Este documento presenta una solución técnica para un sistema de almacenamiento de energía con baterías de fosfato de hierro y litio de 500 kW/2 MWh, describiendo sistemáticamente el enfoque general y la hoja de ruta técnica, desde la planificación y el diseño hasta la implementación. Abarca la descripción general del proyecto, las bases de diseño y los principios técnicos clave. El documento analiza el estado actual del consumo eléctrico comercial y las tendencias de desarrollo de la carga, propone un esquema de integración del sistema y una escala de construcción razonables, y verifica el impacto del sistema de almacenamiento de energía en la seguridad y la fiabilidad del sistema de distribución eléctrica existente mediante cálculos de corriente de cortocircuito. Con base en esto, la solución detalla la selección y el diseño de la integración del sistema de equipos clave, como baterías de almacenamiento de energía, PCS, BMS y EMS. También proporciona una evaluación integral de los aspectos eléctricos, de sistemas secundarios, de ingeniería civil, de protección contra incendios, de protección ambiental y de seguridad en la producción, garantizando que el proyecto cumpla con las normas y requisitos operativos pertinentes en términos de seguridad, fiabilidad, economía y sostenibilidad, proporcionando así una base técnica para la construcción sin problemas y el funcionamiento estable a largo plazo de la central eléctrica de almacenamiento de energía.
1. Descripción general
1.1 Bases de diseño
1) GB/T 36547-2018 Especificaciones técnicas para la conexión a la red de sistemas de almacenamiento de energía electroquímica
2) GB/T 36545-2018 Requisitos técnicos para sistemas móviles de almacenamiento de energía electroquímica
3) GB/T 36548-2018 Especificaciones de prueba para la conexión a la red de sistemas de almacenamiento de energía electroquímica
4) Q/GDW 11725-2017 Especificaciones para la profundidad del contenido de diseño para sistemas de almacenamiento de energía conectados a redes de distribución
5) Q/GDW 36547-2018 Especificaciones técnicas para la conexión a la red de sistemas de almacenamiento de energía electroquímica
6) Q/GDW 36276-2018 Baterías de iones de litio para almacenamiento de energía
7) Q/GDW 36549-2018 Indicadores operativos y evaluación de centrales eléctricas de almacenamiento de energía electroquímica
8) Q/GDW 36558-2018 9) Condiciones Técnicas Generales para Sistemas de Almacenamiento de Energía Electroquímica en Sistemas Eléctricos
10) Q/GDW 10769-2017 Directrices Técnicas para Centrales Eléctricas de Almacenamiento de Energía Electroquímica
11) GB/T 34133-2017 Especificaciones Técnicas para Convertidores de Almacenamiento de Energía
12) GB/T 34131-2017 Especificaciones Técnicas para Sistemas de Gestión de Baterías de Iones de Litio para Centrales Eléctricas de Almacenamiento de Energía Electroquímica
13) GB/T 34120-2017 Especificaciones Técnicas para Convertidores de Almacenamiento de Energía en Sistemas de Almacenamiento de Energía Electroquímica
14) Q/GDW 10696-2016 Especificaciones de Control de Operación para Sistemas de Almacenamiento de Energía Electroquímica Conectados a Redes de Distribución
15) Q/GDW 10676-2016 Especificaciones de Prueba para Sistemas de Almacenamiento de Energía Electroquímica Conectados a Redes de Distribución
16) NB/T 1816-2018 Directrices de Codificación para Sistemas de Identificación de Centrales Eléctricas de Almacenamiento de Energía Electroquímica
17) NB/T 1815-2018 17) NB/T 42090-2016 Especificación Técnica para el Sistema de Monitoreo de Centrales Eléctricas de Almacenamiento de Energía Electroquímica
18) NB/T 42089-2016 Especificación Técnica para el Sistema de Conversión de Energía de Centrales Eléctricas de Almacenamiento de Energía Electroquímica
1.2 Descripción General del Proyecto
1.2.1 Condiciones Naturales del Proyecto
(1) Ubicación del Proyecto
El sitio del proyecto se encuentra a 50 m a la izquierda de la puerta sur del sistema de almacenamiento de energía (el terreno bajo la cimentación es firme). Es accesible por carretera (carretera de 2,5 m de ancho, pradera de 2,7 m de ancho) y está rodeado de árboles y pradera fuera de la valla. El sitio del proyecto se encuentra entre edificios, a unos 200 metros de la carretera y cuenta con fácil acceso.
1.3 Principios Técnicos Principales
Este proyecto consiste en un sistema de almacenamiento de energía con baterías de fosfato de hierro y litio de 500 kW/2 MWh, dividido en dos líneas de 250 kW/1 MWh conectadas al lado de carga de la sala de distribución de energía. La disposición general adopta un esquema de unidad funcional de contenedor y está diseñada modularmente, con dos compartimentos de baterías y un compartimento de PCS.
2. Descripción General del Sistema
2.1 Descripción General del Consumo de Energía Comercial
Según un estudio in situ, la topología del suministro de energía comercial es la siguiente: Línea de entrada de alta tensión de 10 kV de doble línea → Aparamenta de media tensión (10 kV) → Transformadores (10 kV/0,4 V, 2 x 2000 kVA) → Aparamenta de baja tensión (400 V).
Puntos de Medición: Se utilizan suministro y medición de alta tensión. Se instala un medidor de energía trifásico en cada lado de alta tensión de 10 kV para medir los dos transformadores.
2.2 Condiciones de Carga y Pronóstico
Consumo real de energía: Transformador n.° 1, capacidad instalada 2000 kVA, carga real 50 kW, factor de carga 2,5 %. Transformador n.° 2, capacidad instalada 2000 kVA, carga real 150 kW, factor de carga 7,5 %. Ambos transformadores se encuentran bajo baja carga. Considerando la futura operación de la central comercial, la carga aumentará significativamente. Mientras tanto, debido a la significativa diferencia entre los precios de la electricidad en horas punta y valle en la zona, se considera añadir un generador de 250 kW/1 MWh.Sistema de almacenamiento de energía, cada uno conectado al lado de baja tensión de los transformadores n.º 1 y n.º 2, con una potencia total de 500 kW/2 MWh.
El sistema de almacenamiento de energía puede implementar estrategias de control específicas basadas en los precios locales de la electricidad según el horario de consumo y las condiciones reales de carga: carga durante las horas valle (23:00-7:00) y descarga durante las horas punta (11:00-13:00 y 16:00-17:00), suavizando así las cargas máximas.
Diagrama esquemático de un sistema de 250 kW/1 MWh
Punto de conexión a la red de almacenamiento de energía del transformador
Punto de conexión a la red de almacenamiento de energía del transformador
2.4 Escala de Construcción
La escala de construcción inicial de este proyecto comprende dos sistemas de 250 kW/1 MWh, con un total de 500 kW/2 MWh.
2.5 Análisis de la Corriente de Cortocircuito
(1) El cortocircuito se produce dentro del área de la central eléctrica de almacenamiento de energía, es decir, fuera de la barra colectora de baja tensión del transformador.
En este caso, la impedancia de transferencia del sistema al punto de cortocircuito es mayor que cuando el sistema de almacenamiento de energía no está conectado, y la corriente de cortocircuito en el lado del sistema es, en consecuencia, menor que la corriente de cortocircuito original (cuando el sistema de almacenamiento de energía no está conectado). Esta situación de cortocircuito no afectará a los equipos existentes.
(2) El cortocircuito se produce dentro del sistema, es decir, en el lado de la barra colectora del transformador n.º 1 o del transformador n.º 2.
En este caso, la corriente de cortocircuito que fluye a través de la barra colectora de baja tensión del transformador incluye la corriente de cortocircuito original más la corriente de cortocircuito que fluye fuera de la central eléctrica de almacenamiento de energía. Debido a la influencia de los dispositivos de potencia del inversor, la corriente máxima de salida de la central de almacenamiento de energía no superará 1,5 veces la corriente nominal, es decir, 562,5 A. Actualmente, la corriente de cortocircuito de los transformadores 1 y 2 es de 36,085 kA. Tras la puesta en funcionamiento del sistema de almacenamiento de energía, la corriente de cortocircuito del bus del transformador no superará los 36,647 kA. La capacidad de corte nominal del disyuntor en el lado de salida de baja tensión del transformador original es de 50 kA. Los resultados del análisis de la corriente de cortocircuito confirman que el nuevo sistema de almacenamiento de energía no afectará a todo el sistema de distribución eléctrica ni a los equipos existentes.
3. Sistema de Almacenamiento de Energía
3.1 Selección de la Batería
3.1.1 Almacenamiento de Baterías de Iones de Litio
Las baterías de iones de litio utilizan óxido metálico de litio como material del electrodo positivo y grafito o titanato de litio como material del electrodo negativo, como se muestra en la figura. Las baterías de iones de litio se caracterizan por su alta densidad energética y ofrecen ventajas como un voltaje de descarga estable, un amplio rango de temperaturas de funcionamiento, una baja tasa de autodescarga y la capacidad de cargarse y descargarse con corrientes elevadas. El fosfato de hierro y litio tiene una capacidad teórica de 170 Wh/kg, un buen rendimiento cíclico (después de 2000 ciclos al 100 % de profundidad de descarga (DOD), conservando más del 80 % de su capacidad), alta seguridad y puede cargarse y descargarse continuamente a una velocidad de carga/descarga de 1 a 3 veces superior (1 °C-3 °C), con una plataforma de descarga estable y una tasa de descarga instantánea que alcanza los 30 °C. Sin embargo, las baterías de fosfato de hierro y litio tienen un rendimiento deficiente a baja temperatura; a 0 °C, la capacidad de descarga es de tan solo el 70-80 %, y la vida útil puede alcanzar los 5000-6000 ciclos. En la figura se muestra un diagrama esquemático de su estructura.
Estructura de la batería de iones de litio
Este diseño utiliza baterías de fosfato de hierro y litio. Estas baterías ofrecen una alta capacidad de producción y un alto rendimiento, se fabrican con equipos totalmente automatizados, garantizan una buena consistencia del producto, tienen una larga vida útil y no generan contaminación ambiental durante su producción. Su diseño modular facilita la producción y la instalación. Además, ofrecen una alta densidad energética y un tamaño compacto.
La tensión/capacidad nominal de una sola celda de batería es de 3,2 V/205 Ah. La vida útil con una DOD del 80 % puede alcanzar los 6000 ciclos.
3.2 Selección del método de instalación del almacenamiento de baterías
3.2.1 Método de instalación
Este proyecto adopta el método de instalación en contenedor.
Generalmente, se utilizan como referencia el diseño básico y las dimensiones externas de un contenedor estándar. Tras la modificación y la decoración, la batería, el sistema de conversión de energía bidireccional (PCS), el armario de distribución, etc., se instalan en un contenedor prefabricado.
3.3 Selección del PCS
El PCS (Sistema de Conversión de Energía) es un dispositivo de un sistema de almacenamiento de energía electroquímica que conecta el sistema de baterías a la red eléctrica (y/o a la carga) para lograr la conversión de energía bidireccional. Puede controlar el proceso de carga y descarga de la batería, realizar la conversión CA/CC y suministrar energía directamente a las cargas de CA en ausencia de red eléctrica. Es el equipo principal del sistema de almacenamiento de energía.
Se utilizan productos de alta calidad, alto rendimiento y de alta calidad. Según los requisitos del proyecto, se adoptó un PCS de 250 kW. El PCS consta de un PCS bidireccional CC/CA, una unidad de control, etc. El controlador del PCS recibe comandos de control desde el fondo mediante comunicación y controla el PCS para cargar o descargar la batería según la señal y la magnitud del comando de potencia, regulando así la potencia activa y reactiva de la red eléctrica. Mientras tanto, el PCS puede comunicarse con el EMS a través de la interfaz CAN para obtener información sobre el estado de la batería, lo que permite la carga y descarga de la batería y garantiza su funcionamiento seguro.
3.3.1 Requisitos básicos del PCS
(1) El cuerpo del PCS debe contar con un interruptor de parada de emergencia y protección contra contacto accidental.
(2) El PCS debe poder mostrar diversos datos de operación en tiempo real, fallas en tiempo real e historial de fallas.
(3) El cuerpo del PCS debe contar con un interruptor de conmutación local/remoto. Al cambiar al modo local, debe poder realizar operaciones locales de encendido, apagado y configuración de parámetros; todas las operaciones locales requieren autenticación.
(4) El PCS debe detectar automáticamente la conexión de comunicación con el sistema de monitoreo. Cuando se interrumpe la comunicación, el PCS de almacenamiento de energía bidireccional debe emitir una alarma sonora y visual y, tras un retardo ajustable, pasar al modo de espera.
(5) El PCS debe contar con medidas para abordar la corriente circulante y la salida irregular de cada rama de CC causada por la operación en paralelo directo en el lado de CA.
(6) El PCS requiere un interruptor automático operado bajo tensión en el lado de CC y un contactor y un interruptor automático en el lado de salida de CA para formar un punto de aislamiento de seguridad desde el punto de conexión a la red.
(7) La calidad de la energía eléctrica suministrada por el dispositivo PCS a la carga local de CA debe cumplir con las normas nacionales pertinentes en cuanto a armónicos, desviación de tensión, desequilibrio de tensión, componente de CC, fluctuación de tensión y parpadeo.
3.3.3 Control de Operación
(1) Arranque y Apagado
El PCS cuenta con funciones completas de autocomprobación de hardware y software durante el arranque. Debe emitir alarmas y registrar información relevante detalladamente cuando el dispositivo presenta un mal funcionamiento o anomalías. También debe confirmar la comunicación normal con el sistema de monitoreo durante el arranque.
El PCS está equipado con un circuito de reinicio automático. Si después del reinicio no funciona con normalidad, debe poder emitir una señal o información anormal.
Tiempo de arranque: El tiempo transcurrido desde el encendido inicial hasta el funcionamiento a potencia nominal no debe superar los 15 s.
Tiempo de apagado: En cualquier condición de funcionamiento, el tiempo transcurrido desde la recepción de la orden de apagado hasta la desconexión del interruptor de CA no debe superar los 100 ms.
El cambio en la potencia activa de salida durante el arranque del dispositivo no debe superar la tasa máxima de cambio de potencia establecida. Salvo en caso de fallo eléctrico o de recibir instrucciones del organismo de despacho de la red eléctrica, la energía desconectada simultáneamente por varios dispositivos PCS debe estar dentro de la tasa máxima de cambio de potencia permitida por la red eléctrica.
(2) Modo de control del dispositivo
El PCS debe estar equipado con tres modos de control: Local y Remoto.
Local: En este modo, la unidad de control local del PCS no acepta control remoto desde el ordenador central del sistema de monitorización. Los operadores pueden realizar y confirmar operaciones paso a paso según el procedimiento operativo en el modo local, logrando así un funcionamiento estable.
Control remoto: El inicio o la parada automáticos del estado de funcionamiento se logran mediante comandos EMS.
El control local esEl control remoto se realiza en el panel de control del armario, mientras que el control remoto se realiza mediante comandos de control a través del sistema de monitorización, según el protocolo de comunicación. La prioridad de los modos de control remoto y local aumenta secuencialmente.
Se pueden configurar los parámetros de control para los modos local y remoto del PCS de almacenamiento de energía.
3.4 Sistema de Gestión de Baterías (BMS)
3.4.1 Estructura del Sistema de Gestión de Baterías
El BMS implementa las funciones de protección y monitorización del sistema de baterías. El sistema BMS cuenta con una arquitectura de red de tres niveles: Módulo de Detección de Gestión de Baterías (CCM), Unidad Esclava de Gestión de Baterías (BMU) y Unidad Maestra de Gestión de Baterías (BCU). Las principales funciones de cada módulo son las siguientes:
CCM: Monitoriza el voltaje y la temperatura de las celdas individuales y transmite esta información a la BMU en tiempo real, lo que permite controlar el equilibrio de voltaje de cada celda. BMU: Recopila y gestiona datos de voltaje y temperatura de múltiples CCM y los transmite a la BCU en tiempo real mediante el protocolo CAN. También puede controlar los CCM para realizar el balanceo según los comandos emitidos por la BCU.
BCU: Monitorea el voltaje y la corriente totales de todo el paquete de baterías, recopila información de las BMU de nivel inferior y puede estimar la capacidad restante de la batería y su estado en tiempo real. Además, transmite esta información al EMS en tiempo real mediante el protocolo CAN. Controla la apertura y el cierre de los relés y proporciona alarmas y protección para el paquete de baterías.
Diagrama de arquitectura BMS
3.4.2 Funciones del Sistema de Gestión de Baterías
El Módulo de Gestión de Baterías (CCM) y la Unidad de Gestión de Baterías (BMU) gestionan las unidades a nivel de módulo de batería (módulos de batería individuales o múltiples), monitorizan el estado de la batería (voltaje, temperatura, etc.) y proporcionan interfaces de comunicación para las baterías. El Sistema de Gestión de Baterías (BMS) monitoriza el estado de la batería (temperatura, voltaje, corriente, estado de carga, etc.), proporciona interfaces de comunicación y cuenta con un sistema de protección. Los requisitos específicos son los siguientes:
1) Adquisición de alta precisión y alta fiabilidad del voltaje y la temperatura de cada celda de la batería, con un rango de adquisición de temperatura de -40 °C a 85 °C.
Medición en tiempo real de datos eléctricos y térmicos relacionados con la batería, incluyendo el voltaje de cada celda, la temperatura y el voltaje del módulo de la batería, la corriente del circuito en serie, la resistencia de aislamiento y otros parámetros.
2) La precisión de la medición de cada parámetro de estado debe cumplir con las disposiciones específicas de la sección "5.2 Requisitos de Medición" de la norma GB/T 34131-2017 "Especificación Técnica para el Sistema de Gestión de Baterías de Iones de Litio para Centrales Eléctricas de Almacenamiento de Energía Electroquímica". 3) Estimar el estado de carga (SOC), la energía de carga y descarga (Wh), la corriente máxima de carga, la corriente máxima de descarga y otros parámetros de estado de la batería, con capacidad de retención de energía en estado apagado y la posibilidad de cargar datos al sistema de monitorización. La precisión de la medición de cada parámetro de estado debe cumplir con los requisitos específicos de la sección "5.3 Requisitos de Cálculo" de la norma GB/T 34131-2017 "Especificación Técnica para el Sistema de Gestión de Baterías de Iones de Litio para Centrales Eléctricas de Almacenamiento de Energía Electroquímica".
4) Lograr el equilibrio de carga entre celdas, que se realiza mediante un circuito de control de equilibrio.
5) Los circuitos de detección de voltaje y temperatura, control de equilibrio y estimación de estado del BMS están completamente aislados eléctricamente de la fuente de alimentación de control y del bus CAN. El nivel de aislamiento de la fuente de alimentación de control y la comunicación del bus CAN está garantizado a 2500 V, lo que garantiza la conexión en serie de las celdas de batería de alto voltaje.
6) El BMS implementa la detección de la resistencia de aislamiento de alto voltaje, lo que requiere el aislamiento eléctrico de los circuitos relacionados y la consideración completa de los efectos del ruido. Se realizan múltiples muestreos y promediación de los datos recopilados para obtener valores de muestra más precisos. 7) El BMS debe ser capaz de estimar con precisión el estado de carga (SOC) del dispositivo de almacenamiento de energía de la batería. El requisito de precisión es ≤5 % cuando el SOC es ≤30 %; ≤5 % cuando el SOC es ≤30 %; ≤5 % cuando el SOC es ≥80 %; y ≤5 % cuando el SOC es ≥80 %. También debe ser capaz de calibrar dinámicamente el valor del SOC y proporcionar una tabla de estimación de precisión del SOC correspondiente.
8) El BMS debe gestionar eficazmente la carga y descarga para garantizar que no se produzcan sobrecargas ni sobredescargas durante el proceso, evitando que la corriente y la temperatura de carga superen los valores permitidos. Durante la carga, el voltaje de carga admisible de la batería debe controlarse dentro del voltaje de carga máximo permitido; durante la descarga, la corriente y el voltaje deben controlarse dentro del voltaje de descarga mínimo permitido. Debe ser capaz de proporcionar señales de temperatura y otras señales de control de la batería al sistema de gestión térmica y ayudarle a controlar y lograr una diferencia de temperatura promedio de 5 °C entre las baterías.
9) El BMS debe implementar estrategias de carga y descarga, lo que requiere monitoreo en tiempo real durante todo el proceso. Al detectar anomalías, debe activar inmediatamente las alarmas y medidas de protección para garantizar la seguridad de la batería. 10) El BMS emplea una función de protección de alarma de tres niveles para equipos de almacenamiento de energía de baterías, con ajustes precisos de los niveles de protección de alarma. Dependiendo del nivel de severidad, se toman medidas como la reducción de potencia, la prohibición de carga y descarga, y la desconexión de los circuitos de la batería para garantizar el funcionamiento seguro, estable y fiable del paquete de baterías.
3.5 Diseño general del sistema de almacenamiento de energía
Con base en el área reservada para el proyecto, este esquema adopta tres módulos prefabricados de almacenamiento de energía: dos módulos de batería y un módulo PCS. La capacidad total instalada es de 2 MWh, dividida en dos ramas de almacenamiento de energía. Cada rama consta de un convertidor de almacenamiento de energía de 250 kW, una batería de almacenamiento de energía de 1 MWh y un sistema de gestión de energía. Las dos ramas de almacenamiento de energía están conectadas respectivamente a las barras colectoras de baja tensión de 400 V de los transformadores n.º 1 y n.º 2 en la sala de distribución.
Diagrama esquemático de la unidad de almacenamiento de energía
El sistema de almacenamiento de energía consta de un sistema de almacenamiento de baterías, un sistema de conversión de potencia (PCS), un sistema de gestión de baterías (BMS) y un sistema de gestión de energía (EMS). El sistema de almacenamiento de baterías se conecta al bus de CA tras la conversión de CC/CA a través del PCS, lo que permite el almacenamiento y la liberación de energía. El PCS controla la carga y descarga del sistema de almacenamiento de baterías: durante la carga, el PCS actúa como rectificador, convirtiendo CA en CC para su almacenamiento en las baterías; durante la descarga, el PCS actúa como inversor, convirtiendo la CC almacenada en CA para apoyar el funcionamiento de las cargas relevantes de la comunidad. El BMS monitoriza el voltaje, la corriente y la temperatura del sistema de almacenamiento de baterías en tiempo real. Al transmitir esta información clave al EMS, este coordina y gestiona el proceso de carga y descarga del sistema de almacenamiento de energía, evitando problemas de sobretensión, subtensión y sobrecorriente, y también gestiona el equilibrio de carga/descarga.
El sistema de almacenamiento de energía se carga y descarga mediante un sistema de software. El sistema puede controlar tanto la cantidad total como desde un solo punto. El sistema de almacenamiento de energía se controla mediante comandos de despacho, y la potencia de salida se puede ajustar según sea necesario dentro del rango operativo nominal del PCS. El sistema se controla mediante un solo botón, y cada unidad de almacenamiento de energía controla su propio subsistema según los requisitos generales del comando. La velocidad de carga y descarga de la batería cumple con las normas nacionales y se puede ajustar en un rango de 0 a 0,5 °C.
3.6 Análisis de la eficiencia del sistema de almacenamiento de energía
El intercambio de energía entre el almacenamiento de la batería y el punto de interfaz de conexión a la red implica dos enlaces principales: el PCS y la línea principal. Durante la carga y la descarga, cada enlace sufre una cierta pérdida de energía. Considerando la pérdida de energía inherente al propio sistema de batería durante la carga y la descarga, la eficiencia general del sistema se ve afectada por tres factores.
Según los estándares industriales existentes y los niveles de fabricación de equipos, la eficiencia general de carga y descarga está determinada por la eficiencia del PCS (97 %), la eficiencia de carga de la batería (90 %) y la pérdida de línea (3 %). La mayoría de las pérdidas (10 %) en los ciclos de carga y descarga de la batería se producen durante la carga. Por lo tanto, por cada 1 Wh de capacidad de almacenamiento de energía, en un solo ciclo de carga-descarga (considerando una DOD del 90 %), se liberan aproximadamente 0,87 Wh (1 x 0,9 x (0,97 x 0,997)) de energía durante el proceso de descarga, mientras que se consumen 1,034 Wh (0,9/(0,9 x 0,97 x 0,997)) durante el proceso de carga.
3.7 Seguridad del Sistema de Almacenamiento de Energía
3.7.1 Seguridad de la Batería
Esta es una batería de fosfato de hierro y litio. Durante la carga, el BMS regula la batería y el entorno de carga para evitar la generación de hidrógeno. Se han instalado una serie de medidas de ventilación en el compartimento de la batería para garantizar que cualquier gas explosivo se monitorice y descargue de forma oportuna. Cada BESS está equipado con un equipo automático de extinción de incendios.
3.7.2 Garantía de Seguridad Operacional
El BMS proporciona una monitorización y gestión integrales de los parámetros operativos de la batería y del sistema de almacenamiento de energía. Monitorea la información recopilada sobre el estado de la batería, el estado operativo del equipo y el estado de la red durante todo el proceso. También diagnostica el estado de la batería y puede reparar automáticamente las baterías con problemas menores, además de generar alarmas y notificar rápidamente a los usuarios sobre condiciones de funcionamiento erróneas o anormales.
3.7.3 Garantía de Seguridad de Equipos Eléctricos
El sistema de almacenamiento de energía cuenta con protección contra sobrecargas de voltaje y corriente en los lados de CC y CA, protección contra cortocircuitos, protección contra sobretemperatura y protección de seguridad de la red. Cuando el voltaje, la fase o la frecuencia de la red son inestables y superan los umbrales establecidos en el equipo, se activará inmediatamente una alarma o se implementará una protección adicional de apagado. 3.7.4 Diseño del Sistema de Protección contra Incendios BESS
Los sistemas automáticos de alarma y extinción de incendios son un elemento crucial para garantizar el funcionamiento seguro de los sistemas de almacenamiento de energía. Deben reaccionar rápidamente ante la detección de una alarma de incendio o humo, protegiendo así la central eléctrica de almacenamiento de energía y minimizando los daños a los equipos y a la propiedad.
El diseño de protección contra incendios del BESS se basa en los siguientes aspectos:
(1) Monitoreo en tiempo real de la temperatura de operación del sistema de baterías, el sistema PCS y el sistema de distribución de energía. Si se produce una anomalía grave de temperatura, se activará una alarma o incluso el sistema dejará de funcionar.
(2) Se seleccionan materiales ignífugos para los equipos, las cajas de baterías, los gabinetes y los cables.
(3) Se seleccionan paneles sándwich de poliuretano metálico ignífugo, con un espesor de 50 mm y una clasificación de resistencia al fuego de al menos 1 hora.
(4) Se instala un sistema de extinción de gas integrado manual/automático dentro del contenedor. El agente extintor es heptafluoropropano (HFC-227ea) y dispositivos de extinción de polvo seco. El gabinete...El heptafluoropropano se instala en el compartimento de la batería y el extintor de polvo seco en el compartimento del PCS.
(5) Todo el sistema adopta un diseño de conexión para extinción de incendios. Cuando el controlador de incendios emite una señal de alarma, el sistema de almacenamiento de energía, la ventilación y los sistemas de disipación de calor dejarán de funcionar para garantizar que el sistema de extinción de incendios pueda extinguir los incendios con normalidad.
3.8 Contenedor
Este proyecto se suministra en contenedores y requiere la integración del sistema. En esta fase se suministran un total de 2 baterías de almacenamiento de energía BESS. El contenedor debe tener una excelente capacidad de mantenimiento y reemplazo para facilitar el mantenimiento, la reparación y el reemplazo del equipo.
3.8.1 Requisitos generales
(1) El grado de protección del contenedor no debe ser inferior a IP54 y debe poseer una resistencia de elevación a plena carga ilimitada durante su vida útil (hasta 25 años).
(2) El contenedor debe estar pintado de manera uniforme. El logotipo en el exterior del contenedor puede pintarse según los requisitos del propietario.
(3) Autoconsumo: El consumo de autoconsumo del equipo durante el funcionamiento del sistema debe ser bajo, garantizando que la potencia máxima de autoconsumo no supere los 15 kW en condiciones extremas de temperatura.
(4) Impermeabilización: La parte superior del contenedor no debe acumular, filtrar ni filtrar agua; los laterales no deben permitir la entrada de lluvia; y la parte inferior no debe filtrar agua.
(5) Aislamiento térmico: Los mamparos y puertas prefabricados deben contar con medidas de aislamiento térmico. En condiciones ambientales donde la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior del contenedor sea de 55 °C, el coeficiente de transferencia de calor debe ser inferior o igual a 1,5 W/(m²·℃). (6) Resistencia a la corrosión: La apariencia, la resistencia mecánica y la resistencia a la corrosión de la cabina prefabricada garantizan que cumpla con los requisitos para 25 años de uso práctico.
(7) Resistencia al fuego: La estructura exterior, los materiales de aislamiento térmico y los materiales decorativos internos y externos de la cabaña prefabricada están fabricados con materiales ignífugos.
(8) Resistencia a la arena: La cabaña prefabricada tiene capacidad para bloquear la arena; en condiciones de ventilación natural, el volumen de entrada de aire fresco es ≥20% y la tasa de bloqueo de arena es ≥99%.
(9) Resistencia a terremotos: En condiciones de transporte y terremotos, la resistencia mecánica de la cabaña prefabricada y su equipo interno cumple con los requisitos, sin deformaciones, anomalías funcionales ni fallos de funcionamiento tras la vibración.
(10) Protección UV: Las propiedades de los materiales, tanto en el interior como en el exterior de la cabaña prefabricada, no se deterioran debido a la radiación ultravioleta y no absorben el calor de los rayos ultravioleta. Convierte la CC almacenada en CA para soportar el funcionamiento de las cargas relevantes dentro de la comunidad. El BMS monitoriza el voltaje, la corriente y la temperatura del almacenamiento de la batería en tiempo real. Al transmitir esta información clave al EMS, este coordina y gestiona el proceso de carga y descarga del sistema de almacenamiento de energía, previniendo problemas de sobretensión, subtensión y sobrecorriente, y también proporciona la gestión del equilibrio de carga/descarga.
3.8.2 Configuración del equipo BESS
(1) Interfaz de instalación de la batería (PACK)
El contenedor está equipado con componentes preintegrados para el montaje en el bastidor de la batería, lo que garantiza una conexión fiable entre el bastidor y los componentes preintegrados en la placa base del contenedor.
(2) Caja de distribución
La caja de distribución suministra alimentación de CA a los equipos eléctricos de CA interiores y es responsable de la distribución de la alimentación de CA para el aire acondicionado, la iluminación, la protección contra incendios, las luces de emergencia y las tomas de corriente internas y externas de la sala de baterías.
(3) Sistema de control de temperatura
El contenedor debe contar con medidas eficaces para regular y controlar la temperatura ambiente dentro del compartimento. Estas medidas deben minimizar el consumo de energía para garantizar la máxima capacidad de suministro de energía del contenedor. El aire acondicionado debe funcionar de forma continua las 24 horas del día, los 7 días de la semana, con una vida útil mínima de 5 años.
(4) Sistema de Monitoreo
El contenedor está equipado con videovigilancia y alarma magnética en la puerta. El equipo de video garantiza una monitorización completa del interior del contenedor, permitiendo la observación en tiempo real de los equipos dentro del mismo. Si alguien intenta abrir la puerta del compartimento por la fuerza, el sensor magnético de la puerta genera una señal de alarma de peligro, que se transmite al sistema de monitoreo mediante comunicación remota Ethernet. Esta función de alarma debe poder ser desactivada por el usuario.
(5) Sensores de Humo y Temperatura
El compartimento está equipado con dispositivos de seguridad, como sensores de humo, temperatura y humedad. Los sensores de humo y temperatura y humedad deben estar interconectados eléctricamente con el sistema.Interruptor de control. Si se detecta una falla, se debe notificar al usuario mediante alarmas sonoras y visuales, y comunicación remota. Al mismo tiempo, se debe apagar el sistema de batería de litio en funcionamiento.
Dependiendo de la disposición del contenedor, algunos contenedores están equipados con un sistema de monitoreo ambiental dinámico, que recopila información de protección contra incendios e información de los sensores de temperatura y humedad de este compartimento y de los compartimentos adyacentes. El sistema de monitoreo ambiental dinámico está conectado a la pantalla del sistema de control auxiliar inteligente en el compartimento de control principal mediante un cable de par trenzado blindado de categoría 5.
(6) Iluminación del compartimento
El compartimento está equipado con iluminación y alumbrado de emergencia. Las lámparas tienen funciones a prueba de explosiones. El contenedor cuenta con un sistema de iluminación de emergencia. En caso de corte de energía, las luces de emergencia se activan inmediatamente. 3.8.3 Sistema eléctrico del contenedor de almacenamiento de energía
(1) Interruptores y tomas de control
Hay un interruptor de control de iluminación junto a la puerta del contenedor y una toma de corriente de cinco clavijas en el interior. No se permite el suministro de energía hasta que se conecte el cable de tierra de la toma trifásica (es decir, los conectores de las líneas L y N no se pueden insertar en la toma sin conectar el cable de tierra). Las tomas de corriente se conectan a la caja de distribución con disyuntores independientes para protección contra cortocircuitos, sobrecargas y selectiva.
(2) Cables y cableado
Los terminales de cableado de los diferentes circuitos de alimentación en la caja de distribución deben usar diferentes colores de identificación (es decir, se usan terminales de cableado de color para identificar los diferentes circuitos de alimentación); todos los cables del sistema de alimentación deben usar cables ignífugos con aislamiento de polietileno reticulado y marcados con diferentes colores. Los cables tienen capas de aislamiento y cubierta independientes, y su temperatura de funcionamiento admisible a largo plazo no es inferior a 90 °C. La tensión soportada de aislamiento nominal de los cables es un nivel superior a la tensión real. La sección transversal del neutro y del cable de tierra no debe ser inferior a la del cable de fase, y la sección transversal mínima del cable de fase no debe ser inferior a 4 mm². El rendimiento técnico, la identificación, la seguridad y los métodos de cableado de la caja de distribución deben cumplir con los requisitos de las cláusulas más estrictas de las normas nacionales.
3.8.4 Puesta a Tierra y Protección contra Rayos
Los puntos de fijación del contenedor están conectados de forma fiable a los conductores no funcionales de todo el contenedor. Además, el contenedor dispone de cuatro puntos de puesta a tierra que cumplen con las normas de energía más estrictas. Estos puntos de puesta a tierra forman una conexión equipotencial fiable con los conductores no funcionales de todo el contenedor.
Un sistema de protección contra rayos fiable y de alta calidad está instalado en la parte superior del contenedor. Este sistema se conecta a la red de puesta a tierra en cuatro puntos diferentes mediante acero plano o redondo de puesta a tierra.
3.8.5 Instalación del Contenedor de Almacenamiento de Energía
El contenedor dispone de interfaces de montaje y fijación con pernos. No debe haber espacio entre el fondo del contenedor y las columnas del muelle después de su colocación. 3.8.6 Cables
(1) Selección de cables: Los cables de alimentación de baja tensión deben ser cables con núcleo de cobre ignífugo; los cables de alimentación de alta tensión deben ser cables blindados ignífugos; los cables de control que entran al sistema de comunicación y monitorización deben ser cables blindados; los cables de comunicación deben ser cables de par trenzado blindados o cables de fibra óptica.
(2) Tendido de cables: El diseño y el tendido de los cables deben cumplir con los requisitos de la norma GB50217-2007 "Código para el Diseño de Cables de Ingeniería Eléctrica". Cuando se dispongan cables de diferentes tipos horizontalmente y cruzados, el espaciamiento debe cumplir con los requisitos de la norma.
(3) Protección contra incendios de cables: Se deben tomar medidas para evitar el incendio y la propagación de llamas en los cables; todos los conductos para cables, aberturas en las paredes y orificios para cables en la parte inferior de los cuadros de distribución y los paneles de control y protección deben estar sellados. Se instalarán tabiques ignífugos en las conexiones de la zanja de cables entre los diferentes niveles de tensión de los dispositivos de distribución eléctrica y entre las diferentes secciones de estos. Se aplicará un revestimiento ignífugo a menos de 1,5 metros a ambos lados de los tabiques ignífugos en la zanja de cables. Tras el tendido de los cables a través de las tuberías y las paredes, ambos extremos de las tuberías se sellarán con materiales ignífugos e impermeables.
4. Sección eléctrica
4.1 Diagrama de cableado eléctrico principal
El sistema de conversión de potencia (SCP) es un componente clave para la conversión de CA/CC en el sistema de almacenamiento de energía. En función de los requisitos específicos de este proyecto, se seleccionó un inversor string de 250 kW. Cada sistema de almacenamiento de energía de 250 kW/1 MWh consta de cuatro módulos de 62,5 kW conectados en paralelo.l. La salida de CA se combina y se conecta al lado de la barra colectora de baja tensión del transformador. El diagrama esquemático principal se muestra en la figura a continuación.
Diagrama esquemático
4.2 Disposición del Equipo Eléctrico
Considerando factores como la seguridad, la construcción, la operación, el mantenimiento y el uso del terreno, y en conjunto con el esquema de distribución del paquete de baterías, el sistema de almacenamiento de energía está diseñado con dos unidades de almacenamiento de energía y una unidad de conversión de energía.
4.3 Protección contra rayos y puesta a tierra
4.3.1 Protección contra rayos
Se instalan protectores contra sobretensiones tanto en la entrada del PCS como en el lado de CC para proteger contra sobretensiones causadas por rayos indirectos y directos u otras sobretensiones transitorias.
La estación de almacenamiento de energía consta de tres unidades de contenedores sin equipo eléctrico exterior. De acuerdo con la norma GB50057-2010 "Código para el Diseño de Protección contra Rayos en Edificios", Sección 5.3.7, se cumplen los requisitos de diseño para edificios de protección contra rayos de Clase II.
La puesta a tierra de protección consiste principalmente en la puesta a tierra de seguridad de la carcasa de la unidad de contenedor. Esto crea una buena conexión conductora entre las partes metálicas del sistema que normalmente no reciben energía y la tierra, protegiendo así la seguridad de los equipos y del personal. El armario de almacenamiento de energía cuenta con un punto de puesta a tierra externo y una barra colectora de puesta a tierra instalada en el interior del contenedor. La puesta a tierra de la protección contra rayos, como parte de las medidas de protección, sirve para desviar las sobretensiones a través del pararrayos hacia tierra. La protección contra rayos para equipos eléctricos consiste principalmente en conectar un extremo del pararrayos al equipo protegido y el otro extremo al dispositivo de puesta a tierra. Cuando se produce un impacto directo de rayo, el pararrayos desvía la sobretensión resultante hacia sí mismo, y la corriente de sobretensión entra a tierra a través de su conductor de bajada y dispositivo de puesta a tierra, evitando así daños al equipo eléctrico o poniendo en peligro la seguridad personal. En este esquema, se instalan pararrayos de CA y CC dentro del contenedor de almacenamiento de energía, y su estado de fallo es monitorizado por el sistema de gestión de energía.
4.3.2 Puesta a tierra
Según la norma (DL/T621-1997) "Puesta a tierra de instalaciones eléctricas de CA", todas las carcasas de equipos eléctricos y otros componentes metálicos que puedan energizarse en caso de accidente deben estar conectados a tierra de forma fiable. Los requisitos específicos son los siguientes:
(1) Todos los soportes de los paquetes de baterías están conectados directamente a la red de tierra para evitar la acumulación de electricidad estática y proporcionar una conexión a tierra de protección para todas las partes conductoras del equipo. Todas las carcasas de los equipos están conectadas a la red de tierra principal mediante cables de tierra.
(2) La conexión a tierra de protección, la conexión a tierra de trabajo y la conexión a tierra de protección contra sobretensiones utilizan la misma red de tierra. Esta red de tierra adopta un método de red de tierra compuesta artificial. La red de tierra principal de la central de almacenamiento de energía consta principalmente de electrodos de tierra horizontales, complementados con un número adecuado de electrodos de tierra verticales, formando una red de tierra compuesta. Se recomienda acero plano galvanizado para la red de tierra principal.
4.4 Tendido de cables
Los cables se tejen mediante conductos o bandejas portacables. Los requisitos de protección contra incendios y retardancia de llama de los cables se implementan de acuerdo con la norma nacional GB50217.
4.5 Alimentación e Iluminación de la Estación
4.5.1 Conexión de la Alimentación y Cableado de la Estación
La alimentación e iluminación de la estación de almacenamiento de energía (220 V CA) se suministrarán a través de la red eléctrica municipal.
4.5.2 Disposición y Selección de Equipos de los Dispositivos de Distribución de Energía de la Estación
La estación se alimenta a 220 V CA y todos los interruptores de potencia se encuentran en el compartimento del inversor de almacenamiento de energía. Los disyuntores de la caja de distribución son de marcas de alta calidad. El principio de alimentación es el siguiente:
Diagrama esquemático de la fuente de alimentación
4.5.3 Iluminación del Área de la Estación
De acuerdo con el "Reglamento Técnico para el Diseño de Iluminación de Centrales Térmicas y Subestaciones" DLGJ56-95, se instalan proyectores en el área de la estación de almacenamiento de energía, y la fuente de alimentación se conecta desde la caja de distribución de iluminación de la estación.
4.5.4 Iluminación Interior del Contenedor
El sistema de iluminación de la unidad de almacenamiento de energía consta de iluminación normal y de emergencia. La iluminación normal dentro del contenedor se alimenta de la red eléctrica, y la iluminación de emergencia cuenta con su propia batería para la señalización de evacuación.
Se utilizan luminarias LED uniformemente para la iluminación normal y de emergencia dentro del contenedor. Se instalan luces indicadoras de paso de seguridad e iluminación de evacuación en las puertas de mantenimiento a ambos lados. La iluminancia en cada área cumple con los requisitos del "Reglamento Técnico para el Diseño de Iluminación de Centrales Térmicas y Subestaciones".
4.6. Protección Eléctrica de la Unidad de Almacenamiento de Energía
El lado de CC de la estación de almacenamiento de energía puede no requerir dispositivos de protección separados; La protección del lado de CC puede implementarse mediante el sistema de conversión de energía (PCS) y el sistema de gestión de baterías (BMS). La configuración de la protección del lado de CC debe cumplir los siguientes requisitos:
4.6.1 Configuración de la protección de la unidad de almacenamiento de energía
La protección de la unidad de almacenamiento de energía se implementa principalmente mediante el sistema de gestión de baterías (BMS). El BMS debe supervisar exhaustivamente el estado operativo de la batería, incluyendo el voltaje, la corriente, la temperatura y el estado de carga de las celdas/módulos individuales y del sistema de baterías, y emitir alarmas en caso de accidente. El BMS debe proteger de forma fiable el paquete de baterías y contar con funciones como protección contra sobretensión, subtensión, sobrecorriente, sobretemperatura y monitorización del aislamiento de CC.
4.6.2 Configuración de la protección de la unidad de conexión de CC
La unidad de conexión de CC se refiere a la conexión entre el paquete de baterías y el PCS, que incluye principalmente cables de CC e interruptores automáticos de CC (seccionadores). Se debe instalar un interruptor automático en el lado de salida de la batería, y se puede instalar un seccionador en el lado de CC del PCS. La protección de esta sección no se configura de forma independiente. Se logra principalmente mediante la protección de la unidad de almacenamiento de energía, que activa el disyuntor en el lado de salida de la batería.
5. Sección del Sistema Secundario
5.1 Sistema de Gestión de Energía EMS
5.1.1 Principios de Diseño
(1) La estación de almacenamiento de energía está diseñada según el modo de "operación desatendida, supervisión humana".
(2) El control secundario de la estación de almacenamiento de energía adopta un sistema de monitorización informática.
(3) El sistema de automatización integrado adopta una estructura de sistema abierta, jerárquica y distribuida.
5.1.2 Introducción del Sistema
El Sistema de Gestión de Energía (EMS), basado en los requisitos del sistema y el modo de funcionamiento de la central de almacenamiento de energía, realiza la monitorización y regulación automáticas en tiempo real de equipos eléctricos, como la central y el sistema de control de suministro de energía. También integra el PCS de almacenamiento de energía y el software de monitorización de la batería en el sistema inteligente de control y despacho, proporcionando funciones de monitorización para la propia batería y el PCS. La plataforma de monitorización de almacenamiento de energía en baterías se utiliza para monitorizar y controlar el sistema de almacenamiento de energía en baterías, coordinar su operación y acceso, y realizar su aplicación. Además de las tres funciones remotas convencionales (telemetría, telecontrol y teleindicación), el sistema de monitorización de almacenamiento de energía cuenta con diversos modos de aplicación según las diferentes necesidades de control, como la reducción de picos y el llenado de valles.
El sistema de monitorización de almacenamiento de energía en baterías adopta un esquema de control jerárquico y distribuido, que generalmente incluye tres partes principales: la capa de monitorización, la capa de control y la capa de monitorización local. La capa de monitorización se encarga principalmente de la gestión de la comunicación, la adquisición y el procesamiento de datos, y la gestión de la operación. La capa de control coordinado completa las funciones de control coordinado a nivel de sistema y envía comandos de control de potencia al controlador local para controlar la potencia de cada inversor. La capa de monitorización local consta de un sistema de monitorización y control local que monitoriza el estado en tiempo real del PCS, las baterías y el sistema de distribución de energía, y envía rápidamente comandos de control de nivel superior a cada unidad de control.
5.1.2.1 Descripción funcional
(1) Adquisición de datos en tiempo real
a) Datos del BMS: Los datos de la batería en tiempo real se recopilan mediante un bus CAN. El BMS carga los datos de cada celda de la batería en paquetes al EMS. El EMS descomprime los datos y los almacena en la base de datos. El sistema analiza el estado del voltaje de la celda de la batería en tiempo real, proporciona una alerta temprana sobre la vida útil de la batería y toma las medidas correspondientes.Medidas para reducir la degradación de la batería.
b) Datos PCS: Los datos PCS se recopilan según el protocolo de comunicación PCS. Los datos recopilados incluyen voltaje, corriente y potencia en el lado de CC; potencia activa, potencia reactiva, voltaje trifásico, corriente trifásica, frecuencia, factor de potencia, estado de funcionamiento, eficiencia de conversión, información de alarmas y fallos, y otra información común en el lado de CA, así como energía de entrada diaria, energía de salida diaria, energía de entrada acumulada y energía de salida acumulada.
c) Datos del interruptor: El interruptor del relé está conectado a la señal de contacto de la puerta. Tanto en el estado abierto como cerrado de la puerta, el relé monocanal convierte la señal eléctrica en una señal digital y luego la transmite al EMS a través de RS485 para notificaciones de alarmas y advertencias.
d) Datos ambientales: Los datos del sensor de temperatura y humedad o del sensor de temperatura de barras colectoras inalámbrico se recopilan a través de RS485.
6. Obras de ingeniería civil
6.1 Descripción general
6.1.1 Descripción general del emplazamiento
El proyecto se ubica en xxxx. El terreno se encuentra a 50 metros a la izquierda de la entrada de la puerta sur (4,2 m de ancho, 3,5 m de alto) (la cimentación es de tierra firme). Se accede por una carretera (2,5 m de ancho, con una zona de césped de 2,7 m de ancho). El área circundante, fuera de la valla, está compuesta por árboles y pastizales.
6.2 Disposición general y transporte
6.2.1 Planificación general
Este plan de proyecto se diseñó con base en los principios de seguridad científica, protección ambiental y conservación del suelo, optimizando al máximo el plazo de construcción del cliente. El sistema de almacenamiento de energía adopta un diseño modular estándar, integrado en tres cabinas prefabricadas, dispuestas uniformemente para facilitar la instalación, el transporte, el mantenimiento y la expansión del sistema.
6.2.2 Disposición general
Las cabinas prefabricadas están dispuestas a ambos lados del terreno. La cabina del sistema de almacenamiento de energía (SCE) se ubica más cerca de la sala de distribución de energía para facilitar la conexión de las líneas a dicha sala.
6.2.3 Disposición Vertical
El drenaje del emplazamiento se realizará mediante zanjas de hormigón construidas alrededor del sistema de almacenamiento de energía, cerca de los muros de corte, conectadas a un sumidero central.
6.2.4 Transporte
El emplazamiento se encuentra a 50 m a la izquierda de la entrada de la puerta sur (4,2 m de ancho, 3,5 m de alto) (la cimentación es de tierra firme) y se accede a él por una carretera (2,5 m de ancho, con una zona de césped de 2,7 m de ancho). Se prevé utilizar una grúa para elevar las cabañas prefabricadas hasta la ubicación designada (los cálculos preliminares indican que se requiere una grúa de 35 toneladas para el izado in situ).
6.2.5 Superficie del Emplazamiento
El sistema de almacenamiento de energía está construido sobre una cimentación de hormigón, con tierra firme debajo. La superficie total abarca aproximadamente 200 m².
6.3 Edificios y Estructuras de la Central de Almacenamiento de Energía
6.3.1 Sección de Construcción
Todos los equipos de este proyecto están integrados en cabinas prefabricadas con una vida útil de 25 años; no se construirán nuevas edificaciones.
6.3.2 Sección Estructural
(1) Cimentación de la Cabina Prefabricada
La cimentación se realizará mediante una losa de hormigón armado según las normas de diseño de construcción. Hormigón de grado de resistencia C35 y varillas de refuerzo de grado HRB400.
(2) Cimentación del Muro de Contención
La cimentación del muro de contención se realizará mediante una tira de hormigón armado.
(3) Tratamiento de la Cimentación
La construcción se realizará por secciones según el plano de construcción. La densidad de compactación se comprobará según las especificaciones o los requisitos de diseño. El siguiente paso solo podrá continuar una vez cumplidos los requisitos. Se instalarán pilotes C30 perforados y cementados con un diámetro de 600 mm bajo la losa de cimentación. Los pilotes se dispondrán dispersamente para controlar el asentamiento. La longitud efectiva de los pilotes es de aproximadamente 10-20 m, con un total de unos 50 pilotes.
6.4 Calefacción y ventilación
Este proyecto se ubica en una zona sin calefacción, por lo que no se ha diseñado un sistema de calefacción central. Para los compartimentos que requieren control de temperatura y humedad tanto en invierno como en verano, se han instalado sistemas de aire acondicionado y ventilación.
Cada compartimento de baterías cuenta con su propio sistema de aire acondicionado independiente.
6.5 Suministro de agua y drenaje
Para evitar filtraciones de agua en el foso durante la lluvia o la nieve, lo que podría provocar la corrosión de los equipos, se requiere construir un muro de hormigón de 300 mm de ancho y 1300 mm de alto a lo largo del perímetro del foso de cimentación. Un conducto para cables de 100 mm de diámetro y 2 mm de espesor se empotra en la parte superior, con extremos acampanados. Una vez instalado el cable, el conducto debe sellarse con algodón impregnado en aceite u otro material ignífugo. Tanto las superficies interiores como las exteriores deben recubrirse con una capa impermeabilizante de mortero de cemento en proporción 1:2,5, de 20 mm de espesor, garantizando que el mortero esté completo y sin huecos. Se instala una escalera de acero en el muro de contención. Los dos soportes verticales de la escalera son dos barras de acero de grado 3 de Φ22, y los peldaños son barras de acero de grado 2 de Φ14 con una separación de 200 mm. Se instala un canal de recogida de agua en la parte inferior y se conecta.d a una tubería de drenaje preempotrada.
7 Protección contra incendios
7.1 Principios de diseño de protección contra incendios
El diseño de protección contra incendios de este proyecto deberá cumplir con la Ley de Protección contra Incendios de la República Popular China y las políticas y regulaciones nacionales pertinentes. Implementará la política de protección contra incendios de "prevenir primero, combinando prevención y extinción de incendios", con el objetivo de lograr la autoprotección y el autorrescate, prevenir y reducir los riesgos de incendio y garantizar la seguridad personal y de los bienes. Se adoptarán diversas medidas eficaces de protección contra incendios que cumplan con los requisitos de los diferentes edificios e instalaciones, utilizando tecnologías de protección contra incendios avanzadas, razonables, económicas y fiables. En el diseño de la distribución, el diseño del proceso y la selección de materiales, se deberán cumplir estrictamente las normas, regulaciones y especificaciones de seguridad contra incendios pertinentes.
7.2 Especificaciones de construcción
El equipo principal de este proyecto consta de baterías y un sistema PCS. La clasificación de riesgo de incendio y la clasificación de resistencia al fuego del edificio para este proyecto deben cumplir estrictamente con las normas GB51048-2014 "Código de Diseño para Centrales Eléctricas de Almacenamiento de Energía Electroquímica" y GB50016-2014 "Código para el Diseño de Protección contra Incendios de Edificios".
El Artículo 11.1.3 de GB51048-2014 "Código de Diseño para Centrales Eléctricas de Almacenamiento de Energía Electroquímica" estipula que la clasificación de riesgo de incendio de los equipos de baterías de iones de litio para exteriores es de Clase E (la Clase E se refiere a materiales no combustibles), lo cual es coherente con el Artículo 6.3 de Q/GDW 11265-2014 "Reglamento Técnico para el Diseño de Centrales Eléctricas de Almacenamiento de Energía con Baterías".
7.3 Protección contra Incendios de las Baterías
Las medidas de protección contra incendios para las baterías dentro del contenedor utilizan principalmente un sistema automático de extinción de incendios de heptafluoropropano. Las líneas eléctricas de protección contra incendios están ocultas dentro de estructuras no combustibles o protegidas por conductos metálicos, y todos los cables son ignífugos. Las medidas de protección contra incendios para cables incluyen sellado, bloqueo y aislamiento. Se utilizan materiales de sellado resistentes al fuego para sellar herméticamente las entradas y salidas de cables en dispositivos de distribución y zanjas para cables.
El sistema automático de extinción de incendios con heptafluoropropano es un dispositivo inteligente y moderno que integra extinción de incendios con gas, control automático y detección de incendios. Cumple con los requisitos de las normas DBJ15-23-1999 "Especificación de Diseño para Sistemas de Extinción de Incendios con Agente Limpio de Heptafluoropropano (HFC-227ea)" e ISO14520-9 "Sistemas de Extinción de Incendios con Gas - Propiedades Físicas y Diseño del Sistema". Este sistema se caracteriza por su diseño avanzado, rendimiento fiable, fácil manejo y excelente protección ambiental.
El sistema de protección contra incendios consta de un controlador de alarma/panel de control de extinción de incendios por gas, detectores de humo, detectores de calor, alarmas sonoras y luminosas, timbres de alarma, luces indicadoras de descarga, botones manuales de arranque/parada de emergencia, dispositivos de extinción para el armario de equipos (incluidos cilindros de almacenamiento de agente extintor, dispositivos de accionamiento electromagnético y dispositivos de señal de presión), accesorios para el armario de equipos (boquillas, mangueras de alta presión) y dispositivos de extinción para el armario de suministro de energía (incluidos cilindros de almacenamiento de agente extintor, dispositivos de accionamiento electromagnético y dispositivos de señal de presión).
Este proyecto se basa en el uso eficiente del espacio del contenedor, por lo que se adoptó un diseño especial:
(1) Según la disposición del equipo dentro del contenedor, el método de extinción utiliza un sistema de extinción por inundación total. Dentro del tiempo especificado, se pulveriza la cantidad diseñada de heptafluoropropano en el contenedor, asegurando que se llene uniformemente.
(2) Debido a la altura limitada dentro del contenedor, el armario de gas heptafluoropropano se fija directamente en el interior.
(3) El método de activación utiliza una válvula electromagnética. Este dispositivo debe retirarse durante el transporte y solo puede instalarse una vez que el contenedor se haya fijado en su posición, se haya completado la puesta en servicio y se haya puesto en funcionamiento normal.
7.4 Protección eléctrica contra incendios
El compartimento del PCS está equipado con detectores de humo y calor, y se han colocado extintores portátiles en la entrada del compartimento.
Iluminación de emergencia: Se han instalado pasillos de seguridad dentro del contenedor y señales de evacuación con indicadores luminosos en las entradas y salidas del contenedor.
7.5 Sistema de alarma y control de incendios
El sistema de alarma y control de enlace está diseñado de acuerdo con los requisitos pertinentes de la norma GB500116-2013 "Código para el diseño de sistemas automáticos de alarma contra incendios".
El sistema automático de alarma contra incendios instalado en el contenedor incluye un controlador de alarma contra incendios, detectores, módulos de control, módulos de señal y botones de alarma manuales. Supervisa las señales de alarma contra incendios en todas las áreas del sistema y puede implementar el control automático de enlace de cada unidad de almacenamiento de energía segúnCumple con los requisitos de protección contra incendios. El controlador de alarma contra incendios cuenta con indicadores que indican el estado operativo del equipo controlado y botones de operación manual.
Se seleccionan detectores de humo y calor, y se instalan botones de alarma manuales, así como alarmas sonoras y luminosas. Al activarse un detector o un botón de alarma manual, el controlador de alarma contra incendios emite una señal de alarma audible y visual, muestra la dirección del punto de alarma e imprime la hora y la dirección de la alarma, además de otra información relevante. La alimentación normal del controlador de alarma contra incendios es de 220 V CA.
8 Protección Ambiental y Seguridad de la Producción
8.1 Protección Ambiental
8.1.1 Campos Electromagnéticos
(1) Normas de campo electromagnético que sigue la central eléctrica de almacenamiento de energía
El límite para la intensidad del campo electromagnético de alta frecuencia (0,1–500 MHz) se toma de los valores más seguros establecidos en la "Norma de Salud Ambiental de Ondas Electromagnéticas" GB9175-88, la "Norma de Protección contra la Radiación Electromagnética" GB8702-88, los "Métodos y Normas para la Evaluación del Impacto Ambiental de la Radiación Electromagnética" HJ/T10.3-1996 y las "Especificaciones Técnicas para la Evaluación del Impacto Ambiental de la Radiación Electromagnética en Proyectos de Transmisión y Transformación de Ultra Alta Tensión de 500 kV" HJ/T24-1998: <5 V/m.
Para campos electromagnéticos de frecuencia industrial (50 Hz), según las "Especificaciones Técnicas para la Evaluación del Impacto Ambiental de la Radiación Electromagnética en Proyectos de Transmisión y Transformación de Ultra Alta Tensión de 500 kV" HJ/T24-1998, la intensidad del campo de frecuencia industrial es <4 kV/m y la intensidad de inducción del campo magnético es <0,1 mT. El estándar de interferencias de radio, según las "Especificaciones Técnicas para la Evaluación del Impacto Ambiental de la Radiación Electromagnética en Proyectos de Transmisión y Transformación de Ultra Alta Tensión de 500 kV" HJ/T24-1998, no supera los 55 dB(μV/m) en condiciones climáticas despejadas a una frecuencia de prueba de 0,5 MHz.
8.1.2 Ruido
Este proyecto controla estrictamente los niveles de ruido durante la selección de equipos. Todos los equipos de ventilación y refrigeración utilizan ventiladores de bajo ruido para garantizar que el nivel de ruido a menos de 1 metro del recinto, durante su funcionamiento normal, sea inferior a 70 decibelios.
8.1.3 Emisiones Contaminantes
Las emisiones contaminantes incluyen la descarga de aguas residuales y la descarga de residuos sólidos.
Durante la construcción, las aguas residuales se componen principalmente de aguas residuales de la construcción y aguas residuales domésticas generadas por el personal de construcción. Las aguas residuales de la construcción deben descargarse de forma ordenada, de acuerdo con el diseño de la organización de la construcción; dado que este proyecto se encuentra junto a la subestación, las aguas residuales domésticas se descargarán utilizando las instalaciones de la subestación.
Los residuos sólidos durante la construcción se componen principalmente de residuos de la construcción y residuos domésticos. Es necesario retirar y eliminar los residuos a medida que se generan para evitar que sean arrastrados por el viento y contaminen el entorno circundante. 8.2 Seguridad Laboral
8.2.1 Análisis de los Principales Factores de Riesgo
(1) Análisis de los Factores de Riesgo Durante la Construcción
Durante la construcción de este proyecto de almacenamiento de energía, los tipos de trabajo con mayor probabilidad de causar accidentes de seguridad son: trabajos en altura, operaciones de transporte y elevación, y trabajos eléctricos. Los factores de riesgo asociados con estos tres tipos de trabajo se identifican a continuación.
① Los posibles factores de riesgo en trabajos en altura incluyen:
Medidas de protección inadecuadas, trabajo con vientos fuertes y caída de equipos.
② Los posibles factores de riesgo en operaciones de transporte y elevación incluyen:
Operación no autorizada, cables de elevación rotos, sobrecarga, estabilizadores desequilibrados, ángulo de elevación excesivo, operaciones cruzadas, ganchos rotos, ganchos mal asegurados, errores operativos, interruptores de límite defectuosos, comandos incorrectos y elevación con vientos fuertes.
③ Los posibles factores de riesgo en trabajos eléctricos incluyen:
Falta de protección contra fugas, operación no autorizada, fugas en equipos, arco eléctrico, soldadura sin equipo de protección,
varias máquinas conectadas a un interruptor, cableado dañado, falta de medidas de protección, aislamiento de cables dañado, suministro de energía incompatible y descarga de rayos durante tormentas eléctricas.
8.2.2 Principales Medidas Preventivas
(1) Medidas de Diseño para la Prevención de Incendios
Una vez finalizada y puesta en funcionamiento la central de almacenamiento de energía, el riesgo de incendio se debe principalmente a la posibilidad de incendio y posibles riesgos de explosión de las baterías y otros materiales inflamables. Para reducir el riesgo, se deben adoptar las siguientes medidas en el diseño:
① La separación mínima entre los módulos prefabricados en este proyecto no debe ser inferior a las disposiciones del "Código de Diseño de Protección contra Incendios para Centrales Térmicas y Subestaciones" (GB 50229-2006) y el "Código para el Diseño de Protección contra Incendios de Edificios" (GB 50016-2014) vigentes, manteniendo una distancia de seguridad al fuego.
② Materiales peligrosos y llamasLos materiales inflamables y explosivos deben almacenarse en cantidades limitadas, sin exceder los límites, y no deben mezclarse con otros artículos. Deben almacenarse en almacenes específicos.
(2) Medidas preventivas durante la construcción
Durante la construcción de la central eléctrica de almacenamiento de energía, los principales peligros incluyen descargas eléctricas, lesiones mecánicas, quemaduras, ruido, caída de objetos, derrumbe de fosos de cimentación, altas temperaturas y bajas temperaturas. Para garantizar la salud y la seguridad del personal y una producción segura, se debe identificar claramente a la persona responsable de los accidentes durante la construcción, se deben implementar diversas medidas de seguridad en la construcción y se deben cumplir estrictamente los requisitos técnicos de seguridad en la construcción.
8.2.3 Factores de seguridad ocupacional
(1) Medidas de seguridad personal
La disposición del equipo de distribución de energía de la central eléctrica de almacenamiento de energía debe cumplir con los procedimientos de seguridad laboral pertinentes.
(2) Medidas de seguridad contra descargas eléctricas
Para cumplir con los requisitos de seguridad del personal y los equipos durante la operación, el diseño de la central eléctrica de almacenamiento de energía debe cumplir con las distancias de seguridad de los diversos equipos eléctricos. Las envolventes de los cuadros eléctricos deben estar conectadas a tierra de forma fiable. Para garantizar un funcionamiento seguro, los equipos eléctricos de alta tensión deben estar equipados con dispositivos de enclavamiento anti-mal funcionamiento, los cuales no deben retirarse de servicio arbitrariamente.
(3) Valores de intensidad del campo electromagnético y medidas de protección del personal
La central eléctrica de almacenamiento de energía deberá cumplir con las normas ambientales de salud sobre ondas electromagnéticas, y los valores de intensidad del campo electromagnético deberán ser inferiores a los límites establecidos por las normas nacionales de exposición ocupacional y pública.
9 Condiciones de construcción y plan de transporte de equipos pesados
9.1 Plan de construcción principal
9.1.1 Construcción de la cimentación
La cimentación de este proyecto tiene poca profundidad de enterramiento y no se requieren fosos profundos. La fabricación de las varillas de refuerzo debe realizarse según los planos, garantizando el espesor de la capa protectora de la capa inferior y utilizando espaciadores para asegurar la separación entre las capas superior e inferior. Las intersecciones de las varillas de refuerzo deben estar firmemente unidas punto por punto, y cualquier aflojamiento causado por la construcción posterior debe ser re-atado.
La parte sobre rasante se construye con hormigón visto. Se utiliza hormigón comercial y la construcción se realiza según el proceso de hormigón de gran volumen, con un vibrado exhaustivo para evitar defectos superficiales.
9.1.2 Elevación de equipos
(1) Selección de la grúa
La grúa debe seleccionarse con base en una capacidad de elevación que no supere el 90 % de la capacidad nominal máxima de una grúa sobre camión ni el 70 % de la capacidad nominal máxima de una grúa sobre orugas, con un radio de elevación no inferior a 15 m. Los cálculos preliminares indican que se necesita una grúa de 35 toneladas para la elevación.
(2) Plan de elevación
La elevación y el transporte se realizarán por la carretera del lado este del área de la estación. La secuencia de elevación será de norte a sur. Si se utiliza una grúa sobre orugas, el vehículo de transporte de equipos puede estacionarse en la carretera de acceso, y la grúa que transporta la carga puede colocar e instalar el equipo. Se colocarán tablones de madera sobre la superficie de la carretera para su protección. Si se utiliza una grúa móvil, se pueden establecer posiciones de elevación en las zonas norte, central y sur, según la capacidad de elevación de la grúa. Los vehículos de transporte de equipos transportarán el equipo a las posiciones de elevación más convenientes.
