钠硫电池电站制造技术

本发明专利技术涉及一种钠硫电池电站，包括钠硫电池储能装置、能量转换系统、电池管理系统、电站监控系统、储能装置堆仓、电站基础平台，钠硫电池储能装置包括若干钠硫储能模块组，电池管理系统包括直流管理单元、电池管理单元，电站监控系统包括就地控制层、集中控制层、调度控制层，就地控制层包括能量转换子系统监控模块、电池管理子系统、现场监控设备、电力信息采集装置，集中控制层包括集控服务器、集控交换机、集控人机交互设备，调度控制层包括若干调度控制终端设备，钠硫储能模块组包括若干钠硫储能模块串，钠硫储能模块串包括若干钠硫储能模块。本发明专利技术提供了一种具有实用性、指导性的钠硫电池电站，具有良好的商业应用前景。

【技术实现步骤摘要】
钠硫电池电站
本专利技术涉及一种电池电站，特别涉及一种钠硫电池电站，属于储能电站领域。
技术介绍
储能是指通过介质或者设备，利用化学或者物理的方法把能量存储起来，根据应用的需求以特定能量形式释放的过程，通常说的储能是指针对电能的储能。电力储能技术为实现电网可持续发展目标，解决电量供需不平衡矛盾和提高供电可靠性问题提供了一揽子解决方案。采用大规模储能装置，可以减少和延缓用于发、输、变、配电设备的投资，提高现有电力设备的利用率和供电可靠性，降低发电煤耗、供电线损。同时，电网发展本身也面临着用电峰谷差逐渐增大，电网规模增大后电网安全运行风险增大，大都市电网对电能质量要求上升，新能源并网运行技术新要求等问题，解决这些问题建设智能电网，也对发展电力储能技术提出了迫切的要求。在智能电网的各项关键核心技术中，储能技术起步相对较晚，技术成熟性与产业化研究存在明显不足，国内更是处于起步阶段，亟需大力推进。储能按照储能介质分为三类：物理储能、化学储能以及其他形式的储能。物理储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等，化学储能主要包括铅酸电池、锂电池、液流电池、钠硫电池、镍镉电池等电池形式的储能等，其它形式的储能包括超级电容器、超导电磁储能等。随着社会对电力的需求和生产持续增长，电网内的装机容量、覆盖区域及负荷峰谷差不断扩大，如此大量的电力需求对电网的稳定性、安全性、智能化提出了更高的要求。为此迫切需要这样的电力储能系统与之相配套，以平衡电力负荷，提高设备运行效率和经济性，减少或延缓电力建设的投资，提高电网突发事故的应对能力，保证电力系统运行安全。更为重要的是，电力储能系统可以将间歇性的可再生能源“拼接”起来，提高电力系统的稳定性，从而解决可再生能源发展的瓶颈问题。作为负荷平衡装置和备用电源，电力储能系统也是智能电网和分布式能源系统必需的关键技术，用于解决其故障率高、系统容量小、负荷波动大等问题。钠硫储能电池(以下简称钠硫电池)因其容量大、体积小、能量储存和转换效率高、寿命长、不受地域限制等优点，非常适合电力储能使用。经综合比较分析，钠硫电池是目前能量密度、功率密度最大的储能方式之一，是目前唯一的一种同时完全适用于功率型储能和能量型储能的储能电池。钠硫电池作为化学电源家族中的一个新成员出现后，已在世界上许多国家受到极大的重视和发展。由于钠硫电池具有高能电池的一系列特点，在80年代末和90年代初开始，国外重点发展钠硫电池作为固定场合下(如电站储能)应用，并越来越显示其优越性。钠硫电池已经成功用于削峰填谷、应急电源、风力发电等可再生能源的稳定输出以及提高电力质量等方面。钠硫电池技术与生产工艺已相对成熟，但目前钠硫电池储能系统的工程化应用缺少实际经验，对钠硫电池储能系统充放电运行特性、循环运行特性、串并联运行特性等仍缺少实践性的认识，在电网接入的系统设计方面仍缺少指导性的规范。
技术实现思路
本专利技术钠硫电池电站公开了新的方案，提供了一种具有实用性、指导性的钠硫电池电站，解决了现有技术缺乏实用方案的问题。本专利技术钠硫电池电站包括钠硫电池储能装置、能量转换系统、电池管理系统、电站监控系统、储能装置堆仓、电站基础平台，钠硫电池储能装置包括若干钠硫储能模块组，钠硫储能模块组通过能量转换系统与电网母线连接，电池管理系统包括直流管理单元、电池管理单元，直流管理单元设置在汇流柜内，电站监控系统包括就地控制层、集中控制层、调度控制层，就地控制层与集中控制层通信连接，集中控制层与调度控制层通信连接，就地控制层包括能量转换子系统监控模块、电池管理子系统、现场监控设备、电力信息采集装置，集中控制层包括集控服务器、集控交换机、集控人机交互设备，调度控制层包括若干调度控制终端设备，调度控制终端设备包括调度控制服务器、调度控制工作站，钠硫储能模块组包括若干钠硫储能模块串，钠硫储能模块串通过汇流柜与能量转换系统连接，钠硫储能模块串包括若干钠硫储能模块，钠硫储能模块包括钠硫电池模块、电池管理单元，钠硫储能模块安装在储能装置堆仓内，储能装置堆仓设置在电站基础平台上。进一步，本方案的钠硫电池储能装置包括钠硫储能模块组甲、钠硫储能模块组乙，钠硫储能模块组甲包括钠硫储能模块串A、钠硫储能模块串B，钠硫储能模块串A包括10台5kW能量型钠硫储能模块，钠硫储能模块串B包括10台5kW能量型钠硫储能模块，钠硫储能模块组乙包括钠硫储能模块串C、钠硫储能模块串D，钠硫储能模块串C包括10台5kW功率型钠硫储能模块，钠硫储能模块串D包括2台25kW功率型钠硫储能模块。储能装置堆仓包括堆仓组甲、堆仓组乙，堆仓组甲包括背靠背并排设置的2个5kW模块堆仓排甲，5kW模块堆仓排甲包括3个5kW模块堆仓，堆仓组乙包括3个5kW模块堆仓、1个25kW模块堆仓，5kW模块堆仓是上下两层“田”字形仓柜结构，上述上下两层“田”字形仓柜结构内设有4个5kW模块的仓位，25kW模块堆仓是上下两层“曰”字形仓柜结构，上述上下两层“曰”字形仓柜结构内设有2个25kW模块的仓位。进一步，本方案的能量转换系统包括双模式储能变流器、若干双向直流变换器，上述若干双向直流变换器的逆变器侧并联接到双模式储能变流器的直流侧，双模式储能变流器的交流侧接入电网母线，钠硫储能模块串通过双向直流变换器与双模式储能变流器连接。双模式储能变流器包括直流侧EMI滤波器、三相PWM整流器、变压器、交流侧BMI滤波器，双模式储能变流器将双向直流变换器输出的直流电转换成三相交流电输入电网或给用电负荷供电，双模式储能变流器将电网中交流电转换成直流电通过双向直流变换器降压后输入钠硫储能模块串。双向直流变换器包括输入直流断路器QF1、输出直流断路器QF2、输入直流接触器KA1、输出直流接触器KA3、输入电容器C1、输出电容器C2、直流EMI滤波器、预充电电阻R1、预充电接触器KA2、电抗器L1、半桥IGBT模块、熔断器FU1，双向直流变换器将逆变器侧的电能降压输入钠硫储能模块串，双向直流变换器将所述钠硫储能模块串的电能升压后通过逆变器侧输入双模式储能变流器。进一步，本方案的电池管理单元包括电池电压检测模块、电池温度检测控制模块，直流管理单元包括回路电压检测模块、回路电流检测模块、电池管理单元控制模块、数据通信接口，直流管理单元通过数据通信接口向上位机、能量转换系统传送功能信号，直流管理单元通过数据通信接口从上位机监控系统接收运行指令、设置信息，直流管理单元通过电池管理单元控制模块向电池管理单元传送上述运行指令、设置信息。直流管理单元与电池管理单元通过RS485总线通信，直流管理单元与上位机监控系统、能量转换系统通过MODBUS通信。进一步，本方案的能量转换子系统监控模块包括变流器电压监控模块、变流器电流监控模块、变流器温度监控模块、变流器开关监控模块，变流器电压监控模块采集变流器的直流侧、交流侧的电压信号，变流器电流监控模块采集变流器的电流信号，变流器温度监控模块采集变流器的温度信号，变流器开关监控模块监控变流器的开关状态。进一步，本方案的储能装置堆仓包括环境监控装置，环境监控装置包括温度传感器、湿度传感器、排风机，温度传感器、湿度传感器设在储能装置堆仓内，排风机设在储能装置堆仓的顶部，环境监控装置根据温度传感器与湿度传感器的检测值大于本文档来自技高网...

【技术保护点】
钠硫电池电站，其特征是包括钠硫电池储能装置、能量转换系统、电池管理系统、电站监控系统、储能装置堆仓、电站基础平台，所述钠硫电池储能装置包括若干钠硫储能模块组，所述钠硫储能模块组通过所述能量转换系统与电网母线连接，所述电池管理系统包括直流管理单元、电池管理单元，所述直流管理单元设置在汇流柜内，所述电站监控系统包括就地控制层、集中控制层、调度控制层，所述就地控制层与所述集中控制层通信连接，所述集中控制层与所述调度控制层通信连接，所述就地控制层包括能量转换子系统监控模块、电池管理子系统、现场监控设备、电力信息采集装置，所述集中控制层包括集控服务器、集控交换机、集控人机交互设备，所述调度控制层包括若干调度控制终端设备，所述调度控制终端设备包括调度控制服务器、调度控制工作站，所述钠硫储能模块组包括若干钠硫储能模块串，所述钠硫储能模块串通过汇流柜与所述能量转换系统连接，所述钠硫储能模块串包括若干钠硫储能模块，所述钠硫储能模块包括钠硫电池模块、所述电池管理单元，所述钠硫储能模块安装在所述储能装置堆仓内，所述储能装置堆仓设置在所述电站基础平台上。

【技术特征摘要】
1.钠硫电池电站，其特征是包括钠硫电池储能装置、能量转换系统、电池管理系统、电站监控系统、储能装置堆仓、电站基础平台，所述钠硫电池储能装置包括若干钠硫储能模块组，所述钠硫储能模块组通过所述能量转换系统与电网母线连接，所述电池管理系统包括直流管理单元、电池管理单元，所述直流管理单元设置在汇流柜内，所述电站监控系统包括就地控制层、集中控制层、调度控制层，所述就地控制层与所述集中控制层通信连接，所述集中控制层与所述调度控制层通信连接，所述就地控制层包括能量转换子系统监控模块、电池管理子系统、现场监控设备、电力信息采集装置，所述集中控制层包括集控服务器、集控交换机、集控人机交互设备，所述调度控制层包括若干调度控制终端设备，所述调度控制终端设备包括调度控制服务器、调度控制工作站，所述钠硫储能模块组包括若干钠硫储能模块串，所述钠硫储能模块串通过汇流柜与所述能量转换系统连接，所述钠硫储能模块串包括若干钠硫储能模块，所述钠硫储能模块包括钠硫电池模块、所述电池管理单元，所述钠硫储能模块安装在所述储能装置堆仓内，所述储能装置堆仓设置在所述电站基础平台上。2.根据权利要求1所述的钠硫电池电站，其特征在于，所述钠硫电池储能装置包括钠硫储能模块组甲、钠硫储能模块组乙，所述钠硫储能模块组甲包括钠硫储能模块串A、钠硫储能模块串B，所述钠硫储能模块串A包括10台5kW能量型钠硫储能模块，所述钠硫储能模块串B包括10台5kW能量型钠硫储能模块，所述钠硫储能模块组乙包括钠硫储能模块串C、钠硫储能模块串D，所述钠硫储能模块串C包括10台5kW功率型钠硫储能模块，所述钠硫储能模块串D包括2台25kW功率型钠硫储能模块；所述储能装置堆仓包括堆仓组甲、堆仓组乙，所述堆仓组甲包括背靠背并排设置的2个5kW模块堆仓排甲，所述5kW模块堆仓排甲包括3个5kW模块堆仓，所述堆仓组乙包括3个5kW模块堆仓、1个25kW模块堆仓，所述5kW模块堆仓是上下两层“田”字形仓柜结构，所述上下两层“田”字形仓柜结构内设有4个5kW模块的仓位，所述25kW模块堆仓是上下两层“曰”字形仓柜结构，所述上下两层“曰”字形仓柜结构内设有2个25kW模块的仓位。3.根据权利要求1所述的钠硫电池电站，其特征在于，所述能量转换系统包括双模式储能变流器、若干双向直流变换器，所述若干双向直流变换器的逆变器侧并联接到所述双模式储能变流器的直流侧，所述双模式储能变流器的交流侧接入电网母线，所述钠硫储能模块串通过所述双向直流变换器与所述双模式储能变流器连接；所述双模式储能变流器包括直流侧EMI滤波器、三相PWM整流器、变压器、交流侧BMI滤波器，所述双模式储能变流器将所述双向直流变换器输出的直流电转换成三相交流电输入电网或给用电负荷供电，所述双模式储能变流器将电网中交流电转换成直流电通过所述双向直流变换器降压后输入所述钠硫储能模块串；所述双向直流变换器包括输入直流断路器QF1、输出直流断路器QF2、输入直流接触器KA1、输出直流接触器KA3、输入电容器C1、输出电容器C2、直流EMI滤波器、预充电电阻R1、预充电接触器KA2、电抗器L1、半桥IGBT模块、熔断器FU1，所述双向直流变换器将逆变器侧的电能降压输入所述钠硫储能模块串，所述双向直流变换器将所述钠硫储能模块串的电能升压后通过逆变器侧输入所述双模式储能变流器。4.根据权利要求1所述的钠硫电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：施勇，刘宇，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，上海电气钠硫储能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31