电化学储能电站典型设计 国网江苏省电力有限公司经济技术研究院编著 2020年版.pdf

随时、随地、随心阅读内容提要本书分为总论、电化学储能电站典型设计导则、电化学储能电站典型设计方案及实例共3篇。第1篇主要介绍电化学储能电站典型设计的编写原则、内容、特点和依据，以及本典型设计的技术方案及使用说明；第2篇由总及分地介绍了电化学储能电站系统部分、电气一次部分、二次系统、土建部分、消防部分等专业的设计要求；第3篇主要就全户外、半户内两种布置类型进行方案比较，并以江苏省储能电站实际工程中的某16MW/32MWh储能电站、某110.88MW/193.6MWh储能电站和某15MW/45MWh梯次储能电站作为设计实例工程作详解。本书适用于从事电网侧电化学储能电站设计人员，亦可供非电网侧储能电站的设计、建设和相关技术研究人员参考。图书在版编目（CIP）数据电化学储能电站典型设计/国网江苏省电力有限公司经济技术研究院组编.北京：中国电力出版社，2020.10ISBN 978-7-5198-4676-3.电.国.电化学-储能-电站-设计.TM62中国版本图书馆CIP数据核字（2020）第085193号出版发行：中国电力出版社地址：北京市东城区北京站西街19号邮政编码：100005网址：http:/责任编辑：崔素媛（010-63412392）责任校对：黄蓓马宁装帧设计：张俊霞责任印制：杨晓东印刷：北京天宇星印刷厂版次：2020年10月第一版印次：2020年10月北京第一次印刷开本：880毫米1230毫米 横16开本5插页印张：5.25字数：205千字定价：79.00元版权专有侵权必究本书如有印装质量问题，我社营销中心负责退换编 委 会主编张澄郭莉副 主 编孙建龙胡亚山黄俊辉吴强参编（按姓氏笔画排序）丁静鹄王庭华王球王俊王青山王琼王鑫王洋马龙鹏田方媛兰芳李妍李国文李中烜李泽森安增军朱寰刘浩刘国静张群张琦兵张旺何大瑞周洪伟吴倩吴静云侍成陈淳陈俊杰邹盛罗宇超范逸斐范子恺宗炫君郑嘉琪姚丽娟郝雨辰徐春雷姜雪松诸晓骏徐尧黄峥崔厚坤曹程杰韩笑储方舟雷震缪芸潘文婕薄鑫前言随着特高压跨区域联网工程的持续推进，以及风电、光伏等新能源规模化快速发展，传统电网现有的调节能力在面对极端天气调峰、大直流单极闭锁故障，以及大规模新能源并网消纳等矛盾时愈发捉襟见肘，电网面临新的系统安全、灵活调度等方面的挑战。储能作为一种灵活性调节资源，可以有效提升电力系统的调节能力，为解决电网备用不足、新能源消纳等问题提供了一种行之有效的新思路。以储能技术为先导，构建以电能为核心的“安全、经济、高效、低碳、共享”的综合能源体系，成为未来二十年我国落实“能源革命”战略的必由之路。储能规模化利用是构建未来以电能为核心的综合能源系统的重要组成部分，是促进电力市场建设的有力支撑，是保障清洁能源并网消纳的重要突破口。电化学储能作为一种重要的储能形式，因其突出的安全性能和成本优势，在大规模固定式储能领域快速拓展应用。国网江苏省电力有限公司以技术创新和解决工程应用难题为目标，积极开展电网侧电化学储能试点示范应用建设，积累了大量先进的工程经验。国网江苏省电力有限公司经济技术研究院作为江苏电网侧电化学储能电站设计的依托单位，以镇江和苏州储能电站、南京梯次储能电站设计为基础，系统性地总结了电化学储能电站设计的相关规范，编写了电化学储能电站典型设计。本书凝聚了江苏省电力行业广大专家学者和工程技术人员的心血和汗水，是国网江苏省电力有限公司推行储能设计标准化建设的重要成果之一。希望该书的出版和应用，能够进一步提高我国储能建设质量和发展水平，为储能的规模化发展奠定坚实的基础。编者2020年8月目录内容提要编 委 会前言第1篇总论第1章概述1.1编写原则1.2本书内容1.3本书特点1.4主要设计依据1.4.1国家及行业标准1.4.2企业标准第2章技术方案及使用说明2.1适用范围2.2方案分类和编号2.2.1方案分类2.2.2方案编号2.2.3半户内方案2.2.4全户外方案2.3常规储能电站使用说明2.4梯次储能电站使用说明第2篇电化学储能电站典型设计导则第3章总则3.1设计对象3.2设计范围3.3运行管理方式3.4主要设计原则第4章系统部分4.1容量配置4.2电池选型4.2.1电池选型基本原则4.2.2其他要求4.3接入系统设计4.3.1接入电压等级4.3.2接入点选择原则4.4接入系统送出线路选型4.4.1总则4.4.2一般要求4.4.3送出线路导体截面的选择和校验1.按经济电流密度选择2.按回路持续工作电流校验3.按电压损失校验4.按机械强度校验5.按有功功率损耗校验4.5无功补偿4.5.1无功补偿总则4.5.2无功补偿配置相关计算4.6电能质量分析4.6.1谐波4.6.2电压偏差4.6.3电压波动和闪变4.6.4电压不平衡度4.6.5直流分量4.6.6监测及治理要求第5章电气一次部分5.1电气主接线5.2电气设备选择5.3电气总平面布置5.4配电装置布置5.4.1半户内布置形式5.4.2全户外布置形式5.5站用电5.6接地5.7照明5.8光/电缆敷设第6章二次系统6.1系统继电保护及安全自动装置6.1.1线路保护6.1.2母差保护6.1.3分段保护6.1.4故障录波6.1.5防孤岛保护6.1.6故障解列6.2调度自动化6.2.1调度关系6.2.2远动设备配置6.2.3远动信息采集6.2.4远动信息传送6.2.5电能量计量系统6.2.6调度数据网络及安全防护装置6.2.7相量测量装置（PMU）6.2.8源网荷接入6.2.9储能信息子站6.3系统及站内通信6.4计算机监控系统6.4.1监控范围及功能6.4.2自动发电控制（AGC）6.4.3自动电压控制（AVC）6.4.4一次调频6.4.5设备配置1.站控层设备2.间隔层设备3.网络设备4.就地监控系统6.5元件保护6.5.1220（110）kV主变压器保护6.5.235（10）kV变压器、无功补偿设备保护6.5.3电池本体保护6.5.4储能变流器（PCS）保护6.6交直流一体化电源系统6.6.1系统组成6.6.2站用交流电源6.6.3直流电源1.直流系统电压2.蓄电池型式、容量及组数3.接线方式4.充电装置台数及型式5.直流系统供电方式6.6.4交流不停电电源系统6.6.5直流变换电源装置6.6.6总监控装置6.7时间同步系统6.8辅助控制系统6.9电能质量在线监测6.10二次设备组柜及布置6.10.1二次设备类别6.10.2二次设备组柜原则1.站控层设备组柜原则2.间隔层设备组柜原则3.其他二次系统组柜原则6.10.3柜体要求6.11互感器二次参数要求6.11.1对电流互感器的要求6.11.2对电压互感器的要求6.12光缆、网线、电缆选择及敷设1.光缆选择2.网线选择3.电缆选择4.光缆、网线、电缆敷设6.13二次设备的接地、防雷、抗干扰第7章土建部分7.1站址基本条件7.2总平面及竖向布置7.2.1站址征地7.2.2总平面布置图7.2.3竖向布置7.2.4土（石）方平衡7.3站内外道路7.3.1站内外道路平面布置7.3.2进站道路7.3.3站内道路7.4建筑7.4.1建筑物7.4.2墙体7.4.3屋面7.4.4装饰装修7.4.5门窗7.4.6楼梯、坡道、台阶及散水7.4.7建筑节能7.5结构7.5.1设计参数7.5.2设计荷载7.5.3结构型式7.6构筑物7.6.1围墙7.6.2大门7.6.3电池舱间防火墙7.6.4电缆沟7.7水工7.8暖通第8章消防部分8.1设计原则8.2电池安全技术要求8.3电池管理系统安全技术要求8.4电池预制舱安全技术要求8.5火灾报警系统8.6消防给水系统8.6.1室内、室外消火栓给水系统8.6.2固定式自动灭火系统8.7灭火救援设施第3篇电化学储能电站典型设计方案及实例第9章技术总结9.1技术总结表9.2全户外方案9.3半户内方案9.3.110-B-10方案9.3.220-B-10方案9.3.320-B-35方案9.3.440-B-35方案9.3.540-B-110方案9.3.6100-B-110方案9.3.7100-B-220方案第10章应用实例10.1某16 MW/32 MWh储能电站10.1.1方案说明1.一次部分2.二次部分3.土建部分10.1.2技术方案图纸10.2某110.88 MW/193.6 MWh储能电站10.2.1方案说明1.一次部分2.二次部分3.土建部分10.2.2技术方案图纸10.3某15 MW/45 MWh梯次储能电站10.3.1方案说明1.一次部分2.二次部分3.土建部分10.3.2技术方案图纸第1篇总论第1章概述储能电站标准化建设是加快推进智能电网建设进程、可再生能源高效利用的关键支撑技术之一，也是国家电网有限公司对内支撑坚强智能电网业务、推广多站融合理念，推进共享型企业建设的基本任务之一。储能电站主要在电网的三个场景中起到显著作用：发电侧，储能电站主要用于新能源发电平滑输出或火电机组与储能联合调频，改善电能质量；电网侧，储能电站主要用于输配电网，发挥调峰调频、事故备用、黑启动等作用；用户侧，储能电站主要作用是通过峰谷电价降低用户用能成本。储能电站根据能量存储方式的不同，可以分为机械储能电站（如压缩空气蓄能电站）、电磁储能电站（如超级电容电站）、电化学储能电站（如铅酸电池电站）三大类。近年来，以锂电、铅酸、液流为代表的电化学储能技术不断发展成熟，成本进一步降低，使得电化学储能电站具有较大的发展前景。结合国家电网有限公司储能电站设计经验，本书主要对电网侧电化学储能电站设计提供关键技术支撑和优化思路，主要针对磷酸铁锂电池储能电站，其他类型电化学电池储能电站、发电侧和用户侧储能电站可参考执行。1.1编写原则通过吸收储能设计领域的最新科研成果，作者结合国内近年来电网侧储能电站的建设经验，按照“标准化设计、工业化生产、智能化技术、装配式建设、机械化施工”的总体思路，综合运用模块化设计理念，编写本书。本书既是对江苏省电网侧大规模储能电站设计的经验总结，也对指导储能电站的经济性投资、精细化设计、高效化建设和专业化管理具有非常重要的意义。电化学储能电站秉承“安全可靠、先进适用、标准统一、提高效率、注重环保、节约资源、降低造价”的设计原则，做到适用性、可靠性、先进性、经济性和灵活性的协调统一，其中几个关键原则阐述如下：（1）适用性：典型设计方案要考虑不同地区环境、地址以及电网的实际情况，使得本书对于不同条件下储能电站的指导建设具有广泛适用性，保证其在一定时间内，对不同规模、不同形式、不同外部条件均能适用。（2）可靠性：典型设计方案以实现安全可靠为目标，保证储能电池、各模块和整个储能电站系统的稳定可靠。（3）先进性：在储能电站的设计过程中，推广应用成熟的新技术、新设备，以在满足消防要求的基础上提高储能电站响应速度和运行效率。（4）经济性：在储能电站的设计过程中，综合考虑工程一次性投资成本和长期运行费用，追求工程全寿命周期内最优的经济效益。（5）灵活性：典型设计方案的各个模块划分合理、接口灵活、组合多样、增减方便，便于调整规模，灵活适用。1.2本书内容本书主要内容包括总论、电化学储能电站典型设计导则、电化学储能电站典型设计方案及实例三部分。（1）编制电化学储能电站设计技术导则和关键技术说明，形成对储能电站设计的宏观印象和微观把控。（2）根据不同的接入系统方案、建设规模、布置形式等，有效归并设计方案，形成8种典型的电化学储能电站设计方案，其中全户外方案1种、半户内方案7种，还拓展加入了一些非常规的储能电站设计方案的说明，如梯次储能电站、户外叠加型设计方案等，以便读者对新型储能电站的设计有一些启发性思考。（3）以全户外、半户内、梯次储能电站作为设计实例工程详解，进行方案的说明和主要设备的示例，并提炼形成标准化图纸一套。1.3本书特点（1）采用模块化思路，实行标准化设计。对电化学储能电站按照功能区域划分基本模块，各基本模块统一设计原则、技术标准和设计图纸，对于不同的储能电站设计，可实现同一类型模块和设备的通用互换，减少备品备件种类。（2）应用工业化理念，提高现场建设效率。户外设备基本采用预制舱式组合设