CN112968370A - 一种户外液冷高压标准储能子单元布置方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种户外液冷高压标准储能子单元布置方法，包括储能电池液冷柜、DC汇流柜、PCS液冷柜、箱式变压器和标准底座安装模块，多个所述储能电池液冷柜两两背对背布置，所述DC汇流柜两两背对背设置，所述储能电池液冷柜与所述DC汇流柜经电缆进行电性连接，所述PCS液冷柜两两背对背布置，所述PCS液冷柜与所述箱式变压器经电缆进行电性连接；所述储能电池液冷柜、DC汇流柜、PCS液冷柜和箱式变压器依次连接设置，所述高压储能子系统的户外布置方法包括以下步骤：步骤S1、将所述储能电池液冷柜、DC汇流柜、PCS液冷柜、箱式变压器与标准底座安装模块完成连接；本发明能够在降低成本的同时显著减少现场施工及调试周期，提高储能电站的建设效率。

Description

一种户外液冷高压标准储能子单元布置方法

技术领域

本发明涉及储能电站设备技术领域，特别是一种户外液冷高压标准储能子单元布置方法。

背景技术

随着储能电站的建设与发展，新一代储能电站必将朝着标准化、模块化的方向发展，从而最大化实现工厂化作业、模块化生产、标准化制造、插拔式安装，降低成本的同时显著减少现场施工及调试周期，提高储能电站的建设效率。

目前，储能站电池系统绝大部分采用1000V以下系统（低压方案），配置500kW或630kWPCS设备，冷却方式均采用风冷方案，布置采用预制舱内布置或建筑物内布置方案。

布置于建筑物内时，两个储能电池室与一个PCS及升压变室对应。

请参阅图1所示，储能电池风冷柜⑪、DC汇流及控制柜⑫（12a为DC汇流柜，12b为控制柜）布置于同一储能电池室。以0.5C/0.5C为例，一个储能电池室布置容量为5MW/10MWh（安装容量11.942MWh），包含储能电池风冷柜⑪数量为56面、DC汇流及控制柜⑫数量为12面，布置图如下。PCS风冷柜⑬容量采用630kW，35kV（10kV）箱式变压器⑭容量采用2500kVA，布置于同一PCS及升压变室。以0.5C/0.5C为例，一个PCS及升压变室布置PCS风冷柜⑬数量为16面、35kV（10kV）箱式变压器⑭数量为4台；

布置于预制舱时，两个储能电池预制舱与一个PCS及升压变预制舱对应。

请参阅图2所示，储能电池风冷柜⑮、DC汇流⑯及控制柜⑰（⑯为DC汇流柜，⑰为控制柜）布置于同一储能电池预制舱。以0.5C/0.5C为例，一个40尺标准集装箱的储能电池预制舱布置容量为1.25MW/2.5MWh（安装容量2.985MWh），包含储能电池风冷柜⑮数量为14面、DC汇流⑯及控制柜⑰数量为3面；

PCS风冷柜⑱容量采用630kW，35kV（10kV）箱式变压器⑭容量采用2500kVA，布置于同一20尺标准集装箱的PCS及升压变预制舱。以0.5C/0.5C为例，一个PCS及升压变预制舱布置PCS风冷柜⑱数量为4面、35kV（10kV）箱式变压器⑲数量为1台，布置图如下：

而现有技术中采用建筑物布置时，为节省场地，一般采用多层布置，在储能楼内布置电池及BMS、PCS、35kV（10kV）升压变等设备，储能楼火灾危险性按丁类，耐火等级二级进行消防设计。某工程实例，单栋储能楼按四层布置，布置容量为80MW/160MWh，建筑面积约7500m2，占地面积约为2100m2，建筑部分费用约2900万。

采用预制舱布置时，舱体空间有限，运维通道狭窄，在舱内线槽合理化布局、接线规范化设计施工、远期设备（若有）的接入、集中进线口的设置等方面在实施过程中存在诸多问题。预制舱单舱体造价按15~25万元计，预制舱部分投资高。当布置容量为80MW/160MWh，需布置储能电池预制舱64个，PCS及升压变预制舱32个，该部分投资费用2080万，占地面积约为8000m2。采用预制舱布置时，占地面积约为建筑物布置的4倍，建筑物布置占地面积小，但建筑费用高，施工周期长，且现场配合工作量大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种能够解决上述背景技术中问题的基于液冷方案的户外布置模块化高压储能子系统。

本发明采用以下方法来实现：一种户外液冷高压标准储能子单元布置方法，其特征在于：包括储能电池液冷柜、DC汇流柜、PCS液冷柜、箱式变压器和标准底座安装模块，多个所述储能电池液冷柜两两背对背布置，所述DC汇流柜两两背对背设置，所述储能电池液冷柜与所述DC汇流柜经电缆进行电性连接，所述PCS液冷柜两两背对背布置，所述PCS液冷柜与所述箱式变压器经电缆进行电性连接；所述储能电池液冷柜、DC汇流柜、PCS液冷柜和箱式变压器依次连接设置，所述高压储能子系统的户外布置方法包括以下步骤：

步骤S1、将所述储能电池液冷柜、DC汇流柜、PCS液冷柜、箱式变压器与标准底座安装模块完成连接，同时利用标准底座安装模块内空腔区域完成设备间电路、水路连接，并完成调试；

步骤S2、将储能电池液冷柜和DC汇流柜经电缆连接成一体，且在工厂内调试完成后，整体运输至两个标准底座安装模块位置，将储能电池液冷柜和DC汇流柜放置在两个标准底座安装模块上；

步骤S3、将PCS液冷柜和箱式变压器经电缆连接成一体，且在工厂内调试完成后，整体运输至两个标准底座安装模块位置，将PCS液冷柜和箱式变压器放置在两个标准底座安装模块上；

步骤S4、将标准储能子单元分两部分整体运输至现场基础上吊装就位，现场完成两部分之间的电缆连接，完成对外接线部分，一次对外连接汇集位于箱式变压器处，二次对外连接汇集位于DC汇流柜处。

进一步的，所述DC汇流柜与第一电缆头一端连接，所述第一电缆头另一端与第二电缆头一端连接，所述第二电缆头另一端与所述PCS液冷柜连接；所述箱式变压器内设置有变压器、高压带电显示电路、接地电路、熔断器和避雷器，所述PCS液冷柜与所述变压器一端连接，所述变压器另一端与所述高压带电显示电路一端连接，所述高压带电显示电路与所述接地电路一端连接，所述接地电路另一端与所述熔断器一端连接，所述熔断器另一端与所述避雷器连接。

进一步的，所述储能电池液冷柜的数量为18面，所述DC汇流柜的数量为2面，所述PCS液冷柜的数量为2面。

进一步的，所述标准底座安装模块包括一支撑架，所述支撑架左右侧面均设置有第一槽钢，所述第一槽钢下表面设置有方钢，所述方钢下表面设置有第二槽钢，两个标准底座安装模块间现场采用点焊固定。

本发明的有益效果在于：本发明加入了储能电池液冷柜、DC汇流柜、PCS液冷柜、35kV（10kV）箱式变压器、标准底座安装模块，在工厂内完成组装机调试，整体运输至现场基础上安装，可最大化实现工厂化作业、模块化生产、标准化制造、插拔式安装，降低成本的同时显著减少现场施工及调试周期，提高储能电站的建设效率；

提出该标准储能子单元标准底座安装模块，可对进出线口的大小、数量、位置进行标准定义；

对土建接口提出基本要求，可减少专业间配合的工作量，现场只需进行简单的安装及对外预制电缆光缆部分的接线，使得设备安装不受土建基础前序环节影响，通过并行工序节约工期，同时避免特殊定制带来的各类问题；

采用储能电池柜液冷柜后，相比储能电池柜风冷柜，电池转换效率较提升约4%，电量超配比率可下降约8%，可相应节约电池投资约6%；

由于全部设备均采用户外布置，储能电池液冷柜、DC汇流柜、PCS液冷柜设备采用背对背布置方式，使得占地面积大为节约；以80MW/160MWh为例，占地面积约为3700m²，与预制舱布置方案相比，占地面积减少4300m²，减少占地面积超过50%，以40万元/亩计算，土地费用节约260万元；

采用户外液冷柜布置方案比预制舱方案总体节约投资约8~10%；全部设备均采用户外单层布置，无建筑物；以80MW/160MWh为例，占地面积约为3700m²，相比建筑物方案，占地面积增加1600m²，以40万元/亩计算，土地费用增加100万元，但建筑费用显著减少80%以上；采用户外液冷柜布置方案比预制舱方案总体节约投资约12~15%；

采用本专利标准储能子单元，直流电压由原1000V提升至1500V，单柜可安装电芯数量由原238个提升至416个，单柜尺寸深*宽*高由原800*1200*2300更改为1300*1300*2300，单柜安装容量提升约75%，线缆减少约45%，电柜数量减少约47%，现场安装工程量大为节约；

采用该标准储能子单元，现场建设效率与预制舱方案相比可节约15%以上，与站房式方案相比节约40%以上。

附图说明

图1为建筑物内布置储能子系统的布置示意图。

图2为预制舱内布置储能子系统的布置示意图。

图3为本发明的布置示意图。

图4为本发明的接线示意图。

图5为所述标准底座安装模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

请参阅图3至图5所示，本发明提供了一实施例：一种户外液冷高压标准储能子单元布置方法，包括储能电池液冷柜1、DC汇流柜2、PCS液冷柜3、箱式变压器4和标准底座安装模块5，多个所述储能电池液冷柜1两两背对背布置，所述DC汇流柜2两两背对背设置，所述储能电池液冷柜1与所述DC汇流柜2经电缆进行电性连接，所述PCS液冷柜3两两背对背布置，所述PCS液冷柜3与所述箱式变压器4经电缆进行电性连接；所述储能电池液冷柜1、DC汇流柜2、PCS液冷柜3和箱式变压器4依次连接设置，标准储能子单元内所有设备1~5均满足户外布置要求；储能电池液冷柜1、PCS液冷柜柜3内设置单独液冷装置；储能电池液冷柜1、DC汇流柜2、PCS液冷柜3均采用前开门设计，满足背对背布置要求；标准储能子单元内所有设备的连接按储能电池液冷柜1-DC汇流柜2-PCS液冷柜3-箱式变压器4的工艺流程顺序进行布置；所述高压储能子系统的户外布置方法包括以下步骤：

步骤S1、将所述储能电池液冷柜、DC汇流柜、PCS液冷柜、箱式变压器与标准底座安装模块完成连接，同时利用标准底座安装模块内空腔区域完成设备间电路、水路连接，并完成调试；标准储能子单元内设备连接按储能电池液冷柜1-DC汇流柜2-PCS液冷柜3-箱式变压器4工艺流程布置；

步骤S2、将储能电池液冷柜和DC汇流柜经电缆连接成一体，且在工厂内调试完成后，整体运输至两个标准底座安装模块位置，将储能电池液冷柜和DC汇流柜放置在两个标准底座安装模块上；

步骤S3、将PCS液冷柜和箱式变压器经电缆连接成一体，且在工厂内调试完成后，整体运输至两个标准底座安装模块位置，将PCS液冷柜和箱式变压器放置在两个标准底座安装模块上；

步骤S4、将标准储能子单元分两部分整体运输至现场基础上吊装就位，现场完成两部分之间的电缆连接，完成对外接线部分，一次对外连接汇集位于箱式变压器处，二次对外连接汇集位于DC汇流柜处。将标准储能子单元分两部分，其中分部分1由储能电池液冷柜1、DC汇流柜2组成，分部分2由PCS液冷柜3、箱式变压器4组成，两分部分均采用整体运输至现场基础上吊装就位，现场完成两分部分之间的电缆连接。

下面结合一具体实施例对本发明做进一步说明：

每一套标准储能子系统由储能电池液冷柜1、DC汇流柜2、PCS液冷柜3、35kV（10kV）箱式变压器4、标准底座安装模块5组成。该储能子系统储能电池液冷柜1、PCS液冷柜3均采用液冷方式，所有设备满足户外运行，储能电池液冷柜1、DC汇流柜2、PCS液冷柜3设备为前开门设计，采用背对背布置方式，采用背对背布置方式；

标准储能子单元可适用于多种充放电倍率场景。以0.5C/0.5C为例，储能子系统配置容量为3MW/6.71MWh，包含18面储能电池液冷柜1、2面DC汇流柜2、2面PCS液冷柜3、1台容量为3150kVA的35kV（10kV）箱式变压器4、2套标准底座安装模块5组成。当充放电倍率调整时，只需设备数量进行适应调整即可，储能子系统的组成及连接方式等不做改变；

储能电池液冷柜1电压为1500V，单柜安装容量为372.7kWh，内设置单独液冷模块，防护等级不低于1P55，满足户外运维要求；

DC汇流柜2用于储能电池液冷柜直流侧汇流及布置二次控制设备，设置单独工业一体化空调，防护等级不低于1P55，满足户外运维要求。

PCS液冷柜3直流侧电压为1500V，交流侧电压为550V，单柜功率为1500kW，内设置单独液冷模块，防护等级不低于1P55，满足户外运维要求。

储能子系统标准底座安装模块5采用槽钢（140X60X8、80X43X5槽钢）、方钢（100X100X5）组合而成，标准底座安装模块用于与储能电池液冷柜1、DC汇流柜2、PCS液冷柜3、35kV（10kV）箱式变压器4间的连接，设备与标准底座安装模块5间采用标准孔位安装固定。标准底座安装模块5所形成的空腔用于高压储能子系统柜间电路、水路通路，同时对外接线部分采用预制式插头连接，一次对外连接汇集位于35kV（10kV）箱式变压器4处，二次对外连接汇集位于DC汇流柜2处；

标准储能子单元柜间（储能电池液冷柜1、DC汇流柜2、PCS液冷柜3、35kV（10kV）箱式变压器4之间）电路、水路连接在工厂内完成组装及调试，两分部分整体运输至现场基础上安装，两分部分之间DC汇流柜2、PCS液冷柜3的连接现场完成。

所述户外液冷高压标准储能子单元储能电池液冷柜直流系统电压为1500V，PCS液冷柜直流侧系统电压为1500V和交流侧系统电压不低于550V，户外液冷高压标准储能子单元接入交流系统电压等级为35kV（10kV）。

所述户外液冷高压标准储能子单元可直接安装于现场基础上，不需设置电缆沟。所述的户外液冷高压标准储能子单元设备间电路连接均利用标准底座安装模块5所形成的空腔区域在工厂内和现场完成。

请继续参阅图4所示，本发明一实施例中，所述DC汇流柜2与第一电缆头21一端连接，所述第一电缆头21另一端与第二电缆头22一端连接，所述第二电缆头22另一端与所述PCS液冷柜3连接；所述箱式变压器4内设置有变压器41、高压带电显示电路42、接地电路43、熔断器44和避雷器45，所述PCS液冷柜3与所述变压器41一端连接，所述变压器41另一端与所述高压带电显示电路42一端连接，所述高压带电显示电路42与所述接地电路43一端连接，所述接地电路43另一端与所述熔断器44一端连接，所述熔断器44另一端与所述避雷器45连接。

请继续参阅图3所示，本发明一实施例中，所述储能电池液冷柜1的数量为18面，所述DC汇流柜2的数量为2面，所述PCS液冷柜3的数量为2面。所述标准储能子单元适用于多种充放电倍率场景，当用于0.5C/0.5C时，一个户外液冷高压标准储能子单元所包含设备包含储能电池液冷柜的数量为18面，所述DC汇流柜的数量为2面，所述PCS液冷柜的数量为2面。

请继续参阅图5所示，本发明一实施例中，所述标准底座安装模块5包括一支撑架51，所述支撑架51左右侧面均设置有第一槽钢52，所述第一槽钢52下表面设置有方钢53，所述方钢53下表面设置有第二槽钢54，两个标准底座安装模块5通过连接块进行连接固定；标准底座安装模块5形成空腔区域，用于户外液冷高压标准储能子单元设备间电路连接，在工厂内和现场完成，标准储能子单元直接安装于现场基础上，不需设置电缆沟。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种户外液冷高压标准储能子单元布置方法，其特征在于：包括储能电池液冷柜、DC汇流柜、PCS液冷柜、箱式变压器和标准底座安装模块，多个所述储能电池液冷柜两两背对背布置，所述DC汇流柜两两背对背设置，所述储能电池液冷柜与所述DC汇流柜经电缆进行电性连接，所述PCS液冷柜两两背对背布置，所述PCS液冷柜与所述箱式变压器经电缆进行电性连接；所述储能电池液冷柜、DC汇流柜、PCS液冷柜和箱式变压器依次连接设置，所述高压储能子系统的户外布置方法包括以下步骤：

步骤S1、将所述储能电池液冷柜、DC汇流柜、PCS液冷柜、箱式变压器与标准底座安装模块完成连接，同时利用标准底座安装模块内空腔区域完成设备间电路、水路连接，并完成调试；

步骤S2、将储能电池液冷柜和DC汇流柜经电缆连接成一体，且在工厂内调试完成后，整体运输至两个标准底座安装模块位置，将储能电池液冷柜和DC汇流柜放置在两个标准底座安装模块上；

步骤S3、将PCS液冷柜和箱式变压器经电缆连接成一体，且在工厂内调试完成后，整体运输至两个标准底座安装模块位置，将PCS液冷柜和箱式变压器放置在两个标准底座安装模块上；

步骤S4、将标准储能子单元分两部分整体运输至现场基础上吊装就位，现场完成两部分之间的电缆连接，完成对外接线部分，一次对外连接汇集位于箱式变压器处，二次对外连接汇集位于DC汇流柜处。

2.根据权利要求1所述的一种户外液冷高压标准储能子单元布置方法，其特征在于：所述DC汇流柜与第一电缆头一端连接，所述第一电缆头另一端与第二电缆头一端连接，所述第二电缆头另一端与所述PCS液冷柜连接；所述箱式变压器内设置有变压器、高压带电显示电路、接地电路、熔断器和避雷器，所述PCS液冷柜与所述变压器一端连接，所述变压器另一端与所述高压带电显示电路一端连接，所述高压带电显示电路与所述接地电路一端连接，所述接地电路另一端与所述熔断器一端连接，所述熔断器另一端与所述避雷器连接。

3.根据权利要求1所述的一种户外液冷高压标准储能子单元布置方法，其特征在于：所述储能电池液冷柜的数量为18面，所述DC汇流柜的数量为2面，所述PCS液冷柜的数量为2面。

4.根据权利要求1所述的一种户外液冷高压标准储能子单元布置方法，其特征在于：所述标准底座安装模块包括一支撑架，所述支撑架左右侧面均设置有第一槽钢，所述第一槽钢下表面设置有方钢，所述方钢下表面设置有第二槽钢，两个标准底座安装模块间现场采用点焊固定。

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