工商业储能系统锂电池设计方案

作者: admin
发布于: 2025-03-03 00:00
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一、工商业储能系统背景

政策驱动 

▲ 双碳目标引领:中国提出2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标,在这一背景下,工商业作为碳排放的重要领域,约占全国碳排放总量70%,急需通过储能等技术推动能源转型,减少碳排放。

▲ 电价机制改革:自2021年7月26日国家出台政策完善分时电价机制以来,各地峰谷价差逐渐拉大,为工商业储能通过“峰谷套利”获取收益创造了条件。2023年5月15日第三监管周期省级电网输配电价及改革落地,普遍提高容(需)量电价,降低电量电价,鼓励用户进行需量管理,为工商业储能带来新的收益点。

经济效益凸显

▲ 降低用电成本:工商业储能可利用峰谷价差,在谷电时段充电,峰电时段放电,避免高价购电,还可参与需量管理,减少需量电费支出。据相关研究,采用工商业储能结合光伏发电的园区,其能源自给率可达到30%以上,年度能源成本降低约40%。

▲ 增加额外收益:工商业储能可参与需求侧响应,当电网负荷紧张时,按照电网调度要求调整用电行为,从而获取相应的补偿收益。

能源安全保障

▲ 应对突发事件:在自然灾害、电网故障等导致停电的情况下,工商业储能可作为备用电源,保障企业关键设备的运行,避免因停电造成生产中断、设备损坏等损失。

▲ 缓解用电高峰压力:在夏季等用电高峰时期,电网供电能力紧张,各地电网会对企业采取限电措施,工商业储能可提前存储电能,在限电期间为企业供电,确保生产的连续性。

技术进步支持

▲ 储能技术提升:近年来,储能技术不断发展,锂离子电池、液流电池等储能技术的性能不断提高,成本逐渐降低,安全性和可靠性不断提升,为工商业储能的大规模应用提供了技术支撑。

▲ 智能电网发展:智能电网技术的发展,使得电网对分布式能源的接入和管理能力不断增强,能够更好地适应工商业储能与电网的交互,实现能源的优化配置。

新能源锂电池凭借其高能量密度、长循环寿命、环保等优势,逐步成为工商业储能系统的优选方案,本方案针对于工商业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:用于用电量大的工商企业、数据中心、商业综合体等。

▲ 工作环境:温度范围,零下-20℃~+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等高电压平台。

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:- 20℃ ~ +70℃范围,低温-20℃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板,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,2000~5000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

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