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储能电站主要有直流侧集装箱,交流侧PCS及变压器等设备,布置间距是指在储能系统中,直流侧电池集装箱相互之间,电池箱和PCS升压箱之间,水平和垂直间隔距离。安全间距需要考虑多个因素,包括电池类型、电池容量、电池数量、充放电速率、环境温度等。这个安全间距的确定需要根据具体的电池类型来确定,以确保电池舱之间不会发生热失控、火灾或爆炸等危险情况。
电气设备的布置应确保人员和设备的安全。例如,高压设备应设有安全距离,以防止电击事故。应遵循安全、可靠、适用的原则,便于安装、维护、检修、试验、扩建及改造工作,并满足消防要求。
储能电站内建、构筑物及设备的防火间距应满足《高压配电装置设计规范》(DL/T 5352-2018)规定,考虑安全性要求,当防护间距不满足相关标准要求时,可设置防火墙。
围墙、大门和站内道路应满足消防、吊装、运行、检修的要求,站内道路宜设计成环形,运输道路宽度不宜小于3米,消防道路宽度不宜小于3米,根据行车要求,道路转弯半径不应小于7米。消防车管带一般在 60米 以上,喷水距离为 50米。
户外式储能电站应设置栅栏、围墙等,布置在电源侧、变配电站的储能电站,外墙可作为维护隔离墙。
总平面布置因地制宜,根据站址周边情况及线路方向,合理布置各电压等级配电装置的位置、预制舱的位置。
升压变流系统就地布置时,应充分考虑电池系统、二次设备的布置,缩短距离,同时确保站内电缆布局合理,避免或减少不同电压等级的线路交叉。
设备布局应考虑维护和检修的便利性,例如,留有足够的操作空间,便于工作人员进行检查和维护。
宜充分利用就近的交通、公用设施,并应设置检修场地及放置备品备件、检修工具的场所,以及起吊空间和消防及运输通道。
采取必要措施减少电站占地面积及土石方工程盘,同时应考虑机械化施工的要求,满足预制舱、电气设备的安装、试验、检修起吊、运行巡视以及消防装置所需的空间和通道。
储能电池、PCS(电力转换系统)、变压器、配电设施等采用舱体或机柜集成后户外布置。这种方式是目前最常用的,主要考虑锂电池的安全问题和施工工期。
电池采用预制舱形式,在占地面积有限的情况下,可采用电池舱背靠背布置,并在中间 设置防火墙,形成一组防火分区,在满足防火间距的前提下,减少占地面积,同时也可以采用集装箱堆叠设计减少占地面积。
升压变流系统就地布置,PCS、升压变压器、开关柜均集成在升压变流预制舱内。站用变压器、二次设备等单独设置预制舱。
各设备的防污、防盐雾、防风沙、防湿热、防水、防严寒等性能应与当地环境条件相适应,设备外壳防护等级宜不低于GB/T 4208-2017规定。
户外预制舱式土建工程量小,设备出厂前均已完成,现场直接以预制舱为单元整体吊装,建设工期短,工程造价低。
3.1、电池集装箱
电芯无论是液冷还是风冷,对于集装箱而言,都是风冷,常用的方式是冷风是从集装箱下面进,从上面出风,进风口和出风口一般都设计在集装箱的一侧。
图 1 电池舱液冷系统散热示意图
电池舱进出风口如图1所示,设备布置时,应当考虑电池舱的进、出风口方向,电池舱出风口不得影响电池舱或变流升压一体机等其他设备散热。
3.2、电池舱布局要求
1)电池舱外围设置有防护墙体(镂空透风)或者围栏时,散热面与外围墙间距应不小于 1米,短边非散热面距围墙不小于 0.5米,长边与外围墙间距不小于 3米,见图 2:
图2 电池舱与墙体(镂空)间距要求示意图
(2)电池舱外围设置有防护墙体(实体)时,散热面与外围墙间距应不小于 4米,短边非散热面距围墙不小于 0.5米,长边与外围墙间距不小于 3米,见图3:
图 3 电池舱与墙体(实体)间距要求示意图
图5 电池舱间加装防火墙示意图
《电力储能系统建设运行规范》DB11/T 1893:火灾危险性为甲、乙类的储能系统必须独立设置,且与高层民用建筑、重要公共建筑之间的防火间距不得小于50米,与明火或散发火花地点之间的防火间距不得小于30米,与单、多层民用建筑之间的防火间距不得小于25米。
《预制舱式磷酸铁锂电池储能电站消防技术规范》T/CEC373-2020:电池预制舱应采用单层布置方式。电池预制舱之间的防火间距,长边端部不得小于3米,短边端部不得小于4米。若采用防火墙进行分隔,则防火间距无限制。防火墙的长度和高度应超出预制舱的外轮廓各1米,以确保有效的防火隔离。
锂离子电池预制舱(柜)与站外道路(路边)的距离不应小于3米。屋外电池预制舱(柜)的布置分区内,储能系统的额定能量应控制在50MWh以内,且相邻分区的间距不得小于10米。若间距无法满足要求,则需设置耐火极限不低于4小时的防火墙,并确保防火墙超出设备外轮廓1米,以实现有效的防火隔离。
6.9MW/13.8MWh储能电站设备布置参考图:
储能电站的消防设计至关重要,必须遵循“预防为主,防消结合”的原则。在火灾发生时,首要任务是确保电站运维人员的生命安全,同时尽量减小火灾造成的影响范围和经济损失。针对储能电池的起火特性,电站内部应建立专项消防机制、应急疏散方案等综合保障措施。
(3)电池舱之间距离要求:长边间距不小于 3米,短边间距不小于 4米,如图 4 所示;当加装防火墙时,短边距离防火墙不小于 0.5米,如图 5 所示。图 4 电池舱间布置要求示意图
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