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电化学储能电站电气设计主要特点

摘要：本文以淮北皖能储能电站（103MW/206MWh）工程为蓝本，介绍电化

学储能电站在电气主接线、储能系统、计算机监控系统及电气设备布置等方面的

电气设计主要特点。电化学储能电站应用前景日益广阔，其电气设计的相关研究

对此类电厂的建设具有重要的指导意义。

关键词：电化学储能电站；电气主接线；储能系统；计算机监控系统；电气

设备布置

前言

当前世界各国正在大力发展清洁能源。随着能源需求稳步增长和“三高”问

题（煤炭消费占比高、油气对外依存度高、单位GDP能耗高）影响日益突出，我

国能源电力发展面临保障持续稳定供应和加快清洁低碳转型的双重挑战。发展新

能源成为保障我国能源安全的必然选择。

为了实现“3060”碳达峰碳中和的“双碳目标”，需要大规模发展新能源，

逐步替代火电，构建以新能源为主体的新型电力系统。为了保障电网稳定性需要

配置大量储能。新型储能是指除抽水蓄能以外的新型储能技术，包括电化学储能、

压缩空气储能、飞轮储能、储热、储冷、储氢技术等。当前新型储能发展初步形

成以电化学储能为主体，多元储能协同发展的产业格局。装机规模最大的锂离子

电池储能已从“商业化初期”迈入“规模化发展”的新阶段。新型储能具有低成

本、高可靠和长寿命等优点，是实现碳达峰碳中和目标的重要支撑，成为催生国

内能源新业态、抢占国际战略新高地的重要领域。

淮北皖能本期拟建设103MW/206MWh储能电站，储能电池拟选用磷酸铁锂电

池。文章以此电站为蓝本，介绍电化学储能电站的电气系统主要设计特点。

1电化学储能电站概述

电化学储能电站是采用电化学电池作为储能元件，可进行电能存储、转换及

释放的电站。

常规电化学储能系统主要由电池系统(BatterySystem，BS)、功率转换系统

(PowerConversionSystem，PCS)、电池管理系统(BatteryManagementSystem，

BMS)和监控系统等四部分组成。

电化学储能技术比较成熟，建设周期短，功率和能量可根据不同应用需求灵

活配置，充放电响应速度快。具有调峰、调频、调相、系统动态有无功响应、应

急电源、黑启动电源等控制功能。电化学储能在电网调峰调频中应用广泛，覆盖

了电厂侧、电网侧和用户侧，运行控制简单，可以实现无人操作。

磷酸铁锂电池放电电压稳定，能量密度大，寿命长，自放电率低，无记忆效

应。不含有毒的重金属，对环境无污染。

电化学储能电站至少具备以下应用功能:削峰填谷、跟踪计划出力、改善电

能质量、紧急电源支撑和需求响应。储能电站可以在用电低谷时充电储能，用电

高峰时释放电能，突发故障时提供备用电源，为电网安全稳定运行提供有力支撑。

2电化学储能电站电气设计主要特点

下面主要对淮北皖能储能电站在电气主接线、储能系统、计算机监控系统及

电气设备布置等方面的电气设计主要特点进行介绍。

2.1电气主接线

电化学储能电站主接线设计应遵循《电化学储能电站设计规范》等规程的相

关要求。

淮北皖能储能电站规划建设103MW/206MWh储能电站，远期规划再建设

400MW/800MWh储能电站。储能电池拟选用磷酸铁锂电池。每两个电池舱对应一个

变流升压舱（PCS＋升压变）组成一个3.42MW/6.84MWh的储能单元，全站设置30

套3.42MW/6.84MWh储能单元。另设1套由一个电池舱对应一个变流升压舱（PCS

＋升压变）组成一个1.71MW/3.42MWh的储能单元。全站31套储能单元共计

104.3MW/208.6MWh。

配套的电池控制柜、汇流柜、消防、液冷系统及暖通系统集成安装于一个预

制电池舱中，由电池厂家成套提供。储能单元之间采用环网接线，每4个单元串

接后接至35kV配电装置。35kV配电装置采用单母线接线共设两段母线，每

13.68MW组成一条集电线路，其中＃1－＃4、＃5－＃8、＃9－＃12和＃13－＃

16储能子系统经4回集电线路接入35kVI母，＃17－＃20、＃21－＃24、＃25－

＃28、＃29－＃31储能子系统经4回集电线路接入35kVII母，两段母线之间不

设置联络，每段出线1回经封闭母线T接后接入主变低压侧。主变压器通过

220kV电缆接入现有皖能淮北国安电厂220kV配电装置，220kV配电装置为户