一、集装箱储能
集装箱储能系统(Containerized Energy Storage System)常见缩写是CESS,其内部集成主要有电池柜、锂电池管理系统(BMS)、储能变流器(PCS)、集装箱监控系统、消防系统、散热系统等,且内部集成结构及规格可按照客户需求定制,但这类成本相对标准版较高~
1. 储能单元-储能电芯
储能单元是通常采用锂离子电池、钠离子电池或其他新型电池技术用来存储和释放电能。这些通常讲究能量密度高、循环寿命长这两个关键技术,目前多采用锂离子电池,钠电目前的研发阶段还不够成熟。
早期的时候,动力电池和储能电池是不分家的,共用同一款电池是常态,比如10多年前宁德时代曾经开发过一款80Ah磷酸铁锂电芯,既用于储能,也用于商用车(大巴和货车),是其发家的关键产品。
现在的储能电芯属于是春秋战国,百花齐放。从规格的逐渐扩大,容量的提升,型号的迭代~
中国工程师在技术发展与迭代过程中,他们是时代的推动与见证者
有头绪了,下期专门讲讲这个储能电池
2. 电池管理系统(BMS)
储能
BMS 是储能系统中至关重要的一部分,主要负责对储能电池组进行实时监测、控制、保护以及状态评估等工作,确保电池组安全、高效且可靠地运行,延长电池的使用寿命,提升整个储能系统的性能
3. 逆变器(PCS)
是连接电池与电网或用电负荷之间的桥梁。它如同一位技艺高超的翻译官,将电池输出的直流电转换为交流电,满足电网的需求;同时,也能将电网的交流电转换为直流电,为电池充电。尽管随着技术的发展,PCS的成本逐渐降低,但它在整个储能系统中的核心地位却不容小觑。PCS的性能直接影响着储能系统的电能质量与功率特性,与BMS紧密配合,共同影响着电池的使用寿命与安全。
4. 热管理系统
储能系统运行过程中会产生热量,热管理系统用于控制温度,确保系统稳定性。它包括空调、散热器和加热器。以保障电池在最佳温度范围内运行。目前控制温度难点是在降低温度这个方向,主要采纳液冷和风冷这两个方式,液冷难点在于液体的配比和选择,液体还包括全液体沉浸或者液体流动,而风冷主要在于风道设计。
如下图当中的红蓝色管道分别为进口与出口管道
提问1:上述管道热冷是否同一管道?
提问2:上述两管道哪个是进哪个出?
评论区见
热管理从一代风冷到二代液冷再到目前热管理3.0时代
这个3.0时代是否到来我觉得有待大家一起确认
5. 消防与安全系统
集装箱储能系统通常配备独立的消防系统,包括烟雾报警、灭火器和气体灭火装置。以防止火灾事故的发生,保障设备和人员安全。
目前市场上灭火系统多为两种:气体灭火和液体精准灭火以及全沉浸
喷嘴这个小东西技术含量还挺高
6. EMS-管理及监控系统(系统集成的大脑)
该系统用于实现储能系统的远程监控和智能化管理。采集系统运行数据。提供告警和运行状态报告。支持与能量管理系统(EMS)。
二、储能集装箱的性能特点
1. 高度集成化
集装箱储能系统将电池、电力转换设备和辅助设施集成在一个标准化箱体中,实现模块化设计,便于运输和快速部署。
2. 高安全性
通过多层保护机制(BMS、安全系统和消防系统),有效降低运行风险,确保系统安全性。
3. 可扩展性强
通过模块化设计,可根据项目需求灵活增加或减少储能容量。
4. 环境适应性强
储能集装箱具备较高的环境适应性,具备良好的防腐、防火、防水、防尘(防风沙)、防震、防紫外线、防盗等功能,保证25年内不会被腐蚀。
三.目前市场上的箱体分类及尺寸1. 材质分类及应用场合
普通钢制箱体:适用于一般环境条件,成本较低。
铝制箱体:重量轻,适用于对运输灵活性要求较高的场景。
复合材料箱体:具备更好的防腐、防火性能,适用于恶劣环境。
2. 市场上尺寸大小
储能集装箱通常采用标准集装箱尺寸:
20英尺箱体(6.06米×2.44米×2.59米):适用于小型储能项目。40英尺箱体(12.19米×2.44米×2.59米):适用于中大型储能项目。
此外,可根据需求设计非标尺寸以满足特定场景的要求。
三、容量范围与应用场景
1. 容量范围
储能集装箱的容量通常在100千瓦时至数兆瓦时之间,根据需求可定制:
小型储能(100~500千瓦时):适用于小型商业或家庭能源管理。中型储能(500千瓦时~1兆瓦时):应用于微电网、工商业用户。大型储能(1兆瓦时以上):服务于电网调峰调频、大规模可再生能源接入。
2. 应用场景电网调节:提供调峰调频服务,平衡电网负荷。可再生能源配套:平滑风电、光伏输出,解决间歇性问题。备用电源:为医院、数据中心等关键设施提供应急供电。微电网:在偏远地区或孤岛地区,提供稳定的电力支持。工商业用电优化:通过削峰填谷,降低电力成本。
3.集装箱分类丨按使用材料分类
铝合金集装箱:优点是重量轻,外表美观,防腐蚀,弹性好,加工方便以及加工费、修理费低,使用年限长;缺点是造价高,焊接性能差;
钢制集装箱:优点是强度大,结构牢,焊接性高,水密性好,价格低廉;缺点是重量大、防腐性差;
玻璃钢制集装箱:优点是强度大,刚性好,内容积大,隔热、防腐、耐化学性好,易清扫,修理简便;缺点是重量大,易老化,拧螺栓处强度降低。
储能集装箱的设计主要分为两部分
1、电池仓:电池仓主要包括电池、电池架、BMS控制柜、七氟丙烷灭火柜、散热空调、烟感照明、监控摄像头等。电池需要配备相对应的BMS管理系统。
电池的类型可以是铁锂电池、锂电池、铅炭电池及铅酸电池。散热空调根据仓里的温度进行实时调节。监控摄像头可以远端监控仓里设备的运行状态。可以组成一个远程的客户端,通过客户端或者app对仓里设备的运行状态、电池状态等进行监测和管理。
2、设备仓:设备仓主要包括PCS和EMS控制柜。PCS可控制充电和放电过程,进行交直流的变换,在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。
EMS在储能系统的应用里面,功能和作用都比较重要。在配电网方面,EMS主要通过跟智能电表的通讯,采集电网实时功率的状态,并实时监测负载功率的变化。控制自动发电,对电力系统状态进行评估。
1MWh的系统里面,PCS和电池的比例可以是1:1或者1:4(储能PCS250kWh,电池1MWh)。
3、1MW集装箱式变流器散热设计采用前进分后出风的设计,这种设计适用于将所有PCS全部放置在同一个集装箱的储能电站。将集装箱内部配电系统的走线、维护通道及散热设计整体一体化优化设计,便于远距离运输,减少事后维护的成本。
3.集装箱结构丨按结构细品
1.良好的热管理设计是保证储能系统良好运行的关键因素,箱内温度一致性是集装箱结构设计的重点。散热设计包括制冷量计算、风道设计、热仿真,设计时要保证两项热管理指标:
(1)保证电池表面温度处于25~35℃,可以通过加强电池表面与空气的换热实现,如增强表面对流换热系数、增大与电池接触支架等热传导系统等;
(2)保持电池间温度的一致性,温差不超过5℃,需要保证电池本身制造工艺的一致性,同时与周边换热的一致性以及与周边空气流动特性的一致性。
2.集装箱集装箱具备良好的防腐、防火、防水、防尘(防风沙)防震、防紫外线、防盗等功能,保证 25 年内不会因腐蚀、防火、防水、防尘和紫外线等因素出现故障。
集装箱外壳结构、隔热保温材料、内外部装饰材料等全部使用阻燃材料。集装箱的进、出风口和设备的进风口加装可方便更换的标准通风过滤网,在遭遇大风,扬沙天气时可以有效阻止灰尘进入集装箱内部。防震功能必须保证运输和地震条件下集装箱及其内部设备的机械强度满足要求,不出现变形、功能异常、震动后不运行等故障。
防紫外线功能必须保证集装箱内外材料的性质不会因为紫外线的照射发生劣化、不会吸收紫外线的热量等。防盗功能必须保证集装箱在室外露天条件下不会被偷盗者打开,必须保证在偷盗者试图打开集装箱时产生威胁性报警信号并通过远程通信方式向后台报警,该报警功能可以由用户屏蔽。
来源:集装箱房网
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