风能、光能、电能大型储能系统锂电池设计方案
一、风能、光能、电能大型储能系统背景
能源转型与可持续发展需求
▲ 全球目标推动:在全球“碳中和”目标的大背景下,传统化石能源因高碳排放逐渐被可再生能源替代。国际能源署预测,到2050年,风能、光能等可再生能源将占全球电力供应的80%以上。
▲ 政策大力支持:欧盟《欧洲绿色协议》旨在2050年实现气候中和,中国《十四五规划》也将风电、光伏作为能源结构调整重点。
风能、光能自身特性问题
▲ 间歇性与不稳定性:风能和光能的产生受自然条件影响大。风能受风速、风向变化影响,光能受昼夜交替、季节变换、天气状况等影响,具有间歇性和不稳定性,难以持续稳定供电。
▲ 能源供需不匹配:在能源需求高峰时,可能出现风能、光能发电不足;在非高峰时段,又可能发电过剩,导致能源供需不平衡。
市场与经济因素驱动
▲ 成本持续下降:随着风能、光能发电技术和储能技术的不断成熟与规模化应用,其成本逐渐降低,使风能、光能与储能结合的项目在经济上更具可行性。
新能源锂电池凭借其高能量密度、长循环寿命、环保等优势,逐步成为风能、光能、电能储能系统的优选方案,本方案针对于风能、光能、电能储能系统设备项目锂电池的应用需求,保障锂电池在特殊领域上能为其设备提供安全、高效、定制化电源解决方案。
二、设备需求特点分析
1、设备应用特性
▲ 设备类型:用于风电厂,光伏电厂等的电能存储。
▲ 工作环境:温度范围,零下-40℃~+70℃、高温,极寒,高湿度环境等。
▲ 功率需求:持续/峰值功率大、续航时间长,电压平台一般采用12.8V或48V等电压平台。
2、锂电池核心要求
▲ 高安全性:技术成熟与规范化,环境影响小等。
▲ 长循环寿命:≥2000次(80%容量保持率)。
▲ 快速充电:支持快充,适应高强度作业。
▲ 大功率放电:电池支持大电流持续放电,满足大功率设备对大电流需求,满足设备持续稳定工作。
▲ 智能化管理:BMS(电池管理系统)具备过充保护、过放保护、过流保护、短路保护、温度保护、故障诊断等功能,电池更智能。
▲ 放电温度范围:- 40℃ ~ +70℃范围,低温-40℃环境下,电池放电效率>70%以上。更宽的适应环境温度。
▲ 充电温度充电:- 20℃ ~ +50℃范围,更宽的适应环境温度。
三、方案设计
1、电池选型
▲ 电芯类型:三元锂电池(超低温、高能量密度、高安全性)、磷酸铁锂电池(超低温、高安全性、长寿命)、钠离子电池(高安全性、长寿命、低温性能好),按不同应用场景匹配选型不同体系电芯。
▲ 电池组合配置结构:根据设备需求电压、容量需求设计串并联方案,来满足不同的输出电压平台要求。
▲ 结构设计:IP65~IP68防护等级、抗震结构、防爆外壳(适用于极端环境或者易燃易爆环境)。
2、BMS管理系统
核心功能:
▲ 实时监控单体电芯电压、温度、SOC(电量状态)、SOH(健康状态)。
▲ 电池充电主动均衡技术,增加电芯之间使用一致性,延长电池组寿命。
▲ I2C/SMBUS/CAN/RS485通信接口,与设备主控系统交互数据及通讯。
▲ 库仑计算法,电池SOC更精准,电池更智能。
3、充电方案
▲ 充电设备:定制智能太阳能光伏、风能转换,支持恒流恒压(CC-CV)充电。
▲ 充电策略:根据工况需求选择快充/慢充模式,避免电池过载。
▲ 智能管控:根据电池技术性能特点,智能化管控电池充电过程及故障判定。
四、安全与合规
1、安全防护
▲ 热管理:采用合理的结构布局,降低热失控,可采用风冷/液冷系统(高功率场景应用),确保电池使用中的温度均匀性,有效控制电池热失控。
▲ 故障保护:过充、过放、短路、过流、过温等多重硬件保护机制。
▲ 故障保护:短路、过流、过温等多重硬件保护机制。
▲ 防爆认证:设计可通过各类安规认证。
2、标准符合性
▲ 符合国家标准:GB31241-2022(便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全技术规范)、GB 17761—2024(电动自行车安全技术规范)、GB/T 34131(电力储能用锂电池)、GB 38031(电动汽车用电池安全要求)等。
▲ 如何国内及国际认证:GB认证,UN38.3、UL认证、IEC认证、CE认证等各类认证要求;
五、项目实施计划
编号 |
进度阶段 |
项目内容 |
周期计划 |
1 |
需求调研 |
设备参数、工况数据采集 |
1周内 |
2 |
方案设计 |
电池组定制、BMS开发 |
2~3周 |
3 |
样品测试 |
充放电、高低温、安全防护,结构性能验证测试,设计符合性验证测试 |
3~4周 |
4 |
小批试产 |
备料计划、生产组装、老化、全检测试 |
2~3周 |
5 |
中批试产 |
备料计划、生产组装、老化、全检测试 |
2~3周 |
6 |
批量生产 |
备料计划、生产组装、老化、全检测试 |
4~6周 |
7 |
交付运维 |
安装调试、操作培训 |
1周内 |
六、经济效益分析
1、成本方面
▲ 前期开发初期投资较大,对于长期使用成本上面有绝对的优势。
2、节能效益:
▲ 可提高能源自给率、削峰填谷与优化电费、减少电网压力;
3、维护成本:
▲ 设备寿命长带来的成本摊薄,智能化运维降低人力成本。
七、售后服务
1、质保期:5~10年售后质保,3000~5000次以上循环寿命(以先到为准)。
2、远程监控:按实际需求状态,提供云平台实时监控电池状态,预警潜在故障。
3、应急响应:4小时内响应,8小时内出解决方案,24~48小时内提供现场技术支援。
提示:
▲ 需根据具体设备参数(如电压、容量、尺寸限制)细化方案;
▲ 若涉及特殊环境,需增加对应防护设计;
▲ 建议与设备制造商联合调试,确保电池与整机系统兼容