先进储能科学技术与工业应用丛书--储能系统集成技术与工程实践

图书标准信息

• 作者 钱昊 编著；张剑辉
• 出版社 化学工业出版社
• 出版时间 2023-07
• 版次 1
• ISBN 9787122428905
• 定价 168.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 340页
• 字数 517千字

【内容简介】

本书主要对电化学储能系统集成技术进行了较为全面和系统的介绍，共分为12 章，分别论述了储能发展现状、电化学储能系统组成与集成设计、电池选型与测试评价、电池管理系统设计、储能系统结构与电气设计、电池系统热管理设计及仿真分析、升压变流系统及成套配电装置集成关键技术、储能监控与能量管理系统、储能系统设计验证、储能系统智能制造技术与生产管理、储能系统设备集成现场安装及调试测试，以及储能系统集成典型应用案例分析。本书主要面向电化学储能行业的从业人员，意在促进我国电化学储能产业的发展。本书可供从事储能系统集成设计的技术人员、科研人员及管理人员参考，也可供高等学校储能科学与工程、电化学、应用化学、新能源、能源与动力工程等相关专业的师生阅读和参考。

【目录】

第1章 概述 1 

1.1 能源转型与储能的发展 1 

1.2 储能系统（技术）分类及优缺点 2 

1.2.1 物理储能 2 

1.2.2 电化学储能 5 

1.2.3 电气储能 8 

1.3 储能系统集成模式与行业发展 10 

1.3.1 储能系统集成定义与场景分析 10 

1.3.2 储能系统集成行业发展现状 12 

1.4 储能系统集成技术发展趋势与面临的机遇与挑战 13 

1.4.1 储能系统集成技术发展趋势 13 

1.4.2 储能系统集成面临的机遇与挑战 14 

参考文献 15 

第2章 电化学储能系统组成与集成设计 16 

2.1 电化学储能系统组成 16 

2.2 系统集成设计的基本原则 17 

2.2.1 安全第一设计原则 17 

2.2.2 高可靠性原则 21 

2.2.3 经济性原则 22 

2.3 储能系统应用场景及接入方式 23 

2.3.1 发电侧储能系统 23 

2.3.2 电网侧储能系统 24 

2.3.3 用户侧储能系统 25 

2.3.4 独立储能电站 26 

2.4 储能电站总体设计方案 26 

2.4.1 储能电站容量确定 26 

2.4.2 储能电站站址选择 27 

2.4.3 电气一次系统 28 

2.4.4 电气二次系统 33 

参考文献 44 

第3章 电池选型与测试评价 45 

3.1 电池分类与特点 45 

3.1.1 磷酸铁锂电池 46 

3.1.2 三元电池 47 

3.1.3 钛酸锂电池 48 

3.1.4 固态电池 49 

3.1.5 其他电池 49 

3.2 储能电池技术要求 50 

3.2.1 基本电性能要求 50 

3.2.2 寿命要求 55 

3.2.3 安全性要求 56 

3.2.4 成本要求 58 

3.3 电池测试评价方法 59 

3.3.1 标准法规体系概述 59 

3.3.2 测试评价方法 60 

参考文献 79 

第4章 电池管理系统设计 82 

4.1 电池管理系统功能 82 

4.1.1 电池管理系统架构 82 

4.1.2 电池管理系统核心功能 86 

4.2 硬件系统开发要点 90 

4.2.1 硬件系统开发概述 90 

4.2.2 硬件系统架构设计 90 

4.2.3 可靠性设计 97 

4.2.4 关键电路设计 99 

4.3 软件开发要点 100 

4.3.1 软件架构设计 100 

4.3.2 软件核心技术 104 

4.4 BMS 系统的测试验证 108 

4.4.1 测试验证标准体系介绍 109 

4.4.2 BMS 测试验证阶段划分 109 

4.4.3 BMS 测试过程管理 112 

4.4.4 BMS 测试验证工具链 115 

参考文献 116 

第5章 储能系统结构与电气设计 117 

5.1 概述 117 

5.2 结构设计117 

5.2.1 制造工艺及可装配性设计117 

5.2.2 结构强度设计118 

5.2.3 环境适应性设计 120 

5.2.4 安全防护设计 121 

5.3 电气设计 122 

5.3.1 设计基本原则 122 

5.3.2 电气绝缘设计 123 

5.3.3 电连接设计 126 

5.3.4 储能电池侧系统的短路分析 132 

5.3.5 电磁兼容性设计 134 

5.3.6 控制系统进线电源接地方式 134 

5.3.7 防雷、接地和防静电防护 135 

5.3.8 电气控制逻辑设计 138 

5.3.9 电击防护重点注意事项 138 

5.4 模块设计 140 

5.4.1 电池模块的设计考虑 140 

5.4.2 模块的电连接设计 141 

5.4.3 设计考虑点 142 

5.4.4 热设计 143 

5.4.5 高可靠性要求 144 

5.5 电池簇设计 144 

5.5.1 电池簇总体方案设计 144 

5.5.2 电池簇详细设计 145 

5.5.3 电池簇的电连接设计 146 

5.6 储能系统预制舱设计 147 

5.6.1 预制舱设计概述 147 

5.6.2 预制舱的结构设计 148 

5.6.3 集装箱的电气设计 152 

参考文献 154 

第6章 电池系统热管理设计及仿真分析 155 

6.1 热管理系统概述 155 

6.1.1 热管理的意义 155 

6.1.2 常用储能热管理技术路线 157 

6.1.3 热管理系统介绍 158 

6.1.4 热管理系统的要素 159 

6.2 风冷方案设计 160 

6.2.1 冷/热负荷计算 161 

6.2.2 空调选型及布置 162 

6.2.3 主风道设计 163 

6.2.4 电池系统散热方案设计 164 

6.2.5 部分工程方案设计 165 

6.3 液冷方案设计 167 

6.3.1 冷水机组选型 168 

6.3.2 液冷板设计 169 

6.3.3 液冷管路方案设计 170 

6.3.4 冷却策略制订 172 

6.3.5 仿真模拟 172 

6.4 相变冷却方案 172 

6.4.1 相变材料的选择 173 

6.4.2 相变冷却 173 

6.4.3 热管冷却 174 

6.4.4 复合冷却 176 

6.5 先进的热管理仿真技术及应用 176 

6.5.1 储能领域中仿真软件的介绍 176 

6.5.2 一维仿真软件在储能领域中的应用 178 

6.5.3 三维仿真软件在储能领域中的应用 179 

6.6 储能电池系统的热管理新技术与发展趋势展望 180 

6.6.1 储能电池系统的热管理新技术 180 

6.6.2 储能电池系统的热管理发展趋势 180 

参考文献 181 

第7章 升压变流系统及成套配电装置集成关键技术 184 

7.1 概述 184 

7.1.1 升压变流系统 185 

7.1.2 成套配电装置 186 

7.2 系统集成总体设计原则 186 

7.2.1 升压变流系统单元容量确定 186 

7.2.2 升压变压器选型 187 

7.2.3 PCS 集成形式选择 187 

7.2.4 成套配电装置选型 188 

7.2.5 系统配电设计 194 

7.3 储能变流器（PCS）  195 

7.3.1 PCS 分类 195 

7.3.2 PCS 系统构成 196 

7.3.3 PCS 主要功能 197 

7.4 变压器 202 

7.4.1 变压器基本功能和分类 202 

7.4.2 变压器主要特征参数及试验 203 

7.4.3 变压器空载运行、负载运行及短路试验 204 

7.5 高压开关柜 206 

7.5.1 高压开关柜主要结构 206 

7.5.2 高压开关柜分类 207 

7.5.3 储能电站常用开关柜 208 

7.5.4 开关柜主要部件 210 

参考文献 218 

第8章 储能监控与能量管理系统 219 

8.1 总体要求 219 

8.1.1 标准性原则 220 

8.1.2 一体化设计原则 220 

8.1.3 高可靠性原则 220 

8.1.4 高安全性原则 221 

8.1.5 开放性原则 221 

8.1.6 易用性原则 221 

8.2 典型系统架构设计 221 

8.2.1 系统结构 221 

8.2.2 网络结构 223 

8.2.3 软件结构 224 

8.2.4 通信接口 225 

8.3 系统安全接入 231 

8.3.1 安全防护目标 231 

8.3.2 相关的安全法规 231 

8.3.3 安全防护总体原则 231 

8.3.4 安全分区 233 

8.3.5 网络专用 234 

8.3.6 横向隔离 235 

8.3.7 纵向认证 236 

8.3.8 综合防护 237 

8.4 监控和数据采集（SCADA）软件 238 

8.4.1 主要功能 238 

8.4.2 核心实时数据库 241 

8.4.3 关键技术指标 242 

8.5 能量管理控制策略 243 

8.5.1 调峰 244 

8.5.2 一次调频 244 

8.5.3 二次调频 245 

8.5.4 自动电压控制 247 

参考文献 248 

第9章 储能系统设计验证 249 

9.1 相关标准法规体系解析 249 

9.1.1 国内相关标准法规体系 249 

9.1.2 国外相关标准法规体系 250 

9.2 模块测试验证 251 

9.2.1 基础测试 252 

9.2.2 基本性能测试 252 

9.2.3 安全性能测试 255 

9.3 电池簇测试验证 258 

9.3.1 基础测试 259 

9.3.2 基本性能测试 259 

9.3.3 安全性能测试 263 

9.4 电池系统测试验证 266 

9.4.1 外观尺寸 266 

9.4.2 安装接线及电气安全 267 

9.4.3 功能测试 269 

9.4.4 性能测试 270 

9.5 并网测试验证 272 

9.5.1 低电压穿越测试 272 

9.5.2 高电压穿越测试 272 

9.5.3 电网适应性测试 273 

9.5.4 电能质量测试 273 

9.5.5 直流分量测试 273 

9.5.6 充放电响应时间测试 273 

9.5.7 充放电调节时间测试 274 

9.5.8 充放电转换时间测试 274 

9.5.9 额定能量测试 275 

9.5.10 额定功率能量转换效率测试 275 

9.5.11 功率控制测试 275 

9.5.12 过载能力测试 275 

9.5.13 防孤岛测试 276 

参考文献 276 

第10章 储能系统智能制造技术与生产管理 278 

10.1 概述 278 

10.2 储能系统生产制造过程介绍 279 

10.2.1 模组结构和生产工艺 279 

10.2.2 电池模块结构和生产工艺 281 

10.2.3 高压箱结构和装配工艺 283 

10.2.4 电池簇结构和装配工艺 283 

10.2.5 储能集装箱结构和装配工艺 284 

10.2.6 储能集装箱装配流程介绍 285 

10.3 储能系统关键工艺介绍 285 

10.3.1 电芯分选 285 

10.3.2 电芯等离子清洗 286 

10.3.3 涂胶工艺 287 

10.3.4 Busbar 的焊接 289 

10.3.5 螺栓拧紧控制 292 

10.3.6 气密检测工艺 294 

10.3.7 测试 294 

10.4 生产过程控制 298 

10.4.1 生产计划管理 298 

10.4.2 制造过程的管理 299 

10.4.3 储能产品的精益生产管理 303 

10.5 智能化与信息化制造技术 304 

10.5.1 现阶段国内模组产线现状 304 

10.5.2 传统的自动化产线建设模式 304 

10.5.3 信息化、智能化产线建设方向 305 

10.5.4 未来智能化工厂建设方向展望 306 

参考文献 307 

第11章 储能系统设备集成现场安装、调试测试 309 

11.1 储能系统设备现场吊装 309 

11.1.1 概述 309 

11.1.2 吊装安全要求 309 

11.1.3 吊装工作的实施311 

11.2 储能系统设备机电安装 313 

11.2.1 安装前准备工作 313 

11.2.2 成套配电装置安装 314 

11.2.3 集装箱（预制舱）安装 316 

11.2.4 电气接线 316 

11.3 储能系统设备现场交接检验 317 

11.3.1 概述 317 

11.3.2 集装箱及预制舱检验 318 

11.3.3 箱（舱）内电气设备检验 319 

11.3.4 消防系统检验 321 

11.4 储能系统现场测试 321 

11.4.1 概述 321 

11.4.2 测试工作的相关要求 321 

11.4.3 系统静态测试 323 

11.4.4 系统动态测试 328 

11.5 储能系统并网测试 332 

参考文献 332 

第12章 储能系统集成典型应用案例分析 334 

12.1 概述 334 

12.2 用户侧储能系统集成项目 334 

12.2.1 项目基本情况 334 

12.2.2 项目特点 334 

12.2.3 主要技术 335 

12.3 火储联合调频储能系统集成项目 335 

12.3.1 项目基本情况 335 

12.3.2 储能辅助火电机组调频的作用 336 

12.3.3 储能系统接入模式 336 

12.3.4 储能系统控制模式 336 

12.3.5 储能系统效益 336 

12.4 变电站调峰调频储能系统集成项目 337 

12.4.1 项目基本情况 337 

12.4.2 储能系统集成主要技术 337 

12.5 新能源配套储能系统集成项目 338 

12.5.1 项目基本情况 338 

12.5.2 项目特点 338 

12.5.3 储能系统集成主要技术 339 

12.6 某独立储能系统集成项目 339 

12.6.1 项目基本情况 339 

12.6.2 项目特点 339 

12.6.3 主要技术 340 

12.6.4 项目优点 340