本書是“優選儲能科學技術與工業應用叢書”的一個分冊，本套叢書由中科院物理所李泓研究員牽頭組織，涉及儲能科學技術與應用的多個方面，助力於推動儲能技術的發展和應用。本書的內容特點如下：★儲能繫統集成模式與行業發展★儲能繫統集成技術發展趨勢與面臨的機遇與挑戰★電化學儲能繫統組成與集成設計★電池選型與測試評價★電池管理繫統設計：電池管理繫統功能、硬件繫統開發要點、軟件開發要點、BMS繫統的測試驗證★儲能繫統結構與電氣設計：結構設計、電氣設計、模塊設計、電池簇設計、儲能繫統預制艙設計★電池等

●第1章 概述 1
1.1 能源轉型與儲能的發展 1
1.2 儲能繫統（技術）分類及優缺點 2
1.2.1 物理儲能 2
1.2.2 電化學儲能 5
1.2.3 電氣儲能 8
1.3 儲能繫統集成模式與行業發展 10
1.3.1 儲能繫統集成定義與場景分析 10
1.3.2 儲能繫統集成行業發展現狀 12
1.4 儲能繫統集成技術發展趨勢與面臨的機遇與挑戰 13
1.4.1 儲能繫統集成技術發展趨勢 13
1.4.2 儲能繫統集成面臨的機遇與挑戰 14
參考文獻 15

第2章 電化學儲能繫統組成與集成設計 16
2.1 電化學儲能繫統組成 16
2.2 繫統集成設計的基本原則 17
2.2.1 安全第一設計原則 17
2.2.2 高可靠性原則 21
2.2.3 經濟性原則 22
2.3 儲能繫統應用場景及接入方式 23
2.3.1 發電側儲能繫統 23
2.3.2 電網側儲能繫統 24
2.3.3 用戶側儲能繫統 25
2.3.4 獨立儲能電站 26
2.4 儲能電站總體設計方案 26
2.4.1 儲能電站容量確定 26
2.4.2 儲能電站站址選擇 27
2.4.3 電氣一次繫統 28
2.4.4 電氣二次繫統 33
參考文獻 44

第3章 電池選型與測試評價 45
3.1 電池分類與特點 45
3.1.1 磷酸鐵鋰電池 46
3.1.電池 47
3.1.3 鈦酸鋰電池 48
3.1.4 固態電池 49
3.1.5 其他電池 49
3.2 儲能電池技術要求 50
3.2.1 基本電性能要求 50
3.2.2 壽命要求 55
3.2.3 安全性要求 56
3.2.4 成本要求 58
3.3 電池測試評價方法 59
3.3.1 標準法規體繫概述 59
3.3.2 測試評價方法 60
參考文獻 79

第4章 電池管理繫統設計 82
4.1 電池管理繫統功能 82
4.1.1 電池管理繫統架構 82
4.1.2 電池管理繫統核心功能 86
4.2 硬件繫統開發要點 90
4.2.1 硬件繫統開發概述 90
4.2.2 硬件繫統架構設計 90
4.2.3 可靠性設計 97
4.2.4 關鍵電路設計 99
4.3 軟件開發要點 100
4.3.1 軟件架構設計 100
4.3.2 軟件核心技術 104
4.4 BMS 繫統的測試驗證 108
4.4.1 測試驗證標準體繫介紹 109
4.4.2 BMS 測試驗證階段劃分 109
4.4.3 BMS 測試過程管理 112
4.4.4 BMS 測試驗證工具鏈 115
參考文獻 116

第5章 儲能繫統結構與電氣設計 117
5.1 概述 117
5.2 結構設計117
5.2.1 制造工藝及可裝配性設計117
5.2.2 結構強度設計118
5.2.3 環境適應性設計 120
5.2.4 安全防護設計 121
5.3 電氣設計 122
5.3.1 設計基本原則 122
5.3.2 電氣絕緣設計 123
5.3.3 電連接設計 126
5.3.4 儲能電池側繫統的短路分析 132
5.3.5 電磁兼容性設計 134
5.3.6 控制繫統進線電源接地方式 134
5.3.7 防雷、接地和防靜電防護 135
5.3.8 電氣控制邏輯設計 138
5.3.9 電擊防護重點注意事項 138
5.4 模塊設計 140
5.4.1 電池模塊的設計考慮 140
5.4.2 模塊的電連接設計 141
5.4.3 設計考慮點 142
5.4.4 熱設計 143
5.4.5 高可靠性要求 144
5.5 電池簇設計 144
5.5.1 電池簇總體方案設計 144
5.5.2 電池簇詳細設計 145
5.5.3 電池簇的電連接設計 146
5.6 儲能繫統預制艙設計 147
5.6.1 預制艙設計概述 147
5.6.2 預制艙的結構設計 148
5.6.3 集裝箱的電氣設計 152
參考文獻 154

第6章 電池繫統熱管理設計及仿真分析 155
6.1 熱管理繫統概述 155
6.1.1 熱管理的意義 155
6.1.2 常用儲能熱管理技術路線 157
6.1.3 熱管理繫統介紹 158
6.1.4 熱管理繫統的要素 159
6.2 風冷方案設計 160
6.2.1 冷/熱負荷計算 161
6.2.2 空調選型及布置 162
6.2.3 主風道設計 163
6.2.4 電池繫統散熱方案設計 164
6.2.5 部分工程方案設計 165
6.3 液冷方案設計 167
6.3.1 冷水機組選型 168
6.3.2 液冷板設計 169
6.3.3 液冷管路方案設計 170
6.3.4 冷卻策略制訂 172
6.3.5 仿真模擬 172
6.4 相變冷卻方案 172
6.4.1 相變材料的選擇 173
6.4.2 相變冷卻 173
6.4.3 熱管冷卻 174
6.4.4 復合冷卻 176
6.5 優選的熱管理仿真技術及應用 176
6.5.1 儲能領域中仿真軟件的介紹 176
6.5.2 一維仿真軟件在儲能領域中的應用 178
6.5.3 三維仿真軟件在儲能領域中的應用 179
6.6 儲能電池繫統的熱管理新技術與發展趨勢展望 180
6.6.1 儲能電池繫統的熱管理新技術 180
6.6.2 儲能電池繫統的熱管理發展趨勢 180
參考文獻 181

第7章 升壓變流繫統及成套配電裝置集成關鍵技術 184
7.1 概述 184
7.1.1 升壓變流繫統 185
7.1.2 成套配電裝置 186
7.2 繫統集成總體設計原則 186
7.2.1 升壓變流容量確定 186
7.2.2 升壓變壓器選型 187
7.2.3 PCS 集成形式選擇 187
7.2.4 成套配電裝置選型 188
7.2.5 繫統配電設計 194
7.3 儲能變流器（PCS） 195
7.3.1 PCS 分類 195
7.3.2 PCS 繫統構成 196
7.3.3 PCS 主要功能 197
7.4 變壓器 202
7.4.1 變壓器基本功能和分類 202
7.4.2 變壓器主要特征參數及試驗 203
7.4.3 變壓器空載運行、負載運行及短路試驗 204
7.5 高壓開關櫃 206
7.5.1 高壓開關櫃主要結構 206
7.5.2 高壓開關櫃分類 207
7.5.3 儲能電站常用開關櫃 208
7.5.4 開關櫃主要部件 210
參考文獻 218

第8章 儲能監控與能量管理繫統 219
8.1 總體要求 219
8.1.1 標準性原則 220
8.1.2 一體化設計原則 220
8.1.3 高可靠性原則 220
8.1.4 高安全性原則 221
8.1.5 開放性原則 221
8.1.6 易用性原則 221
8.2 典型繫統架構設計 221
8.2.1 繫統結構 221
8.2.2 網絡結構 223
8.2.3 軟件結構 224
8.2.4 通信接口 225
8.3 繫統安全接入 231
8.3.1 安全防護目標 231
8.3.2 相關的安全法規 231
8.3.3 安全防護總體原則 231
8.3.4 安全分區 233
8.3.5 網絡專用 234
8.3.6 橫向隔離 235
8.3.7 縱向認證 236
8.3.8 綜合防護 237
8.4 監控和數據采集（SCADA）軟件 238
8.4.1 主要功能 238
8.4.2 核心實時數據庫 241
8.4.3 關鍵技術指標 242
8.5 能量管理控制策略 243
8.5.1 調峰 244
8.5.2 一次調頻 244
8.5.3 二次調頻 245
8.5.4 自動電壓控制 247
參考文獻 248

第9章 儲能繫統設計驗證 249
9.1 相關標準法規體繫解析 249
9.1.1 國內相關標準法規體繫 249
9.1.2 國外相關標準法規體繫 250
9.2 模塊測試驗證 251
9.2.1 基礎測試 252
9.2.2 基本性能測試 252
9.2.3 安全性能測試 255
9.3 電池簇測試驗證 258
9.3.1 基礎測試 259
9.3.2 基本性能測試 259
9.3.3 安全性能測試 263
9.4 電池繫統測試驗證 266
9.4.1 外觀尺寸 266
9.4.2 安裝接線及電氣安全 267
9.4.3 功能測試 269
9.4.4 性能測試 270
9.5 並網測試驗證 272
9.5.1 低電壓穿越測試 272
9.5.2 高電壓穿越測試 272
9.5.3 電網適應性測試 273
9.5.4 電能質量測試 273
9.5.5 直流分量測試 273
9.5.6 充放電響應時間測試 273
9.5.7 充放電調節時間測試 274
9.5.8 充放電轉換時間測試 274
9.5.9 額定能量測試 275
9.5.10 額定功率能量轉換效率測試 275
9.5.11 功率控制測試 275
9.5.12 過載能力測試 275
9.5.13 防孤島測試 276
參考文獻 276

第10章 儲能繫統智能制造技術與生產管理 278
10.1 概述 278
10.2 儲能繫統生產制造過程介紹 279
10.2.1 模組結構和生產工藝 279
10.2.2 電池模塊結構和生產工藝 281
10.2.3 高壓箱結構和裝配工藝 283
10.2.4 電池簇結構和裝配工藝 283
10.2.5 儲能集裝箱結構和裝配工藝 284
10.2.6 儲能集裝箱裝配流程介紹 285
10.3 儲能繫統關鍵工藝介紹 285
10.3.1 電芯分選 285
10.3.2 電芯等離子清洗 286
10.3.3 塗膠工藝 287
10.3.4 Busbar 的焊接 289
10.3.5 螺栓擰緊控制 292
10.3.6 氣密檢測工藝 294
10.3.7 測試 294
10.4 生產過程控制 298
10.4.1 生產計劃管理 298
10.4.2 制造過程的管理 299
10.4.3 儲能產品的精益生產管理 303
10.5 智能化與信息化制造技術 304
10.5.1 現階段國內模組產線現狀 304
10.5.2 傳統的自動化產線建設模式 304
10.5.3 信息化、智能化產線建設方向 305
10.5.4 未來智能化工廠建設方向展望 306
參考文獻 307

第11章 儲能繫統設備集成現場安裝、調試測試 309
11.1 儲能繫統設備現場弔裝 309
11.1.1 概述 309
11.1.2 弔裝安全要求 309
11.1.3 弔裝工作的實施311
11.2 儲能繫統設備機電安裝 313
11.2.1 安裝前準備工作 313
11.2.2 成套配電裝置安裝 314
11.2.3 集裝箱（預制艙）安裝 316
11.2.4 電氣接線 316
11.3 儲能繫統設備現場交接檢驗 317
11.3.1 概述 317
11.3.2 集裝箱及預制艙檢驗 318
11.3.3 箱（艙）內電氣設備檢驗 319
11.3.4 消防繫統檢驗 321
11.4 儲能繫統現場測試 321
11.4.1 概述 321
11.4.2 測試工作的相關要求 321
11.4.3 繫統靜態測試 323
11.4.4 繫統動態測試 328
11.5 儲能繫統並網測試 332
參考文獻 332

第12章 儲能繫統集成典型應用案例分析 334
12.1 概述 334
12.2 用戶側儲能繫統集成項目 334
12.2.1 項目基本情況 334
12.2.2 項目特點 334
12.2.3 主要技術 335
12.3 火儲聯合調頻儲能繫統集成項目 335
12.3.1 項目基本情況 335
12.3.2 儲能輔助火電機組調頻的作用 336
12.3.3 儲能繫統接入模式 336
12.3.4 儲能繫統控制模式 336
12.3.5 儲能繫統效益 336
12.4 變電站調峰調頻儲能繫統集成項目 337
12.4.1 項目基本情況 337
12.4.2 儲能繫統集成主要技術 337
12.5 新能源配套儲能繫統集成項目 338
12.5.1 項目基本情況 338
12.5.2 項目特點 338
12.5.3 儲能繫統集成主要技術 339
12.6 某獨立儲能繫統集成項目 339
12.6.1 項目基本情況 339
12.6.2 項目特點 339
12.6.3 主要技術 340
12.6.4 項目優點 340

本書主要對電化學儲能繫統集成技術進行了較為全面和繫統的介紹，共分為12 章，分別論述了儲能發展現狀、電化學儲能繫統組成與集成設計、電池選型與測試評價、電池管理繫統設計、儲能繫統結構與電氣設計、電池繫統熱管理設計及仿真分析、升壓變流繫統及成套配電裝置集成關鍵技術、儲能監控與能量管理繫統、儲能繫統設計驗證、儲能繫統智能制造技術與生產管理、儲能繫統設備集成現場安裝及調試測試，以及儲能繫統集成典型應用案例分析。本書主要面向電化學儲能行業的從業人員，意在促進我國電化學儲能產業的發展。本書可供從事儲能繫統集成設計的技術人員、科研人員及管理人員參考，也可供高等學校儲能科學與工程、電化學、應用化學、新能源、能源與動力工程等相關專業的師生閱讀和參考。

張劍輝 等 編