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電池儲能系統方案

生活 更新时间:2025-02-07 22:49:46
1範圍本标準規定了電化學儲能電站锂離子電池管理系統的使用條件、功能要求、檢驗和試驗項目等。 本标準适用于新建、改建、擴建電化學儲能電站。2規範性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）适用于本文件。GB/T 191包裝儲運圖示标志GB/T 2423.4 電工電子産品環境試驗 第2部分:試驗方法 試驗Db：交變濕熱（12 h 12 h循環）GB/T 16935.1低壓系統内設備的絕緣配合第1部分:原理、要求和試驗GB/T 17626.2電磁兼容試驗和測量技術靜電放電抗擾度試驗GB/T 17626.4電磁兼容試驗和測量技術電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗GB/T 17626.5電磁兼容試驗和測量技術浪湧（沖擊）抗擾度試驗GB/T 17626.8電磁兼容試驗和測量技術工頻磁場抗擾度試驗GB/T 17626.12電磁兼容試驗和測量技術振蕩波抗擾度試驗3術語和定義下列術語和定義适用于本文件。3.1電化學儲能電站 electrochemical energy storage station采用電化學電池作為儲能元件，可進行電能存儲、轉換及釋放的電站。電化學儲能電站通過化學反應進行電池正負極的充電和放電， 實現能量轉換。傳統電池技術以鉛酸電池為代表， 由于其對環境危害較大， 已逐漸被锂離子、 鈉硫等性能更高、 更安全環保的電池所替代。圖示是某儲能電站現場

電池儲能系統方案（電化學儲能電站锂離子電池管理）1

電化學儲能電站之儲能系統組成： 電池儲能系統，英文全稱Battery Energy Storage System，簡稱BESS，主要由電池系統（Battery System, BS）、功率轉換系統（Power ConversionSystem, PCS）、電池管理系統（Battery Management System, BMS）、監控系統等 4部分組成，如下圖示

電池儲能系統方案（電化學儲能電站锂離子電池管理）2

3.2功率變換系統 power conversion system ； PCS 實現儲能電池與交流電網之間雙向能量轉換的系統。又稱逆變器、儲能雙向變流器，實物如圖示：

電池儲能系統方案（電化學儲能電站锂離子電池管理）3

PCS工作原理拓撲如圖所示：

電池儲能系統方案（電化學儲能電站锂離子電池管理）4

3.3單體電池 cell由電極和電解質組成，構成蓄電池組模塊最小單元，能将所獲得的電能以化學能的形式貯存并将化 學能轉為電能的一種電化學裝置。3.4電池模塊 battery module兩個及以上的單體電池以一定的電氣連接方式組成的單元。3.5電池管理單元 battery management unit ； BMU管理一個電池模塊，監測電池狀态（電壓、溫度等），并為電池提供通信接口。3.6電池管理系統 battery management system ； BMS監測電池的狀态（溫度、電壓、電流、荷電狀态等），為電池提供通信接口和保護的系統。3.7電池電量狀态 state of energy；SOE電池實際（剩餘）可放出的瓦時容量與額定瓦時容量的比值。3.8電池均衡 battery-balancing通過電池之間的電量轉移措施，減少電池間的容量和電壓差，保持不同電池間電量的均衡。電池系統圖示:

電池儲能系統方案（電化學儲能電站锂離子電池管理）5

4使用條件4.1環境溫度設備運行期間周圍環境溫度不高于45 °C,不低于0 °C。4.2相對濕度日平均相對濕度不大于95%,月平均相對濕度不大于90%。設備上不應出現凝露。4.3海拔高度海拔高度小于2 000 m。5功能要求5.1基本要求5.1.1 BMS的拓撲配置應與PCS的拓撲、電池的成組方式相匹配與協調，并對電池運行狀态進行優化 控制及全面管理。5.1.2 BMS功能要求中各功能具體實現層級由BMS的拓撲配置情況決定，宜分層就地實現。5.2測量要求BMS應能實時測量電池的電和熱相關的數據，應包括單體電池電壓、電池模塊溫度、電池模塊電 壓、串聯回路電流、絕緣電阻等參數。各狀态參數測量精度應符合下列規定：a）電流釆樣分辨率宜結合電池容量和充放電電流确定，測量誤差應不大于土 0.2%,釆樣周期不 大于50 ms；b）單體電壓測量誤差應不大于士0.3% ,釆樣周期應不大于200 ms；c）溫度采樣分辨率應不大于1 °C，測量誤差不大于士2 °C ,采樣周期不大于5 so5.3計算要求BMS應能夠估算電池的荷電狀态，充電、放電電能量值（Wh）,最大充電電流，最大放電電流等狀态 參數，且具有掉電保持功能，具備上傳監控系統的功能。各狀态參數估算精度應符合下列規定：a）SOE估算精度應不大于8% ,宜具有自标定功能，計算更新周期應不大于3 s；b）電能量計算誤差應不大于3%。5.4狀态參數信息上送功能BMS應具備内部信息收集和交互功能，能将電池單體和電池整體信息上傳監控系統和功率變換 系統。5.5故障診斷功能BMS應能夠監測電池的運行狀态，診斷電池或BMS本體的異常運行狀态，上送相關告警信号至監 控系統和功率變換系統。5.6電池的電氣保護功能BMS應具備電池的過壓保護、欠壓保護、過流保護、短路保護、過溫保護、漏電保護等電氣保護功 能，并能發出告警信号或跳閘指令，實施就地故障隔離。5.7管理功能BMS應能對充放電進行有效管理，确保充放電過程中不發生電池過充電、過放電，以防止發生充放 電電流和溫度超過允許值，主要功能應符合下列要求：a）充電管理功能:在充電過程中，電池充電電壓應控制在最高允許充電電壓内；b）放電管理功能:在放電過程中，電池放電電壓應控制在最低允許放電電壓内；c）溫度管理功能:應能向熱管理系統提供電池溫度信息及其他控制信号，并協助熱管理系統控制 實現電池間平均溫差小于5 °C；d）電量均衡管理功能:應釆用高能效的均衡控制策略，保證電池間的一緻性滿足要求。5.8統計功能BMS應具有電池充、放電的累計充、放電量的統計功能，并具有掉電保持功能。5.9通信功能5.9.1BMS與功率變換系統之間應有通訊接口，宜有備用接口，作為冗餘，同時宜具備1個硬接點 接口。5.9.2BMS與監控系統之間應有以太網通訊接口，宜有備用接口，作為冗餘。同時，電化學儲能電站内 BMS宜單獨組網。5.10對時功能BMS應具備對時功能，能接受IRIG-B（DC）碼對時或者NTP網絡對時。5.11平均故障間隔時間BMS應具備良好的可靠性與可用率,平均故障間隔時間不宜小于40 000 h05.12定值設置功能BMS應能對電池運行參數、報警、保護定值進行整定，且具備就地和遠程修改功能。5.13操作權限管理功能BMS應具有操作權限密碼管理功能，任何改變運行方式和運行參數的操作均需要權限确認。5.14事件記錄功能BMS應能儲存不少于5 000條事件。運行參數的修改、電池管理單元告警信息、保護動作、充電和 放電開始/結束時間等均應有記錄，且時間記錄應精确到秒。事件記錄應具有掉電保持功能。每個報警 記錄應包含所定義的限值、報警參數，并列明報警時間、日期以及報警值時段内的峰值。5.15存儲功能BMS應具備足夠的容量在線存儲30天的信息，且宜采用隊列方式存儲。5.16故障錄波功能BMS宜有故障錄波功能，能夠對故障前後的狀态量有效記錄，電流量記錄周期宜不大于50 ms,電 壓量記錄周期不大于1 s,溫度量記錄周期不大于5 s。記錄時間不宜少于10 min。5.17顯示功能BMS應能顯示确保系統安全可靠運行所必需的信息，如相關定值、模拟量測量值、事件記錄和告警 記錄等。5.18電磁兼容BMS應符合GB/T 17626.2規定嚴酷等級為三級靜電放電抗擾度、GB/T 17626.4規定嚴酷等級為 三級電快速瞬變脈沖群抗擾度、GB/T 17626.5規定嚴酷等級為三級浪湧（沖擊）抗擾度、GB/T 17626.8 規定嚴酷等級為四級工頻磁場抗擾度、GB/T 17626.12規定嚴酷等級為三級振蕩波抗擾度試驗的要求。5.19絕緣耐壓性能BMS應能經受要求的絕緣耐壓性能試驗，試驗電壓應符合表1規定。在試驗過程中BMS應無擊 穿或閃絡等破壞性放電現象。表1絕緣強度試驗電壓

額定絕緣電壓Un/V

介質交流試驗電壓/V

介質直流試驗電壓/V

沖擊試驗電壓/V

Un<63

500

700

1 000

63VUnW 250

2 000

2 800

5 000

250<Gn<500

2 000

2 800

5 000

5.20耐濕熱性能BMS應能經受GB/T 2423.4規定的濕熱試驗，在試驗後應能正常工作，且滿足5.2狀态參數測量 精度的要求。6檢驗和試驗項目6.1 類型6.1.1型式試驗6.1.1.1當有下列情況之一時，應進行型式試驗：a）新産品鑒定時；b）結構、工藝或材料有重大改變；c）停産後複産；d）轉廠；e）批量生産的産品，每隔5年進行一次型式試驗；f）國家質量監督機構提出進行型式試驗的要求時；g）合同規定。6.1.1.2判定規則：産品在型式試驗中，若有一項不合格時，應判定産品為不合格。6.1.2出廠試驗每套産品都應進行出廠試驗。有一項性能不符合要求，即為不合格，允許返修後重試，複試一次仍 不合格，則為試驗不合格。6.2試驗項目試驗項目應符合表2規定。表2檢驗和試驗項目

序号

檢驗項目

型式試驗

出廠試驗

技術要求條款

1

電流測量精度

5.2

2

電壓測量精度

5.2

3

溫度測量精度

V

7

5.2

4

SOE估算精度

5.3

5

故障診斷功能

7

V

5.5

6

保護功能

V

5.6

7

電量均衡功能

V

5.6

8

靜電放電抗擾度試驗

5.18

9

電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗

5.18

10

浪湧（沖擊）輻射抗擾度試驗

7

5.18

11

工頻磁場抗擾度試驗

V

5.18

12

震蕩波抗擾度

5.18

13

耐壓測試

V

5.19

14

耐濕熱性能

5.20

注：帶号為應做試驗項目。

7标志、包裝7.1 BMS産品上應有下列标志:a）産品名稱及商标；b）産品型号和規格；

c）制造廠名稱；

d）制造日期或代号。7.2包裝箱外部應有下列标志：a）産品名稱、型号、規格和數量；b）産品标準編号；c）每箱的淨質量和毛質量；

d）标明符合GB/T 191規定的“防震”、“防潮”等标志

電池儲能系統方案（電化學儲能電站锂離子電池管理）6

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