MW级集装箱式电池储能系统的结构和应用

概念
 

MW级集装箱储能系统包含量转换系统、控制系统等关键设备，技术核心聚焦于电池组、电池簇结构设计、电池系统热设计、保护技术以及电池管理系统。该系统由电池系统和能量转换系统组成，电池系统包含磷酸铁锂电池模块、电池管理系统，以及用于直流短路保护和电路隔离的熔断开关，所有设备均集成于集装箱内。为实现容量输出要求，多个电池模块组成电池簇，其直流输出连接至能量转换系统，实现DC-AC和AC-DC（双向）的功率控制。

 

​该系统具备新能源接入、并网控制、数据采集、远程传输及无人值守等功能，相较于传统储能电站，具有安装调试简便、外形美观等优势，尤其适用于高海拔、严寒、岛屿、荒漠等复杂环境下的并网或离网储能系统。

结构

MW级集装箱式电池储能系统以40尺标准集装箱为载体，内置两台250kW储能能量转换系统，将1MWh锂电池系统、电池管理系统、储能监控系统、空调系统、消防系统、配电系统高度集成于特制箱体内，实现高集成度、大容量、可移动的储能设备。该设计具备隔热、恒温、消防阻燃、防风沙等特点，适应各种环境使用。系统内部包含电池系统、电池管理系统、能量转换系统以及控制系统等关键组件，如图3所示：黑色部分为电池室，包含6个并联的电池簇；灰色部分为能量转换系统、空调系统和控制系统；紫色部分为风道。图4进一步展示了集装箱电池系统内部结构。

优势

本文设计的MW级集装箱式电池储能系统具备可移动、灵活性强、可扩充、可拆卸等多项功能，从商业和技术角度均展现出较高的实用价值。此外，该系统在军事领域和环境适应性方面也表现出显著优势。其主要特点如下：

1.模块化设计：遵循国际标准化组织的尺寸标准，便于远洋运输和公路运输，同时支持高架起重机、船舶、卡车等临时用地的吊装操作。

2.坚固耐用：设计符合国际标准化组织的运输要求，为货物在运输过程中提供保护，并在能源储存系统的生命周期内提供优良保护，免受天气、运输及其他环境因素的侵害。

3.可移动性：相较于其他储能电池，锂电池储能技术在质量与体积上具有显著优势，表现出强大的可移动性，不受地域限制。

4.灵活性：集装箱设计易于适应各种需求，如空调、光伏、风机、通道门、电力电缆接入等设备的接入。

应用

以1MWh储能系统为单元，该系统具备广泛的适用性。通过多个单元的并联组合，可轻松扩充容量，展现出良好的竞争优势。同时，该系统可接入新能源或作为智能电网的分布式电源接入电网，实现以下应用场景：

1.新能源接入：通过电池储能系统与可再生新能源的联合应用，将随机变化的输出功率转换为相对稳定的输出，保障电网系统的稳定性。

2.备用电源：在偏远地区、供电可靠性差或有重要负荷的地区，可作为备用电源，为发生故障的电网系统或需要检修的配电系统提供电力支持。

3.微电网：在微电网孤网运行时，通过大容量、高效的电池储能技术，抑制外部电网的干扰，保证局部用户的电能质量，并实现微电网的平稳运行。

4.电能质量：系统可永久连接至电网，提供快速响应频率调节电网的效用，包括可再生能源系统的平滑输出、远程军事行动的电力供应、提高配网电能质量等。通过换流器提供动态无功补偿，提高系统电压稳定性，应对电压跌落问题；为系统提供备用、调峰、电力系统稳定器等支持。

Acrel-2000ES储能柜能量管理系统概述

Acrel-2000ES是安科瑞专为工商业储能柜、储能集装箱研发的储能EMS，该系统具备完善的储能监控与管理功能，覆盖储能系统设备（PCS、BMS、电表、消防、空调等）的详细信息，实现数据采集、处理、存储、查询与分析、可视化监控、报警管理、统计报表等功能。高级应用支持能量调度，具备计划曲线、削峰填谷、需量控制、防逆流等控制功能。

系统结构

Acrel-2000ES可通过直采或通讯管理、串口服务器等方式，将储能柜或储能集装箱内部设备接入系统，构建高效、稳定的监控与管理架构。

 

系统功能

实时监测

系统人机界面友好，实时显示储能柜运行状态、PCS、BMS及环境参数（如电参量、温度、湿度等），同时展示故障、告警、收益等信息。

设备监控

系统实时监测PCS、BMS、电表、空调、消防、除湿机等设备的运行状态及模式，确保各设备正常运行。

曲线报表

系统支持对PCS充放电功率曲线、SOC变换曲线、电压、电流、温度等历史曲线的查询与展示，为运行分析和优化提供数据支持。

策略配置

系统支持储能系统设备参数、电价参数与时段设置、控制策略选择，当前支持的控制策略包括计划曲线、削峰填谷、需量控制等。

实时报警

系统具备实时告警功能，对储能充放电越限、温度越限、设备故障或通信故障等事件发出告警，确保系统安全稳定运行。

事件查询统计

系统可存储和管理遥信变位、温湿度、电压越限等事件记录，方便用户进行历史追溯、查询统计和事故分析。

遥控操作

系统支持对PCS、风机、除湿机、空调控制器、照明等设备的遥控操作，但在设备未通信时，控制按钮将显示无效状态。

用户权限管理

为确保系统安全稳定运行，系统设置了用户权限管理功能，通过定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。

审核编辑 黄宇