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摘要：锂电池一体化箱式移动电源系统主要应用于新能源较为丰富、供电电网薄弱、供电质量要求较高、占地面积有限和多种突发临时性供电需求等地区。该电源系统由电池组、电池管理系统（BMS）、双向变流器（PCS）、能量管理系统（EMS）及智能辅助系统组成。通过对系统功能单元的构成、各部分功能特性以及关键技术突破三方面进行讨论，在此基础上展望一体化箱式移动电源系统的发展方向和应用前景，为该类型电源系统的创新和推广提供借鉴。
关键词：智能移动；一体化电源；检测
1.研制的背景
锂电池移动储能电源系统相比于诸如铅酸电池、飞轮、锌溴电池等形式的移动储能系统，具有体积比能量高、环境适应性强、模块化程度高、扩展性强等优势。一体化箱式系统通常以集装箱或方舱为载体，与常见的纯储能系统不同，它将储能单元和电力变换单元集成于一体，具备独立的充放电能力，便于移动和快速接入。在大型风力发电场或光伏发电场，可以实现削峰填谷、调峰调频和提高电能质量等功能；在社区、工厂、医院、移动通信等场合，对保障不间断供电，提供持续稳定电能有重要作用；同时对抢险救灾、野外勘探、作战装备等特殊性场合的电力供应、机动响应和有效隐蔽也可以发挥巨大优势。
2.研制的目的
锂电池一体化移动箱式电源系统通过配合接入光伏逆变器的交流输出侧，构成了典型的光伏储能电站，此种形式已经应用于青海和甘肃等地的大型光伏发电场，并实现商业化运行。将集装箱置于专用拖车构成移动电源车，作为应急电源保障。锂电池一体化箱式移动电源系统是以锂电池储能电池组为基本单元，集电池模块化、BMS 的监测与保护、PCS 的电能变换和功率控制、能量管理系统的监控和调度以及智能辅助系统的安全保护于一体的电力储能产品，将新能源发电系统或分布式负荷所需的交直流配电、逆变和监控通信等设备集成在标准的集装箱中，可实现快速运输、安装和使用。
3.系统组成
3.1基本功能
按功能一般分为电池组、BMS、PCS、能量管理系统及智能辅助系统 5 个部分。电池组采用模块化设计，方便集成安装和扩展；BMS 对电池参数进行状态监 控，估算可用容量，并参与系统控制；PCS实现整流和逆变功能，实现交直流电能的转换；能量管理系统可根据模式设定或负荷变化，有效响应实施储能系统的调度和管理，满足与站控主机通信和调度无缝连接的要求；智能辅助系统实现智能的环境监控、故障报警、消防灭火、视频门禁、防雷保护等功能。
3.2 原理与配置
本电源系统配置为 250 k W•h，通过 PCS 交流侧输入、输出为交流三相 380 V、50 Hz 电量，直流侧根据电池容量配比接入额定电压为 690 V 的电池簇，配置控制和保护器件以实现回路的投切和安全保护。BMS 为三级架构，分别实现单体电池的温度和电压数据的采集和传输、电池簇电流和工作状态信息的计算和传输以及电池阵列的运行监控。PCS测量和计算自身工作参数，收集处理 BMS 关键信息，并记录运行状态。能量管理系统接收 BMS、PCS和智能辅助系统的全部状态信息，可通过以太网传输至更高一层的能量监控系统，进行或参与运行控制。PCS 进行交直流电能变换，交流侧接入光伏发电输出端、用电负载或直接并网。
4.关键技术的研究
锂电池适宜工作温度一般为 5～35 ℃，而 PCS工作时发热量较大，将集装箱分隔成电池舱和 PCS舱两个功能区域。电池舱放置电池组及智能辅助系统，电池架分布在箱体两侧，中间预留安装检修通道，电池组采用模块设计安装在电池中，通过滑轮轨道和快速连接器实现电池模块的轻巧、灵活、快速安装。PCS 舱放置 PCS、汇流和配电柜。系统所需要配备的消防、监控、安防、照明及温控等。随着移动储能电源的推广和应用，各应用场合对其技术要求和性能指标将各有偏重。移动应急电源侧重于高功率密度和大倍率充放电，以适应短时应急和灵活运输之需；新能源发电接入、削峰填谷和调峰调频等更偏向于提高体积比能量、加强环境防护和延长循环寿命等方面。
5.对项目的检测
智能辅助系统为电池及功率系统创造稳定、安全和可靠的运行环境，并具备紧急状态下的报警和处理能力。智能管理装置包含 3 个功能模块：运行状态估计、故障分析处理、运行模式控制。微网智能终端保护装置采集开关状态信息并上报给智能管理装置，智能管理装置的运行状态估计模块分析出当前微网的运行方式，并下发给智能终端保护装置，智能终端保护装置自适应地切换到合适的保护配置；当
微网内发生故障时，智能终端保护装置上报故障信息，智能管理装置中的故障分析处理模块通过对不同故障信息的分析，确定故障区域，并向故障涉及的智能终端保护装置下发跳闸命令，隔离故障；运行模式控制模块负责微网在并网转孤岛或孤岛转并网时，对并网联络开关及分布式电源的控制。硬件功能单元一般有温湿度烟雾监测、温湿度自动控制、手/自动一体新型消防灭火、数字化网络视频监控及门禁、断电应急照明及声光报警、安全接地网络及防雷等。智能辅助系统的功能目标是进行智能化自动管理，实现无人值守。
6. 结语
储能单元的性能提升 制约电池系统性能进一步提升的瓶颈是电池体积比能量、循环寿命和一致性。虽然可以通过模块化成组设计、优化控制策略和 BMS 的主动均衡进行改善，但是电池自身性能潜力的再挖掘可从根本上解决商业化推广的技术难题。同时，在电池系统的监测、管理和保护等方面，依靠精确的参数测定、关键性能状态计算、智能化电池管理和多重高可靠性安全措施，为系统高效稳定运行提供坚实的技术保障。
论文作者:迟旭东,刘东明,位韶康,王晓龙
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/30
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