系统的功能和结构进行分析，并在此基础上设计一款适用于储能应用的ＢＭＳ系统。
为此，基于对储能中ＢＭＳ系统功能需求的分析及各主流电池管理芯片参数的对比，选择ＮＸＰ公司生产的ＭＣ３３７７１作为ＢＭＳ系统中的模拟量采样芯片，并设计了３层系统结构，实现电池电压、温度、电流等模拟量的采样，并完成系统其他功能设计。
以钛酸锂电池组为测试对象，结果表明，所设计的ＢＭＳ系统能够准确采样各种信息并以此为基础实现其他设定的功能，能够满足储能系统的使用需求。
１储能应用中的ＢＭＳ结构对比目前常见的几种主流电池模拟量采样芯片，ＭＣ３３７７１具有更多的电压采样通道以及宽温范围内最高的测量精度，并且采用菊花链通信的方式省去了昂贵的数字隔离器，因此采用ＭＣ３３７７１作为模拟量采样芯片。
锂离子电池材料知识详解目录1.锂离子电池概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.1 锂离子电池定义与特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.2 锂离子电池应用领域．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31.3 锂离子电池发展趋势．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.锂离子电池材料分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 2.1 正极材料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 2.2 负极材料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 2.3 隔膜材料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.4 电解液与添加剂．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．102.5 电池外壳与导电材料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．103.正极材料详解．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 3.1 正极材料种类及特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 3.2 正极材料制备工艺．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．143.3 正极材料性能优化方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．154.负极材料详解．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 4.1 负极材料种类及特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17 4.2 负极材料制备工艺．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18 4.3 负极材料性能提升途径．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．195.隔膜材料详解．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．215.1 隔膜材料种类与性能要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．225.2 隔膜材料制备技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．235.3 隔膜材料对电池性能的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．246.电解液与添加剂详解．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．256.1 电解液组成及作用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．266.2 电解液溶剂与盐的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．276.3 常用添加剂及其作用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．296.4 电解液性能评价方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．307.电池外壳与导电材料详解．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．317.1 电池外壳材料选择及性能要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．337.2 导电材料种类与应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．347.3 电池组装工艺中的导电连接设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．368.锂离子电池安全性能与材料关系分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．371. 锂离子电池概述锂离子电池作为一种高效能、高功率输出及长寿命的电池类型，在现代电子产品、电动汽车及可再生能源存储领域得到了广泛应用。
10MWh储能系统设计蓝图1. 项目背景随着可再生能源的广泛应用和电力市场的不断发展，储能系统在电网中的应用越来越重要。
10MWh储能系统作为一种大容量储能设备，可以有效地解决电网的峰谷差问题，提高电网的稳定性和可靠性。
本文档主要介绍了10MWh储能系统的设计蓝图，包括系统组成、设计原则、设备选型、系统布局、电气接线等方面。
2. 系统组成10MWh储能系统主要由储能装置、电池管理系统（BMS）、变流器、升压变压器、配电设备、监控系统等部分组成。
2.1 储能装置储能装置是储能系统的核心部分，主要负责存储和释放电能。
本方案中，我们选择锂离子电池作为储能装置，因其具有较高的能量密度、循环寿命和较低的维护成本。
2.2 电池管理系统（BMS）电池管理系统主要负责监控电池的状态，包括电压、电流、温度、充放电状态等，并根据这些参数对电池进行管理和保护，以确保电池的安全、稳定运行。
2.3 变流器变流器主要负责将电池的直流电转换为与电网频率、相位、电压相匹配的交流电，以实现与电网的互动。
2.4 升压变压器升压变压器主要负责提高电压，以便于长距离输电和降低线路损耗。
2.5 配电设备配电设备主要负责将电能分配到各个用电设备或输电线路。
2.6 监控系统监控系统主要负责实时监控储能系统的运行状态，包括电池状态、设备运行参数、环境参数等，并根据需要进行远程控制和故障诊断。
3. 设计原则1. 高可靠性：确保储能系统在各种工况下都能稳定运行，降低故障率。
2. 高安全性：针对电池等易燃易爆设备，采取相应的安全措施，确保人员安全和设备完好。
3. 高效率：优化系统设计和设备选型，降低能量损耗，提高整体运行效率。
4. 易维护：选择易于维护和更换的设备，降低后期运维成本。
5. 经济性：在满足性能要求的前提下，尽量降低系统成本。
4. 设备选型根据设计原则，本方案选择以下设备：1. 储能装置：选择能量密度高、循环寿命长、安全性好的锂离子电池。
储能pack方案一、项目背景和目标随着可再生能源的快速发展和电动汽车市场的不断扩大，储能技术在其中扮演着越来越重要的角色。
储能Pack作为储能系统的核心组成部分，其性能、安全和可靠性直接关系到整个系统的运行效果。
本项目旨在设计一种高效、安全、可靠的储能Pack方案，以满足不同应用场景的需求。
二、项目内容本储能Pack方案包括Pack结构设计、电池选型、BMS（电池管理系统）设计、安全防护措施以及Pack的生产与测试等内容。
不包含Pack外部设备的设计和制造。
三、目标受众本储能Pack方案面向可再生能源发电系统、电动汽车、储能电站等领域的用户，为其提供安全、可靠、高效的储能解决方案。
四、项目步骤1. 需求分析：根据用户需求和应用场景，确定Pack的容量、电压、电流等参数。
2. 电池选型：根据Pack的参数要求，选择合适的电池类型和规格，确保电池性能满足需求。
3. Pack结构设计：设计Pack的整体结构，包括电池排列方式、散热系统、安全防护等。
4. BMS设计：开发适用于本Pack的电池管理系统，实现电池状态监测、均衡管理、安全防护等功能。
5. 生产与测试：按照设计方案进行Pack的生产，并进行严格的测试和验证，确保Pack的性能和安全。
五、技术方案1. 电池选型：采用高能量密度、长寿命的锂离子电池。
2. Pack结构设计：采用模块化设计，便于扩展和维护。
散热系统采用风冷和自然散热相结合的方式，确保Pack在高温和低温环境下均能正常运行。
3. BMS设计：采用先进的算法和传感器技术，实现对电池状态的实时监测和精准控制。
同时，BMS还具备过充、过放、过流、短路等安全防护功能。
六、项目安排项目周期：6个月负责人：XXX关键里程碑：第1个月：完成需求分析和电池选型第2-3个月：完成Pack结构设计和BMS设计第4-5个月：进行Pack的生产和测试第6个月：完成项目总结和交付用户资源需求：电池、结构材料、BMS硬件和软件、生产设备等。
储能系统设计：10MWh方案1. 项目背景随着全球能源结构的转型和可再生能源的广泛应用，储能系统在电力系统中的地位日益重要。
本方案旨在为我国某电力公司设计一套10MWh的储能系统，以提高电力系统的运行效率和可靠性，促进可再生能源的高效利用。
2. 储能系统选型2.1 储能类型本方案选用锂离子电池作为储能设备，因其具有较高的能量密度、循环寿命和较低的维护成本。
2.2 设备参数根据项目需求，选用某品牌锂离子电池组，单体电池容量为3.7Ah，电压为3.7V。
电池组采用1P8S（1个并联模块，8个串联模块）连接方式，总容量为10MWh。
2.3 系统配置储能系统主要包括电池组、电池管理系统（BMS）、变流器、充放电设备、监控系统等。
- 电池组：10P8S锂离子电池组，总容量10MWh。
- 电池管理系统（BMS）：实时监测电池组的工作状态，包括电压、电流、温度、充放电状态等，确保电池组安全可靠运行。
- 变流器：实现电池组与电网之间的能量转换和接口匹配，支持双向充放电。
- 充放电设备：为电池组提供充电和放电功能，满足系统运行需求。
- 监控系统：实时监测储能系统运行状态，包括电池组、变流器、充放电设备等，实现故障预警和远程控制。
3. 系统设计3.1 电气设计- 电压等级：根据储能系统接入电网的电压等级确定，本方案选用10kV电压等级。
- 功率容量：根据电力系统需求，储能系统功率容量选为200kW。
- 电气接线：采用冗余设计，确保系统的高可靠性。
3.2 热管理设计- 散热系统：采用风冷散热方式，确保电池组在安全的工作温度范围内运行。
- 温度监测：实时监测电池组温度，超过阈值时进行预警和处理。
3.3 安全设计- 防护措施：电池组采用防火、防爆、防泄漏设计。
- 故障预警与处理：通过BMS实时监测系统运行状态，发现异常情况及时进行预警和处理。
4. 系统集成与测试4.1 系统集成将电池组、BMS、变流器、充放电设备、监控系统等设备组装成一体，进行物理连接和电气连接。
储能电池项目工程建设方案一、项目背景与意义储能电池是一种能将电能以电化学方式储存起来，并在需要时释放出来的先进能源技术。
随着可再生能源的快速发展和电动汽车的普及，储能电池作为一种能够平衡电网供需、提高能源利用效率的技术，具有巨大的市场潜力和发展前景。
二、项目概述本项目旨在建设一个储能电池项目，采用先进的锂离子电池技术，具备大容量、高效率、快速响应的特点，可应用于电网调峰、电网备用、分布式能源系统等领域。
项目规模为100兆瓦时，总投资额为5000万元。
三、技术方案1.储能电池系统设计储能电池系统由电池组、充放电控制系统、温控系统等组成。
电池组选用优质锂离子电池，采用模块化设计，可根据需求进行灵活组合。
充放电控制系统应具备智能化、远程化管理功能，可实现储能电池的精确充放电控制和运行监测。
温控系统用于保持电池组的适宜工作温度，提高电池的寿命和安全性。
2.储能电池项目工程建设储能电池项目的建设分为前期规划、中期设计和后期施工三个阶段。
前期规划阶段包括项目可行性研究、环境影响评价等工作；中期设计阶段包括电池组布置设计、控制系统设计、建筑结构设计等工作；后期施工阶段包括基础设施建设、设备安装调试等工作。
3.储能电池系统运营与维护储能电池系统的运营与维护包括系统监测、故障排除、性能评估等工作。
系统监测应采用远程监控技术，实时获取储能电池的运行状态和性能指标。
故障排除应设立专门的故障处理中心，及时响应和处理各类故障。
性能评估应定期进行，以评估储能电池系统的运行效果和经济效益。
四、投资及收益分析1.投资估算2.收益分析五、风险及控制措施1.市场需求波动风险市场需求波动可能导致项目收入下降。
为降低这一风险，项目应建立市场预警机制，及时调整经营策略，拓展新的应用领域。
2.电池技术变革风险电池技术的快速发展可能导致项目的技术陈旧，影响项目的竞争力。
为降低这一风险，项目应积极与科研院所、企业合作，参与电池技术研发和应用推广。
100kW/500kWh 储能系统技术方案中天储能科技有限公司2020年2月目录1.方案概述 (3)1.1 技术要求 (3)1.2容量计算 (3)2.电池组成组方案 (3)2.1 单体锂离子电池规格 (3)2.2 模块设计 (4)2.3 单套系统组成 (5)3.电池组BMS管理方案 (5)3.1电池管理系统概述 (5)3.2 BMS控制策略 (5)3.3 BMS基本参数 (5)3.3.1 SBMU规格 (5)3.3.2 SBCU规格 (6)3.3.3 SBAU规格 (6)4.系统设备清单 (7)5.附图：集装箱布置图 (7)1.方案概述1.1 技术要求储能系统为250kW/1MWh。
1.2容量计算我司的电芯单体为3.2V 86Ah的磷酸铁锂电池，采用12S4P的标准电池模块进行配置，电池模块规格为38.4V 344Ah（，模块电压范围为33。
6V~42.6V，根据PCS直流侧工作电压范围要求为450-900V,单簇电池组配置的电压应在直流电压范围内，所以每簇由20个电池模块组成，集装箱内放置4簇，系统的容量为1056.768KWh。
2.电池组成组方案2.1 单体锂离子电池规格*电池处于30% SOC （电压为3.275V～3.304V）状态下保存。
表2-1 单体电池常规指参数2.2 模块设计表2-2电池模块参数规格单位参数组成- 12S4P尺寸(LxWxH) mm 580*660*240重量Kg 120标称容量Ah 344标称能量KWh 13.2标称电压V 38.4运行电压范围V 33.6~42.6持续放电功率KW 6充电方式恒压限压42.6V或单体≥3.65V切断表2-3电池簇参数机架及组合单位参数组成- 240S4P主要部分EA 20个电池模组放置在3个电池架上尺寸(LxWxH) mm 2010*700*2200 重量Kg/簇2500额定容量Ah 344额定能量KWh 264.192额定电压Vdc 768运行电压Vdc 648-852持续放电功率KW 130(1C倍率)标准充电方式恒压限压852V或单体≥3.65V切断2.3 单套系统组成表2-5 电池组参数3.电池组BMS管理方案3.1电池管理系统概述电池管理系统能够实现电池状态监视、运行控制、绝缘监测、均衡管理、保护报警及通讯功能等，通过对电池的状态的实时监测，保证系统的正常稳定安全运行；监测电池的一致性，通过均衡对电池进行在线式维护，保证电池成组的使用效率及寿命。
一种钛酸锂电池的化成方法
钛酸锂电池的化成方法主要包括以下步骤：
1. 材料准备：准备好锂钛矿（一种钛酸锂的主要原料）、锰酸锂、电解液等材料。
2. 正极制备：将锂钛矿和锰酸锂进行混合，并加入适量的导电剂和粘结剂，制成正极材料。
3. 负极制备：制备钛酸锂负极材料，常采用的方法是高温固相法，将钛酸锂和导电剂进行混合并在高温条件下反应得到负极材料。
4. 组装电池：将正负极材料与电解液进行浸渍，然后叠放在一起，最后密封成电池。
5. 电池化成：将组装好的电池进行电化学预处理，包括充放电循环，以激活正负极材料的化学反应。
6. 完成电池组：将多个电池单体连接成电池组，以提高电池的电压和容量。
需要注意的是，钛酸锂电池的化成方法可能会因制备方法和材料配比的不同而有所差异。
以上步骤仅供参考，具体操作应根据实际情况进行调整。
储能电站电池管理系统(BMS)用户手册V1.0(磷酸铁锂电池)深圳市光辉电器实业有限公司目录1、概述 (3)2、系统特点 (3)3、储能电站系统组成 (4)4、电池管理系统主要组成 (4)4.1 储能电池管理模块ESBMM (5)4.1.1 ESBMM-12版本 (5)4.1.2 ESBMM-24版本 (8)4.2 电池组控制模块ESGU (12)4.3 储能系统管理单元ESMU (15)5、安装及操作注意事项 (18)附录A：产品操作使用界面 (18)1、概述ESBMS 是根据储能电池组特点设计的电池管理系统，实现电池组的监控，管理和保护等功能，为磷酸铁锂电池在成组使用时的安全应用以及寿命的延长等方面都起着决定性的作用。
2、系统特点●全面电池信息管理实时采集单体电池电压、温度，整组电池端电压、充放电电流等。
●在线SOC诊断在实时数据采集的基础上，采用多种模式分段处理办法，建立专家数学分析诊断模型，在线预估单体电池的SOC。
同时，智能化地根据电池充放电电流和环境温度等对SOC预测进行校正，给出更符合变化负荷下的电池剩余容量及可靠使用时间。
●主动无损均衡充电管理在充电过程中，采用我司“补偿式串联电流均衡法”和“集中式均衡法”两项发明专利技术调整单节电池充电电流，保证系统内所有电池的电池端电压在每一时刻有良好的一致性，同时减少有损均衡方法带来的能量浪费，最大均衡电流不小于2A。
●系统保护功能对运行过程中可能出现的电池严重过压、欠压、过流（短路）、漏电（绝缘）等异常故障情况，通过高压控制单元实现快速切断电池回路，并隔离故障点、及时输出声光报警信息，保证系统安全可靠运行。
●热管理功能对电池箱的运行温度进行严格监控，如果温度高于或低于保护值将输出热管理启动信号，系统可配备风机或保温储热装置来调整温度；若温度达到设定的危险值，电池管理系统自动与系统保护机制联动，及时切断电池回路，保证系统安全。
●自我故障诊断与容错技术电池管理系统采用先进的自我故障诊断和容错技术，对模块自身软硬件具有自检功能，即使内部故障甚至器件损坏，也不会影响到电池运行安全。
