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談?wù)勲娀瘜W(xué)儲(chǔ)能電站火災(zāi)分析及處置措施研究
任運(yùn)業(yè)
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要:針對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能電站發(fā)生火災(zāi)后滅火救援時(shí)間長(zhǎng)、難度大、易造成處置人員傷亡的問(wèn)題,通過(guò)介紹電化學(xué)儲(chǔ)能電站基本常識(shí)和目前的安全狀況,分析電化學(xué)儲(chǔ)能電站火災(zāi)特點(diǎn)和目前存在的突出問(wèn)題,就如何加強(qiáng)電化學(xué)儲(chǔ)能電站火災(zāi)處置能力,確保處置人員在處置過(guò)程中的安全提出意見(jiàn)和建議,為消防救援隊(duì)伍安全有效處置此類(lèi)災(zāi)害事故提供參考。
關(guān)鍵詞:消防;儲(chǔ)能電站;電化學(xué);火災(zāi)
0 引言
儲(chǔ)能電站主要分為兩大類(lèi):一類(lèi)是抽水蓄能電站,一類(lèi)是電化學(xué)儲(chǔ)能電站。主要用于城市電網(wǎng)填谷調(diào)頻、調(diào)峰、商業(yè)區(qū)輔助用電、電動(dòng)車(chē)充電等。目前,我國(guó)除抽水蓄能電站外,大規(guī)模應(yīng)用的主要為電化學(xué)儲(chǔ)能電站。過(guò)去,大多數(shù)人對(duì)儲(chǔ)能電站缺乏了解和認(rèn)識(shí),2021年4月16日,北京市豐臺(tái)區(qū)南四環(huán)永外大紅門(mén)西馬場(chǎng)某公司儲(chǔ)能電站火災(zāi)事故,造成3人死亡(其中2人為消防員)、1人受傷,引發(fā)了社會(huì)廣泛關(guān)注,人們開(kāi)始重新審視儲(chǔ)能電站的安全情況。經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)資料,發(fā)現(xiàn)隨著儲(chǔ)能電站裝機(jī)規(guī)模不斷擴(kuò)大,近年來(lái)國(guó)內(nèi)外電化學(xué)儲(chǔ)能電站發(fā)生了多起火災(zāi)事故,且大多數(shù)為鋰離子電池火災(zāi),因此本文以鋰離子電池儲(chǔ)能電站為重點(diǎn)進(jìn)行研究討論。
1 電化學(xué)儲(chǔ)能電站基本常識(shí)
據(jù)世界能源理事會(huì)(WEC)發(fā)布的《儲(chǔ)能監(jiān)測(cè):2019發(fā)展趨勢(shì)》報(bào)告預(yù)測(cè),到2030年全球儲(chǔ)能裝機(jī)總量將達(dá)到250GWh。
1.1主要部件
電化學(xué)儲(chǔ)能電站包括儲(chǔ)能單元、功率變換系統(tǒng)(PCS)、電池管理系統(tǒng)(BMS)等組成。
1.1.1儲(chǔ)能單元
由電池組、電池管理系統(tǒng)及與其相連的功率變換系統(tǒng)組成的*小儲(chǔ)能系統(tǒng)。
1.1.2功率變換系統(tǒng)(PCS)
與儲(chǔ)能電池組配套,連接于電池組與電網(wǎng)之間,把電網(wǎng)電能存入電池組或?qū)㈦姵亟M能量回饋到電網(wǎng)的系統(tǒng),主要由變流器及其控制系統(tǒng)構(gòu)成。
1.1.3電池管理系統(tǒng)(BMS)
監(jiān)測(cè)電池溫度、電壓、電流、荷電狀態(tài)等,為電池提供通信接口和保護(hù)的系統(tǒng)。
1.2電站分類(lèi)
1.2.1按電化學(xué)儲(chǔ)能電池類(lèi)型
按電化學(xué)儲(chǔ)能電池類(lèi)型分為鉛酸電池、鋰離子電池、液流電池、鈉基電池、超級(jí)電容等方式。鋰離子電池占電化學(xué)儲(chǔ)能58%,占比*大,常見(jiàn)為以鎳鈷錳酸鋰、磷酸鐵鋰為正極材料的鋰離子電池。不同種類(lèi)的電池安全風(fēng)險(xiǎn)排序?yàn)椋恒U酸電池<磷酸鐵鋰材料電池<三元材料電池<鈉流電池。
1.2.2按規(guī)模
按規(guī)模分類(lèi)分為小型、中型和大型。其中,容量為1MWh以下為小型電化學(xué)儲(chǔ)能電站;容量為1~30MWh的電站為中型電化學(xué)儲(chǔ)能電站;容量為30MWh以上為大型電化學(xué)儲(chǔ)能電站。
1.2.3按照電站用途
按照電站用途分為發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶(hù)側(cè)三種使用方式。其中,用戶(hù)側(cè)通常位于城市商業(yè)區(qū)、大型商場(chǎng)、大學(xué)城、電動(dòng)車(chē)充電配套的發(fā)電、儲(chǔ)電、供電儲(chǔ)能電站。集發(fā)電、儲(chǔ)能、充電等業(yè)態(tài)于一體,人流、物流密集,發(fā)生事故易造成群死群傷,與發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能相比,安全風(fēng)險(xiǎn)*大。
1.2.4按布局形式
按布局形式分為室外撬裝式、建筑封閉式(站房式)兩種。建筑封閉式電站通常為多模組、多樓層豎向疊加堆放,風(fēng)險(xiǎn)*大。
1.2.5按輸電來(lái)源
按輸電來(lái)源分為市電、光伏、風(fēng)電、火電、核電等不同供電來(lái)源。用戶(hù)側(cè)電站通常為市電、光伏、儲(chǔ)能一體化設(shè)計(jì)。
1.3工藝流程
主要工藝流程為:鋰離子電池充電期間,系統(tǒng)將電能通過(guò)主變壓器、干式變壓器和儲(chǔ)能變流器將交流電轉(zhuǎn)化為直流電,通過(guò)儲(chǔ)能電池的充電過(guò)程,將電能儲(chǔ)存在電芯內(nèi)。放電期間,通過(guò)儲(chǔ)能電池的放電過(guò)程,將直流電經(jīng)過(guò)儲(chǔ)能變流器轉(zhuǎn)化為交流電,再經(jīng)過(guò)干式變壓器、主變壓器通過(guò)高壓配電裝置將電能輸送到電網(wǎng),或?yàn)樯虡I(yè)直接供電。
1.4熱失控機(jī)理
熱失控就是指鋰離子電池內(nèi)部電流和溫度均升高,且互相促進(jìn)的現(xiàn)象。鋰離子電池內(nèi)電解液和隔膜為可燃物,在不同荷電狀態(tài)下,正極材料和負(fù)極材料可分別成為氧化劑和還原劑,短路后易自發(fā)熱燃燒;電池還可因內(nèi)部或外部的熱源加熱,都可能觸發(fā)電池火災(zāi)。
2 國(guó)內(nèi)外電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全狀況
由于儲(chǔ)能電站安全問(wèn)題的形成機(jī)理、邊界條件、控制要素尚未全部認(rèn)識(shí)清楚,致使儲(chǔ)能安全防控手段、應(yīng)對(duì)措施等尚不能完quan適應(yīng)儲(chǔ)能技術(shù)快速發(fā)展及應(yīng)用需要。據(jù)不完quan統(tǒng)計(jì),2011年至今,美國(guó)、韓國(guó)、日本、中國(guó)等地先后發(fā)生多起儲(chǔ)能電站火災(zāi)事故。
電化學(xué)儲(chǔ)能電站事故涉及多種儲(chǔ)能類(lèi)型,其中以鋰離子電池為主。引發(fā)火災(zāi)事故的起因有多種形式,而且涉及不同的方面,比如儲(chǔ)能容量和功率標(biāo)定不準(zhǔn)、系統(tǒng)配置和選型有問(wèn)題、安裝調(diào)試過(guò)程不規(guī)范、運(yùn)行檢修維護(hù)工作不到位等多方面問(wèn)題。
3 電化學(xué)儲(chǔ)能電站火災(zāi)特點(diǎn)
3.1火勢(shì)控制難,易于復(fù)燃
電化學(xué)儲(chǔ)能電站的電池單元性質(zhì)活躍,在出現(xiàn)短路等故障后,內(nèi)部發(fā)生劇烈、復(fù)雜化學(xué)反應(yīng),引發(fā)溫度持續(xù)升高,出現(xiàn)熱失控現(xiàn)象,進(jìn)而發(fā)生燃燒或爆炸。一旦火災(zāi)發(fā)生,即使表面明火被撲滅,電池內(nèi)部仍持續(xù)發(fā)生自反應(yīng),不斷產(chǎn)生熱量及可燃?xì)怏w,導(dǎo)致火勢(shì)發(fā)展蔓延迅速,同時(shí)反復(fù)出現(xiàn)復(fù)燃。
3.2結(jié)構(gòu)布局不利于滅火救援
電化學(xué)儲(chǔ)能電站所用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)平面布置緊湊,儲(chǔ)能系統(tǒng)的形式多樣且未采取隔熱措施,內(nèi)部存放的電池組數(shù)量較多、排列緊密并有構(gòu)件遮擋。在救援過(guò)程中為防范爆炸危險(xiǎn),采取遠(yuǎn)距離射水冷卻時(shí),很難靶向作用到電池高溫區(qū)域,難以實(shí)施有效處置。
3.3中毒、爆炸及觸電風(fēng)險(xiǎn)高
各類(lèi)電化學(xué)電池火災(zāi)燃燒產(chǎn)物含有氫氣、甲烷、乙烯等易燃易爆氣體以及氟化物等有毒有害氣體。燃燒產(chǎn)生的熱量會(huì)影響毗鄰電池,產(chǎn)生連鎖反應(yīng),相繼引發(fā)爆燃或爆炸。例如在北京“4·16”火災(zāi)處置過(guò)程中,先后發(fā)生4次以上不同規(guī)模的爆燃及1次劇烈爆炸。同時(shí),事故現(xiàn)場(chǎng)大量成簇電池組底部系高壓包直流系統(tǒng),長(zhǎng)期處于高壓帶電狀態(tài),滅火過(guò)程中觸電危險(xiǎn)性ji高。
3.4持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),作戰(zhàn)消耗大
由于電化學(xué)儲(chǔ)能電池火災(zāi)所具有的連鎖反應(yīng)、持續(xù)放熱、復(fù)燃復(fù)爆特性,在明火撲滅后電池仍呈現(xiàn)無(wú)焰通紅高溫狀態(tài),需要持續(xù)冷卻降溫。北京“4·16”火災(zāi)處置滅火冷卻時(shí)間長(zhǎng)達(dá)53h,累計(jì)用水近2萬(wàn)t,參戰(zhàn)力量多、人員輪換頻次高,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員、器材裝備、滅火劑等保障要求ji高。
4 當(dāng)前電化學(xué)儲(chǔ)能電站存在的突出問(wèn)題
目前,我國(guó)儲(chǔ)能電站的設(shè)計(jì)主要依據(jù)GB51048—2014《電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》。該標(biāo)準(zhǔn)于2015年8月1日實(shí)施,編制時(shí)我國(guó)電力儲(chǔ)能技術(shù)正處于發(fā)展初期,儲(chǔ)能技術(shù)尚處于試驗(yàn)驗(yàn)證階段,應(yīng)用場(chǎng)景較為簡(jiǎn)單。而目前我國(guó)電力儲(chǔ)能的規(guī)模、應(yīng)用場(chǎng)景都發(fā)生了顯著變化,安全風(fēng)險(xiǎn)顯著提升,消防安全問(wèn)題亟待解決。
4.1消防安全定位偏低
從電化學(xué)儲(chǔ)能電站火災(zāi)實(shí)例看,一旦發(fā)生火災(zāi),燃燒強(qiáng)度大,火焰呈噴射狀,并伴有爆炸、高溫、濃煙等現(xiàn)象,處置異常艱難,但依據(jù)GB51048—2014《電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》,除鈉硫電池外,鉛酸電池、鋰離子電池、液流電池的電池室、屋外電池設(shè)備、配電裝置等的火災(zāi)危險(xiǎn)性均為戊類(lèi),造成防火措施標(biāo)準(zhǔn)偏低,對(duì)不同裝機(jī)容量的電化學(xué)儲(chǔ)能電站與周邊建筑的防火間距、防火分隔設(shè)施、消防設(shè)施的具體要求過(guò)于籠統(tǒng),無(wú)法有效針對(duì)性控制、撲滅火災(zāi)及減少火災(zāi)危害。
4.2火災(zāi)探測(cè)預(yù)警機(jī)制不合理
各類(lèi)電化學(xué)電池失效早期已存在多種異常信號(hào),如異常電壓、異常電流、異常溫度等,如果能夠在早期檢測(cè)預(yù)警到問(wèn)題,就能夠有效將問(wèn)題解決在成災(zāi)之前。但現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB51048—2014《電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》11.4.1條規(guī)定“主控通信室、配電裝置室、繼電器室、電池室、PCS室、電纜夾層及電纜豎井應(yīng)設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。”,且規(guī)定設(shè)置的火災(zāi)探測(cè)器類(lèi)型為感煙或吸入式感煙探測(cè)器。目前,市場(chǎng)主流鋰離子儲(chǔ)能電站也均如此設(shè)計(jì),此設(shè)計(jì)要求無(wú)法對(duì)鋰離子電池早期問(wèn)題進(jìn)行有效檢測(cè)。
4.3防排煙設(shè)施設(shè)計(jì)滯后
電化學(xué)儲(chǔ)能電站電池?zé)崾Э匾桩a(chǎn)生大量有毒、易燃煙氣,在密閉環(huán)境中,如遇電火花,具有發(fā)生爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。防排煙設(shè)施可有效疏導(dǎo)煙氣流動(dòng),避免熱量積蓄、降低可燃?xì)怏w燃燒爆炸臨界濃度,是安全防護(hù)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。但現(xiàn)有電化學(xué)儲(chǔ)能電站大多沒(méi)有防排煙設(shè)計(jì),有的也僅采用常規(guī)建筑防排煙設(shè)計(jì),無(wú)針對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能電池?zé)崾Э靥卣鳠煔膺M(jìn)行特殊設(shè)計(jì),未考慮防爆性能化設(shè)計(jì),造成電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)出現(xiàn)火災(zāi)事故時(shí)無(wú)法及時(shí)排解煙氣,不利于現(xiàn)場(chǎng)滅火。
4.4自動(dòng)滅火設(shè)施設(shè)置針對(duì)性不強(qiáng)
電化學(xué)儲(chǔ)能電池由于起火燃燒原因復(fù)雜,且電池種類(lèi)繁多,對(duì)于電化學(xué)儲(chǔ)能電池的火災(zāi)不能以單一火災(zāi)類(lèi)型來(lái)對(duì)待。而目前儲(chǔ)能電站自動(dòng)滅火設(shè)置沒(méi)有明確的強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn),僅由各地建設(shè)企業(yè)自行參照普通電子設(shè)備場(chǎng)所的設(shè)計(jì)要求設(shè)置,滅火措施,防控技術(shù)措施無(wú)法有效抑制電池燃燒,部分企業(yè)仍采用傳統(tǒng)的水噴淋滅火系統(tǒng),而水噴淋極有可能引發(fā)帶電體及其線(xiàn)路短路誘發(fā)次生災(zāi)害或擴(kuò)大電氣事故,在撲救電化學(xué)儲(chǔ)能電池火災(zāi)中,無(wú)法發(fā)揮冷卻、窒息作用。
5 加強(qiáng)電化學(xué)儲(chǔ)能電站火災(zāi)處置能力的建議
5.1完善設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),提升消防安全水平
相關(guān)部門(mén)要推動(dòng)科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)加強(qiáng)電化學(xué)儲(chǔ)能電站相關(guān)產(chǎn)品和應(yīng)用場(chǎng)景消防安全性能研究,推進(jìn)儲(chǔ)能安全技術(shù)創(chuàng)新,改善電化學(xué)儲(chǔ)能電站行業(yè)工藝過(guò)程、機(jī)械設(shè)備、裝置等環(huán)節(jié)的消防安全條件,完善站區(qū)平面布置、防火分隔、消防設(shè)施等提升消防安全條件的設(shè)計(jì)規(guī)范。同時(shí)要制定完善儲(chǔ)能產(chǎn)品性能、安全性等檢測(cè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn),提升行業(yè)消防安全水平,從源頭上降低消防安全風(fēng)險(xiǎn)。
5.2加強(qiáng)調(diào)研熟悉,完善滅火救援預(yù)案
從國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)能電站火災(zāi)情況看,對(duì)其發(fā)生火災(zāi)的燃燒機(jī)理、內(nèi)部布局和危險(xiǎn)性不掌握,是導(dǎo)致火災(zāi)撲救時(shí)間長(zhǎng)和人員傷亡的主要原因。因此,消防救援隊(duì)伍要組織力量對(duì)轄區(qū)儲(chǔ)能電站進(jìn)行摸底排查,開(kāi)展實(shí)地熟悉調(diào)研,了解行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀、趨勢(shì)、電站分布和安全風(fēng)險(xiǎn)。熟悉掌握每個(gè)儲(chǔ)能電站的具體位置、儲(chǔ)能類(lèi)型、電池類(lèi)型、容量規(guī)模、火災(zāi)危險(xiǎn)性、固定滅火設(shè)施、事故處置對(duì)策等基本情況,收集電站的平面圖、裝機(jī)圖、流程圖、線(xiàn)路圖、控制圖等基礎(chǔ)資料,建立資料檔案庫(kù),逐一制定滅火救援預(yù)案,真正摸清底數(shù),做到心中有數(shù)。
5.3強(qiáng)化力量調(diào)度,確保協(xié)同高效處置
各地消防救援隊(duì)伍在接到電化學(xué)儲(chǔ)能電站發(fā)生火災(zāi)的報(bào)警后,應(yīng)優(yōu)先調(diào)派大功率大流量水罐和泡沫消防車(chē)、高倍數(shù)泡沫消防車(chē)、搶險(xiǎn)救援消防車(chē)、大跨距舉高噴射消防車(chē)、供氣消防車(chē)、干粉消防車(chē)、遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)等車(chē)輛,以及遙控消防水炮、水力自擺消防水炮、高倍泡沫發(fā)生器、熱成像儀、消防機(jī)器人、無(wú)人機(jī)、漏電探測(cè)儀、測(cè)溫儀、可燃?xì)怏w檢測(cè)儀、有毒氣體檢測(cè)儀、電絕緣裝具、絕緣剪斷鉗、備用氣瓶等器材和個(gè)人防護(hù)裝備。同時(shí),要調(diào)集電力、應(yīng)急、公安、醫(yī)療、環(huán)保、供水等聯(lián)動(dòng)力量以及相關(guān)專(zhuān)家到場(chǎng)輔助處置。確保能夠*一時(shí)間了解掌握儲(chǔ)能電站情況,*一時(shí)間有效處置。
5.4依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)規(guī)模,保持安全處置距離
消防救援力量到達(dá)后,應(yīng)特別注意要從上風(fēng)或側(cè)上風(fēng)方向接近現(xiàn)場(chǎng),并在事故區(qū)域的上風(fēng)向或側(cè)上風(fēng)向劃定安全集結(jié)區(qū)。按照單個(gè)獨(dú)立設(shè)置的撬裝式儲(chǔ)能電站不少于200m,2個(gè)以上撬裝式儲(chǔ)能電站不少于500m,站房集中式單層布置的儲(chǔ)能電站不少于500m,站房集中式立體布置(2層以上)的儲(chǔ)能電站不少于1000m的要求保持安全距離。參戰(zhàn)人員和車(chē)輛在安全集結(jié)區(qū)集結(jié)待命,不得貿(mào)然進(jìn)入事故現(xiàn)場(chǎng)。在處置過(guò)程中要避開(kāi)爆炸泄壓的門(mén)、窗、孔洞和泄爆口,確保參戰(zhàn)人員的安全。
5.5掌握現(xiàn)場(chǎng)情況,及時(shí)組織災(zāi)情研判
到場(chǎng)的消防救援隊(duì)伍指揮員應(yīng)及時(shí)組織對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行研判,核實(shí)確認(rèn)事故現(xiàn)場(chǎng)是否已處于輸入、輸出斷電狀態(tài),核實(shí)事故電池堆(站)電池電化學(xué)體系類(lèi)型,單個(gè)電芯、電池模塊(簇)容量和形狀,以及數(shù)量、電流、電壓、溫度、裝機(jī)容量等,預(yù)判*大爆炸破壞力波及范圍和有毒有害氣體擴(kuò)散范圍,為人員疏散、警戒管控、車(chē)輛集結(jié)、處置區(qū)與工作區(qū)劃分等提供依據(jù)。消防救援力量應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)研判評(píng)估意見(jiàn),確定處置措施和處置時(shí)機(jī)。在情況不明的情況下,消防救援力量堅(jiān)決不靠近、不處置,不貿(mào)然進(jìn)入。
5.6遵循處置原則,確保現(xiàn)場(chǎng)人員安全
消防救援隊(duì)伍在處置過(guò)程中要堅(jiān)持“安全防御、控制燃燒”的原則。經(jīng)評(píng)估具備處置條件的,充分利用遙控消防水炮、水力自擺消防水炮、高噴消防車(chē)臂架水炮等遠(yuǎn)距離控制火勢(shì)、冷卻降溫。對(duì)其他未著火的建筑或區(qū)域設(shè)置水幕分隔保護(hù)。陣地部署完畢后,人員要及時(shí)撤離至安全區(qū)域;不具備處置條件的,要利用消防機(jī)器人稀釋、水幕分隔的方式,*一時(shí)間疏散人員,阻截輻射熱,保護(hù)周邊建筑和重點(diǎn)目標(biāo)。嚴(yán)禁將水直接射向未著火的儲(chǔ)能電池模塊(簇),避免處置不當(dāng)造成儲(chǔ)能電池模塊(簇)短路;對(duì)設(shè)置在露天區(qū)域的撬裝式儲(chǔ)能電站火災(zāi),應(yīng)在撬裝4個(gè)角的鋼柱45°角方向,距離50m處設(shè)置移動(dòng)水炮對(duì)兩側(cè)箱體以及頂部進(jìn)行冷卻,人員撤離至安全區(qū)域。明火撲滅后,應(yīng)對(duì)電池堆(站)間內(nèi)的電池模塊(簇)、組合電池、單個(gè)電芯進(jìn)行持續(xù)冷卻至正常環(huán)境溫度。
6 安科瑞Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)
6.1概述
Acrel-2000MG儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)是安科瑞專(zhuān)門(mén)針對(duì)工商業(yè)儲(chǔ)能電站研制的本地化能量管理系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)能電站的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢(xún)與分析、可視化監(jiān)控、報(bào)警管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、策略管理、歷史曲線(xiàn)等功能。其中策略管理,支持多種控制策略選擇,包含計(jì)劃曲線(xiàn)、削峰填谷、需量控制、防逆流等。該系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)下級(jí)各儲(chǔ)能單元的統(tǒng)一監(jiān)控和管理,還可以實(shí)現(xiàn)與上級(jí)調(diào)度系統(tǒng)和云平臺(tái)的數(shù)據(jù)通訊與交互,既能接受上級(jí)調(diào)度指令,又可以滿(mǎn)足遠(yuǎn)程監(jiān)控與運(yùn)維,確保儲(chǔ)能系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
6.2應(yīng)用場(chǎng)景
適用于工商業(yè)儲(chǔ)能電站、新能源配儲(chǔ)電站。
6.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
6.4系統(tǒng)功能
6.4.1實(shí)時(shí)監(jiān)管
對(duì)微電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管,包含市電、光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電樁及用電負(fù)荷,同時(shí)也包括收益數(shù)據(jù)、天氣狀況、節(jié)能減排等信息。
6.4.2優(yōu)化控制
通過(guò)分析歷史用電數(shù)據(jù)、天氣條件對(duì)負(fù)荷進(jìn)行功率預(yù)測(cè),并結(jié)合分布式電源出力與儲(chǔ)能狀態(tài),實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度,以降低尖峰或者高峰時(shí)刻的用電量,降低企業(yè)綜合用電成本。
6.4.3收益分析
用戶(hù)可以查看光伏、儲(chǔ)能、充電樁三部分的每天電量和收益數(shù)據(jù),同時(shí)可以切換年報(bào)查看每個(gè)月的電量和收益。
6.4.4能源分析
通過(guò)分析光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能設(shè)備的發(fā)電效率、轉(zhuǎn)化效率,用于評(píng)估設(shè)備性能與狀態(tài)。
6.4.5策略配置
微電網(wǎng)配置主要對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)組成、基礎(chǔ)參數(shù)、運(yùn)行策略及統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行設(shè)置。其中策略包含計(jì)劃曲線(xiàn)、削峰填谷、需量控制、新能源消納、逆功率控制等。
7 硬件及其配套產(chǎn)品
序號(hào) | 設(shè)備 | 型號(hào) | 圖片 | 說(shuō)明 |
1 | 能量管理系統(tǒng) | Acrel-2000MG | 內(nèi)部設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控,由通信管理機(jī)、工業(yè)平板電腦、串口服務(wù)器、遙信模塊及相關(guān)通信輔件組成。 數(shù)據(jù)采集、上傳及轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器及協(xié)同控制裝置 策略控制:計(jì)劃曲線(xiàn)、需量控制、削峰填谷、備用電源等 | |
2 | 顯示器 | 25.1英寸液晶顯示器 | 系統(tǒng)軟件顯示載體 | |
3 | UPS電源 | UPS2000-A-2-KTTS | 為監(jiān)控主機(jī)提供后備電源 | |
4 | 打印機(jī) | HP108AA4 | 用以打印操作記錄,參數(shù)修改記錄、參數(shù)越限、復(fù)限,系統(tǒng)事故,設(shè)備故障,保護(hù)運(yùn)行等記錄,以召喚打印為主要方式 | |
5 | 音箱 | R19U | 播放報(bào)警事件信息 | |
6 | 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī) | D-LINKDES-1016A16 | 提供 16 口百兆工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)解決了通信實(shí)時(shí)性、網(wǎng)絡(luò)安全性、本質(zhì)安全與安全防爆技術(shù)等技術(shù)問(wèn)題 | |
7 | GPS時(shí)鐘 | ATS1200GB | 利用 gps 同步衛(wèi)星信號(hào),接收 1pps 和串口時(shí)間信息,將本地的時(shí)鐘和 gps 衛(wèi)星上面的時(shí)間進(jìn)行同步 | |
8 | 交流計(jì)量電表 | AMC96L-E4/KC | 電力參數(shù)測(cè)量(如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、視在功率,頻率、功率因數(shù)等)、復(fù)費(fèi)率電能計(jì)量、 四象限電能計(jì)量、諧波分析以及電能監(jiān)測(cè)和考核管理。多種外圍接口功能:帶有RS485/MODBUS-RTU 協(xié)議:帶開(kāi)關(guān)量輸入和繼電器輸出可實(shí)現(xiàn)斷路器開(kāi)關(guān)的"遜信“和“遙控”的功能 | |
9 | 直流計(jì)量電表 | PZ96L-DE | 可測(cè)量直流系統(tǒng)中的電壓、電流、功率、正向與反向電能??蓭?RS485 通訊接口、模擬量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、開(kāi)關(guān)量輸入/輸出等功能 | |
10 | 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè) | APView500 | 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓偏差、頻率俯差、三相電壓不平衡、電壓波動(dòng)和閃變、諾波等電能質(zhì)量,記錄各類(lèi)電能質(zhì)量事件,定位擾動(dòng)源。 | |
11 | 防孤島裝置 | AM5SE-IS | 防孤島保護(hù)裝置,當(dāng)外部電網(wǎng)停電后斷開(kāi)和電網(wǎng)連接 | |
12 | 箱變測(cè)控裝置 | AM6-PWC | 置針對(duì)光伏、風(fēng)能、儲(chǔ)能升壓變不同要求研發(fā)的集保護(hù),測(cè)控,通訊一體化裝置,具備保護(hù)、通信管理機(jī)功能、環(huán)網(wǎng)交換機(jī)功能的測(cè)控裝置 | |
13 | 通信管理機(jī) | ANet-2E851 | 能夠根據(jù)不同的采集規(guī)的進(jìn)行水表、氣表、電表、微機(jī)保護(hù)等設(shè)備終端的數(shù)據(jù)果集匯總: 提供規(guī)約轉(zhuǎn)換、透明轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)加密壓縮、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、邊緣計(jì)算等多項(xiàng)功能:實(shí)時(shí)多任務(wù)并行處理數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),可多鏈路上送平臺(tái)據(jù): | |
14 | 串口服務(wù)器 | Aport | 功能:轉(zhuǎn)換“輔助系統(tǒng)"的狀態(tài)數(shù)據(jù),反饋到能量管理系統(tǒng)中。 1)空調(diào)的開(kāi)關(guān),調(diào)溫,及完quan斷電(二次開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)) 2)上傳配電柜各個(gè)空開(kāi)信號(hào) 3)上傳 UPS 內(nèi)部電量信息等 4)接入電表、BSMU 等設(shè)備 | |
15 | 遙信模塊 | ARTU-K16 | 1)反饋各個(gè)設(shè)備狀態(tài),將相關(guān)數(shù)據(jù)到串口服務(wù)器: 讀消防 VO信號(hào),并轉(zhuǎn)發(fā)給到上層(關(guān)機(jī)、事件上報(bào)等) 2)采集水浸傳感器信息,并轉(zhuǎn)發(fā)3)給到上層(水浸信號(hào)事件上報(bào)) 4)讀取門(mén)禁程傳感器信息,并轉(zhuǎn)發(fā) |
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[8]安科瑞Acrel2000ES儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)選型手冊(cè).2024年04版
[9]安科瑞光儲(chǔ)充微電網(wǎng)系統(tǒng)解決方案.2024年04版
作者介紹:
任運(yùn)業(yè),男,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。