箱式储能电站调试规范.docx
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箱式储能电站调试规范
箱式移动储能电站
调试规范
深圳市科陆电子科技股份有限公司
二零一五年三月三日
第1章箱式移动储能电站概述
1.1储能电站产品应用前景
风电光伏产业的迅猛发展将推动大容量储能的发展。
储能技术在很大程度上解决了新能源发电的随机性、波动性问题,可以实现新能源发电的平滑输出,能有效调节新能源发电引起的电网电压、频率及相位的变化,使大规模风电及光伏发电方便可靠地并入常规电网。
储能电池的未来应该在风电和光电产业,但风、光电资源具有不稳定性,如光电资源受天气变化和昼夜交替影响很大,风力资源较好的后半夜又是用电低谷。
因此,虽然近年来风、光电产业发展势头迅猛,但一直饱受“并网”二字困扰,储能技术的应用,可以帮助光伏、风力电站输出平滑和“以峰填谷”。
1.2箱式移动储能电站简介
箱式移动储能电站即超大型电池组组成的可管理、可调度、可并网、可黑启的易运输智能化储能设备。
系统主体由双向变流器(以下简称PCS)、电池管理系统(以下简称BMS)、大规模电池阵列构成。
PCS根据EMS或BMS提供的电池状态、工作模式请求,稳定的对电池组充放;BMS对电池实时监控、自动均衡、自动巡检保护、功率数据请求,保证电池一直运行良好;黑启动系统在无电时用电池能量支撑起储能电站工作,解决用户用电困难。
移动储能电站能根据用户需求灵活配置,系统可设计为风光电并网储能、离网供电储能等,可更换电池种类,改变电池容量配置300KWH、500KWH、1.2MWH等。
是一套功能强大、稳定可靠、技术指标完善的储能产品。
第2章箱式移动储能电站原理介绍
以500KW磷酸铁锂储能系统为例,以下将按照此系统介绍其原理及调试操作规范。
2.1系统原理拓扑图
EMS:
总电站能量调度系统,用于调度、监控、管理整个电站;
SCADA:
电池管理系统上位机,可以远程监控储能箱状态,修改某些BMS、BMU参数。
图2.11.2MWH储能箱结构图
图2.2500KWM储能电站原理示意图
图2.3储能系统通讯拓扑图
2.2系统子单元介绍
PCS:
双向变流器,接受EMS或BMS请求,给电池充放电,具体操作及介绍参照调试步骤;
BMS:
电池管理系统,对电池组监控、管理、保护、数据上传、数据请求等,具体介绍参照BMS电源管理介绍;
BMU:
BMS子单元,对电池模组监控、管理、均衡,数据上报给BMS;
电池组阵列:
采用单体磷酸铁锂动力电池串、并联组成,500KWH电池堆组成为:
3.2V(单体电池电压)*60AH(单体电池容量)*13(一个电池模组单体电池数)*15(一簇电池组电池模组数)*14(整堆电池电池簇数)≈500KWH;
汇流柜:
电池组阵列汇流处,包含电气分断、分断状态显示、绝缘保护、BMS触摸屏等;
黑启动系统:
电网无电时用电池能量为整个储能电站系统提供控制电源,保证储能箱继续运转;
配电柜:
储能箱控制电柜,包含BMS、BMU、空调、消防、照明、汇流柜、黑启动等电源控制;
温控系统:
储能箱内部温度平衡系统,用中央空调(默认密码“1”)控制温度范围,经电池架风道、电池模组风道,对每一块电池实现温度均匀控制;
消防系统:
当储能箱发生意外失火情况,箱内自动启动灭火装置,有声光报警器和消防控制器箱;
照明系统:
日常照明采用双联控制,储能箱前后门处均有开关,紧急照明配有应急灯。
2.3系统子单元实物图摄
图2.4箱式储能电站
图2.5储能箱电池堆
图2.6汇流柜图2.7消防控制箱
图2.8储能箱配电柜
图2.9储能箱中央空调
图2.10BMS控制器(BMSC)图2.11电池模组
图2.12BMU板
图2.13500KWPCS
第3章箱式移动储能电站安装
3.1储能箱基础建设
储能箱的存放位置需由专业施工团队预先做好基础,四周要留出足够的空间便于安装和维护,若动力线走底部线缆井,需提前做好基础准备,应整体达到防雷、防水、防鼠虫、通风的需求。
如下,储能箱基础建设准备图。
图3.11.2MWh移动储能电站的预留空间
图3.21.2MWh移动储能电站安装基础图
3.2储能箱的运输
储能箱为40HC标准集装箱,不需特殊包装。
在运输时需将箱内灯具整体摘除,并包装运输,待到目的地后再重新装回。
电池随集装箱拖运,但每台电池架抽掉6包的电池(每簇3包),单独木箱包装,随车运输。
另运输时需注意以下事项:
(a)尽量确保全程高速,高速路况好,震动小;
(b)防震,在集装箱底部垫不少于50mm厚木头,与集装箱固定牢固;
(c)集装箱装车固定,放置拖车中间保持重心平衡,用铁葫芦、保险绳、绑带固定到位,每到一处休息地,下来检查是否松动;
(d)保持中速行车,不赶时,不赶路,保持车辆稳定,以防震动;
(e)保证驾驶人员不疲劳驾驶,保证车队相互之间通讯畅通,以便跟踪掌握货物途中所出现的一切情况;
(f)路途如出现不利于出行的天气,车辆车轮对应加防滑铁链等行车保护措施。
3.3储能箱的安装固定
3.3.1储能箱的吊装
储能箱的吊装需由专业人员进行,并采用专业的吊装设备,集装箱起吊示意图如下:
图3.3集装箱起吊示意图
3.3.2储能箱安装固定前检查
移动式储能电站安装前需要检验系统的完好性,步骤如下:
(a)外观:
检查集装箱外观是否有因运输不当或其它因素造成的变形掉漆;
(b)柜体检验:
打开端门进入箱内对内部设备进行检验,查看各柜体固定是否到位,固定螺栓是否有松动现象;
(c)电气元件检验:
打开各机柜柜门检验内部电气元器件,查看各元器件是否有损坏、松动现象,同时需检验固定电缆及铜排的螺栓是否松动。
注意:
做电气性能测试前必须检验各电缆螺栓及铜牌螺栓是否有松动现象,若发现松动需用专用工具进行拧紧。
3.4各接线线缆的安装
储能箱安装固定好之后,确保箱内各电气元部件正常,开始安装各处线缆。
3.4.1地线系统的安装
电气设备的金属外壳在绝缘损坏时有可能带电。
漏电危及人身安全,将电气设备的金属外壳通过接地装置与大地连接称为保护接地。
储能箱内所有电池架、汇流柜、配电柜等含有金属外壳的用电设备必须用良导线接地,构成接地网络。
储能箱外壳为金属,为防雷和漏电保护,也必须做接地,接地方法为储能箱四周接地排用良导线或专用地排接地,储能箱接地排如、下图所示:
图3.4储能箱接地排
3.4.2汇流直流动力线的安装
储能箱汇流柜接线前需确保断电操作(两侧端子排电池直流、上部控制电),如图所示从左往右数,内部四根接线铜排为1、3正极,2、4负极,另一端接至PCS直流侧。
接线端子处电缆需用绝缘热塑套管套紧,并打好线标。
接线时正负极需严格检查,为防止汇流柜生产时正负极接线有变换,需用万用表重新检查各极正负。
接线完成之后清理底部安装残留异物。
图3.5汇流柜内部接线图
3.5导线线缆选取
电缆的载流量估算口诀:
二点五下乘以九,往上减一顺号走。
三十五乘三点五,双双成组减点五。
条件有变加折算,高温九折铜升级。
穿管根数二三四,八七六折满载流。
说明:
本节口诀对各种绝缘线(橡皮和塑料绝缘线)的载流量(安全电流)不是直接指出,而是“截面乘上一定的倍数”来表示,通过心算而得。
可以看出:
倍数随截面的增大而减小。
“二点五下乘以九,往上减一顺号走”说的是2.5mm’及以下的各种截面铝芯绝缘线,其载流量约为截面数的9倍。
如2.5mm’导线,载流量为2.5×9=22.5(A)。
从4mm’及以上导线的载流量和截面数的倍数关系是顺着线号往上排,倍数逐次减l,即4×8、6×7、10×6、16×5、25×4。
“三十五乘三点五,双双成组减点五”,说的是35mm”的导线载流量为截面数的3.5倍,即35×3.5=122.5(A)。
从50mm’及以上的导线,其载流量与截面数之间的倍数关系变为两个两个线号成一组,倍数依次减0.5。
即50、70mm’导线的载流量为截面数的3倍;95、120mm”导线载流量是其截面积数的2.5倍,依次类推。
“条件有变加折算,高温九折铜升级”。
上述口诀是铝芯绝缘线、明敷在环境温度25℃的条件下而定的。
若铝芯绝缘线明敷在环境温度长期高于25℃的地区,导线载流量可按上述口诀计算方法算出,然后再打九折即可;当使用的不是铝线而是铜芯绝缘线,它的载流量要比同规格铝线略大一些,可按上述口诀方法算出比铝线加大一个线号的载流量。
如16mm’铜线的载流量,可按25mm2铝线计算。
在设计时,电缆的选用主要是根据用户的用电负荷的大小,用电环境温度以及用电负荷性质而确定安全系数,一般考虑到线路运行的环境,设计的电流只能用到电缆允许电流的三分之一或二分之一.总之以安全用电为主。
第4章箱式移动储能电站调试操作流程
4.1操作前安全检查
(a)本系统多处涉及高压强电,如无专业人士陪同,严谨私自操作。
操作者应提高安全警惕,不随意打闹嬉戏,穿着衣带要规范,必要时佩戴绝缘手套。
设备运行时,未经允许不得擅自合闸、分闸。
如若发生意外事故,在保证自身安全情况下,迅速分断各主断路器,立即向相关负责人反应;
(b)注意调试天气,雨水潮湿天气应提高安全操作意识。
检查储能系统工作环境,应干净整洁,消防设备是否保养良好,逃生通道是否通畅;
(c)确定储能系统无绝缘故障,各级母线对地绝缘电阻应不小于100MΩ,具体参照国家标准;
(d)检查各动力线连接点,确保连接牢固。
目测动力线电极之间电气安全间隙,如下表所示,具体参照国家标准。
图4.1电气间隙和爬电距离允许值
4.2调试前设备状态检查
(a)检查配电柜内部接线有无松动,控制电是否处在正常电压范围内;
(b)检查PCS工作指示灯状态,看有无故障显示,正常应只亮“电源”灯,确保交、直流断路器在分闸状态;
(c)查看汇流柜断路器是否故障,是否在自动合闸状态。
在汇流柜所有断路器已分闸情况下,断路器合闸前,必须先确保PCS的直流断路器处于分闸状态;
(d)查看汇流柜触摸屏,看电池堆各簇电池总压、电池单体电压是否正常,有无BMU掉线;
(e)检查储能箱各单元是否工作正常,BMS各子单元24V电源连接线、通讯线是否连接正常。
4.3开机操作流程
4.3.1储能箱操作
(a)合配电柜控制电(总闸、汇流柜、24V开关电源、照明、空调、消防等);
(b)合汇流柜控制电(控制板、24V),操作触摸屏,合上断路器及开启均衡,如图所示:
图4.2汇流柜触摸屏操作
图4.3BMS控制界面
4.3.2PCS操作
(a)开启PCS控制电,看“电源”灯是否亮,先合交流断路器,再合直流断路器,此时PCS应“就绪”灯亮起;
(b)有时开机前触摸屏不亮,是因为PCS触摸屏和控制板等是用UPS(不间断电源)供电,找到其UPS电源,开启;
(c)操作触摸屏,输入密码,设置工作模式和功率参数,开启PCS,流程图如下所示。
具体可参照《3.4.1PCS触摸屏操作》。
此时PCS、汇流柜触摸屏都显示相应功率和电流、电压等。
图4.4PCS触摸屏操作
4.4储能系统各子单元操作详解
4.4.1PCS触摸屏操作
图4.5PCS触摸屏主界面
PCS运行时我们需要通常需要设置参数,参数设置里需要设置模式和功率参数,模式分为运行模式和控制模式。
运行模式有:
P/Q模式:
即恒功率给定模式,多用于本地调试时使用;
V/F模式:
多用于做离网支撑源,运行时功率可根据负载需求而相应变化,平时做V/F离网实验时即采用此模式,需设置“自动步进使能”为“使能”。
注意用此模式时一定要先切断电网源,防止电网对PCS冲击;
恒流恒压模式:
电流电压给定模式,相当于恒流恒压给电池充电,目前只用于BMS电池自动标定。
控制模式有:
EMS控制模式:
即EMS调度模式;
BMS控制模式:
即BMS调度模式;
本地调试模式:
平时手动调试时多用。
手动调试时多采用P/Q模式和本地调试模式,参数设置中需设置有功功率,功率正时为放电,功率负时为充电。
参数设置界面如下所示:
图4.6PCS触摸屏参数设置
(b)历史信息查询里可查询历史开关机记录和PCS故障停机记录。
通讯设置里可更改触摸屏IP地址,查看PCSIP。
附:
PCS远程调试时可使用其上位机软件,能替代触摸屏上的大部分操作。
4.4.2汇流柜触摸屏操作
触摸屏操作详解可查看《BMS触摸屏使用说明书》。
4.4.3BMS自动标定
(a)进入汇流柜触摸屏电池堆界面,运行模式设置为“维护”,再进入BMS控制界面(如图3.7),点击右上角多次可进入BMS自动标定隐藏界面(如图3.8,此界面也可设置电池簇SOC),点击“自动标定按钮”;
(b)更改PSC模式,设置为“恒流恒压模式”、“BMS模式”,开机,自动标定即开始;
(c)自动标定需要电池做完整一次充电或放电,标定结束后在汇流柜触摸屏上点击“自动标定结束”手动停止标定(中途不能点击“自动标定中止”),用SecureCRT软件登陆BMSC,可查询标定结果,具体可请教研发同事。
有关BMS其他操作可参照《BMS电源管理系统使用说明》。
图4.7汇流柜触摸屏BMS控制
图4.8汇流柜触摸屏自动标定
4.4.4SCADA后台监控软件
SCADA软件操作可查看SCADA用户手册。
4.4.5BMU板更换
(a)更换好新的BMU板,电脑安装好USB-CAN转换器驱动,连接至电脑,BMU板插好“24V通讯线”;
(b)打开“储能系统调试服务软件”,先设置新BMU板地址(若不知道地址可参考前后电池模组地址),参数设置→生产编号、通讯地址→CAN通讯地址→长按BMU24V接口处编程开关→开关灯长亮→写入→完成,界面图如下所示:
图4.9BMU地址写入
(c)设置BMU猛铜分流器阻值,猛铜值为猛铜片上标签纸记录值(或可读取更换前BMU猛铜值),在“储能系统调试服务软件”中,参数设置→BMU参数设置→厂家调试→猛铜分流器阻值→长按BMU24V接口处编程开关→开关灯长亮→下载参数→完成,界面图如下所示:
图4.10BMU猛铜值写入
4.4.6BMU程序升级
用USB-CAN转换器连接好BMU,打开“储能系统调试服务软件”,参数设置→BMU版本下载→读取设备当前版本→打开BMU程序Hex文件→下载程序→重新读取版本→看是否全部升级成功→升级完成,界面图如下所示:
图4.11BMU程序升级
第5章常见故障及解决方法
5.1PCS常见故障解决
如下表所示:
PCS故障现象及解决方法
序号
故障现象
解决方法
1
母线欠压
电池堆电压过低。
若是误操作过放导致,等待电池电压回升再次开机。
或PCS欠压保护参数设置有误,则联系厂家修改。
2
母线过压
方法同上
3
交、直流断路器故障
检测断路器是否合闸
4
相频故障
三相电压源异常
5
绝缘故障
检查PCS绝缘检测仪是否工作正常,接线是否松动。
动力线绝缘电阻过低,用绝缘测试仪检测动力线路。
6
上、下位机通讯失败
检查PCS触摸屏IP地址是否冲突,PCSARM地址是否冲突。
PCS触摸屏与控制板网线是否接通。
7
触摸屏单独供电能亮,但运行时一直不亮
PCS直流侧需供给直流电触摸屏才能工作,万用表检查直流侧是否供电;检查UPS是否开启。
8
汇流柜有合闸,但PCS不能开机
BMS有程序判定,需合闸5簇电池以上,才能开PCS。
表5.1PCS常见故障及解决方法
5.2BMS常见故障及解决方法
如下表所示:
BMS常见故障及解决方法
序号
故障现象
解决方法
1
BMSC供电后无法正常工作
记录现象,断电重启,事后向相关研发同志反应。
2
汇流柜触摸屏看不到数据
检查与BMSC网线是否连通,电池堆IP地址是否设置错误。
3
汇流柜断路器不能合闸
检查该簇电压是否与其他簇相差超过5V,因超过5V后BMS程序写有保护。
4
单簇总压较低,BMU掉线
检查BMU24V线是否没连接好。
更换BMU板看是否恢复正常。
5
单体电池采样电压异常
拆下电池模组检查采样保险是否烧断。
更换BMU板看是否恢复正常。
6
BMU不均衡
拆下电池模组检查均衡保险是否烧断。
更换BMU板看是否恢复正常。
7
触摸屏显示簇总压正常,但充放电无电流或电流偏小
检查该簇回路接触电阻是否增大,电池模组是否未推紧,汇流柜断路器是否触点损坏,电池模组内阻是否增大、电压是否正常。
表5.2BMS常见故障及解决方法
第6章储能电站系统定期维护
系统运行一段时间或长时间未运行,需进行安全维护,并做好维护保养记录,事项如下:
(a)检查储能箱安全门、正门、电池仓门能否正常打开,保证储能箱内外环境干净、整洁;
(b)检查消防设备是否能正常报警、启动,储能箱周围是否有灭火设备供意外发生时迅速到位使用;
(c)检查各动力线路绝缘是否异常,电气安全间隙是否达到安全标准,接线螺栓是否松动;
(d)检查各电气元件是否正常,各动力源总闸是否能有效分断。
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