200kW/1MWh集裝箱式儲能系統設計方案01概述120箱河海直達新能源混合推進集裝箱船配置兩臺450kW的柴油發電機組和四組200kW的集裝箱式移動電源（下稱“箱式電源”），其主要應用工況如下：u近海航行兩臺發電機作為主電源u內河航行?入?？?黃浦江：兩臺發電機作為主電源，富裕電量給鋰電池組充電；?黃浦江-蘇州工業園區碼頭：四組箱式電源作為主電源,實現零排放；u到達蘇州工業園區碼頭進行換電,鋰電池組在碼頭專門的充電區域進行充電；u箱式電源閑置情況下，作為微網儲能系統連接至電網，通過電網峰、谷段電價

差來獲利。根據本項目需求，開展集裝箱式儲能系統（以下簡稱儲能系統）的設計研制工作。項目簡介儲能系統安裝在開敞甲板，在下列環境條件下可正常工作：u環境溫度：-25℃~+45℃

;u風雨天氣，有鹽霧、油霧和霉菌等存在；u橫搖：

±22.5°;u縱搖：

±10°;u橫傾：

±22.5°;u縱傾：

±10°;u滿足船舶正常營運中所產生的震動和沖擊。環境條件u直流端?電池總能量：983kWh；?額定電壓/容量：DC614.4V/1600Ah；?電壓范圍:535V~700V?最大充放電電流：400A(0.25C)

u交流端?額定電壓：AC400V;?額定頻率：50Hz;?額定功率：200kWu結構形式：標準20英尺集裝箱u防護要求：風雨密主要技術指標02系統組成

主回路拓撲圖電池系統

PCS柜

變壓器柜

配電柜AC/DC雙向逆變器LCL濾波器隔離變壓器

交流斷路器隔離開關直流接觸器隔離開關直流接觸器電池包1電池包2電池包1電池包2直流接觸器

直流接觸器電池柜8電池柜1L1L2L3電池包16電池包16+-集裝箱儲能系統包含電池系統、

PCS柜、變壓器柜、配電柜、消防柜、空調、應急排風、照

明等設備組成，所有設備布置

于集裝箱。

系統組成圖防爆應急排風機電池柜5-8電池柜1-4變壓器柜消防柜配電柜PCS柜空調03技術方案參數規格備注標稱容量（Ah）1001C放電電流

(25±2℃)標稱電壓（V）3.22.5V～3.65V（0℃~60℃)2.0V～3.65V（-20℃~0℃)電池內阻（1kHz）（mΩ)≤0.4新電池狀態重量（Kg）≤2.3常溫循環壽命3000剩余容量≥80%SOC；25±2℃

,

1.0C充放電自放電率≤3.5%每月充電標準電流50（0.5C）25±2℃最大持續電流100

(1

C）25±2℃限制電壓（V）3.65截止電流（A）5（0.05C）絕對充電溫度

(℃)0~60電芯溫度超過絕對充電溫度，則停止充電。放電標準電流（A）50（0.5C）25±2℃最大持續電流（A）100

(1

C）最大脈沖電流（120s）2C截止電壓（V）2.50℃~60℃2-20℃~0℃絕對放電溫度

(℃)-20～60電芯溫度超過絕對放電溫度，則停止放電技術方案-電芯尺寸（長×寬×高）（mm）

1739×48×1326參數規格備注額定電壓（V）19.2額定容量（Ah）200成組方式2并6串電芯總能量（kWh）3.84電壓范圍（V）15～21.90℃~60℃持續放電最大電流（A）200（1C）持續充電最大電流（A）200（1C）充電工作溫度(℃)0~55放電工作溫度(℃)-20~60尺寸（長×寬×高）

（mm）659.5×179×154重量（kg）約304電池模組由2并6串電芯組成，

用于溫度監測的熱

敏電阻、高溫保護的熱敏電阻和電芯電壓通過帶接插

件的線束引出。

技術方案-電池模組120±0.5660±3640±3154±2179±229±16.5參數規格備注額定電壓（V）38.4額定容量（Ah）200成組方式2并12串電芯總能量（kWh）7.68kWh電壓范圍（V）30～43.80℃~60℃持續放電最大電流（A）80（0.4C）持續充電最大電流（A）80（0.4C）充電工作溫度(℃)0~55放電工作溫度(℃)-20~60箱體防護等級IP23尺寸（長×寬×高）（mm）695×375.5×186.8重量（kg）約75

技術方案-電池包電池包主要由2個串聯電池模組、電池管理單元BMU和接插件組成。電池管理單元GR-BMS-BMURUN

ERR常熟市國瑞科技股份有限公司Φ8100375.5186.8186.83

技術方案-高壓箱高壓箱主要由塑殼斷路器、直流熔斷器、直流接觸器、電流傳感器、電池簇管理單元BCU、運行和故障指

示燈、接插件組成。功能用于維修時一次回路的通斷用于過載和短路情況下的保護

用于一次回路的通斷管理用于一次回路的電流檢測用于本電池簇的管理指示本電池簇的運行和故障狀態名稱塑殼斷路器直流熔斷器直流接觸器電流傳感器電池簇管理單元BCU

運行和故障指示燈接插件

用于與外部線路快速連接參數規格備注額定電壓（V）614．4額定容量（Ah）200成組方式2并192串電芯由16個電池包串聯總能量（kWh）122.88電壓范圍（V）最大持續放電電流（A）

最大持續充電電流（A）480～7000℃~60℃75（0.375C）75（0.375C）充電工作溫度(℃)0~55放電工作溫度(℃)-20~60箱體防護等級IP20尺寸（寬×高×深）（mm）875×2105×741重量(kg)約1500

技術方案-電池柜電池柜由16個電池包和1個高壓箱串聯組成名稱組成額定電壓/容量總能量電池模組2并6串電芯19.2V/200Ah3.84kWh電池箱2串電池模組38.4V/200Ah7.68kWh電池柜16個電池包和1個高壓箱614.4V/200Ah122.88kWh電池堆8并電池柜614.4V/1600Ah983.04kWh

技術方案-電池系統電池系統由8個電池柜并聯后匯集到PCS柜，每個電池柜由16個電池包串聯并配1個高壓箱

組成，每個電池包由2個電池模組串聯組成，每個電池模組由2并6串電芯組成。

技術方案-BMSuBMS主要由電池堆管理系統BAS

、電池簇管理單元BCU

、電池管理單元BMU組成。u電池系統的BMS系統分三級管理，每級BMS主要功能如下：?底層電池管理單元BMU用于監測單體電芯溫度和電壓，并帶有獨立的過高溫保護功能和均衡控制功能。BMU將電池包內的信息通過CAN總線傳遞到電池簇管理單元BCU。?中間層電池簇管理單元BCU監測整簇電池的總電壓、總電流有效地對電池簇充、放電過程進行安全管理，

對可能出現的故障進行報警和應急保護處理，保證電池安全、可靠、穩定的運行。向下收集電池管理單元BMU信息，

并向上層電池堆管理系統BAS提供信息。?最高層為電池堆管理系統BAS，可以完成對電池簇的智能充放電管理，

保證各電池簇接入匯流排時電壓的

均衡性；對電池組的使用方式進行接收控制，如啟動、停止信號、急?？刂啤缶敵龅?；對電池組以外

的系統進行綜合通訊，統一匯總傳輸所有電池簇的信息并接收整船系統的充放電邏輯控制。參數規格額定功率200kW交流側電壓三相三線制AC320V充電時電壓范圍AC320V(-6%~+10%)充電時頻率范圍50Hz(±5%)逆變時電壓范圍AC320V(+2.5%)逆變時頻率范圍50Hz(±1%)額定電流575A短路支撐電流不小于1.6*IN@1s直流側充電模式DC480~730V（充電交流電壓為AC320V）逆變模式DC520~730V控制電

源交流電AC220V(-6%~+10%)50Hz(±5%)直流電DC24V(±10%)u組成：

PCS柜主要由控制單元、電壓采樣卡、光

纖通訊卡、智能操作鍵盤及鍵盤座、交流上電緩

沖組件、功率模塊、

LCL濾波組件、觸摸屏、直流

熔斷器、直流接觸器、直流上電緩沖組件、交流

斷路器、

PLC、旋鈕、按鈕、蜂鳴器、指示燈、風

扇等組成。u控制功能：可在本地柜體上及遠程PMS控制充/放

電模式切換、啟動、停機、急停、復位、并網；

可

實現交流側預充磁、直流側預充電、禁止/允許孤

島模式、輸出頻率增減、輸出電壓升降功能；u保護功能：輸入欠壓、缺相、輸出過壓、

IGBT過熱、過溫保護、短路限流保護等；u通信功能：?提供Modbus

TCP通訊協議/接口與PMS能量管理系

統進行通訊交互；?提供Modbus

RTU通訊協議/接口與鋰電池BMS進行

通訊交互。

技術方案-PCS柜

技術方案-配電柜u組成：

配電柜主要由斷路器、

PAC模塊、電池堆管理系統BAS、DC24V

UPS、開關電源、

熔斷器、按鈕、指示燈等組成。u功能：

通過斷路器控制主回路通斷和提供過流保護，為集裝箱內空調、風機、

UPS、PCS柜、消防系統、預充回路、照明等提供電源和過流保護，通過PAC模塊協調集裝箱內

各設備工作，內置UPS為消防系統、電池系統、

PCS等提供后備電源。

技術方案-消防系統u消防系統采用通過CCS

型式認可的船用七氟丙烷滅火裝置和火災報警控制系統。u設計要求及水力計算：?滅火設計濃度：根據《純電池動力船舶檢驗指南》第6.3.2.1條規定：

其容量按該處所總容量的

9％進行設計,經計算七氟丙烷充裝量20.19kg。?噴放時間：根據《氣體滅火系統設計規范》第3.3.7條規定：在通訊機房和電子計算機房等防護

區，設計噴放時間不應大于8s；在其它防護區，設計噴放時間不應大于10s；本系統噴放時間設

計為10s。?噴嘴的保護高度和保護半徑：根據《氣體滅火系統設計規范》第3.1.12條規定：噴頭安裝高度

不小于1.5m時，保護半徑不應大于7.5m，本系統噴嘴安裝高度2m左右。?電氣艙、電池艙各配置一個噴嘴，經水力計算，噴嘴等效孔口面積不小于0.25cm2，本系統噴嘴

孔口為0.50cm2。詳細水力計算見附件。u手動控制消防系統控制：手動控制和機械應急控制。

技術方案-消防系統?手動控制：保護區分電氣艙、電池艙兩個保

護區，各保護區均設二路獨立探測回路，當監

測到第一火災信號時，發出警報，指示火災發

生的部位，

提醒工作人員注意；當第二路探測

器亦發出火災信號后，發出聯動指令（關閉通

風、空調設備）。

由值班人員確認火警后，按

下火警控制器面板上的應急啟動按鈕或集裝箱

門口緊急釋放按鈕，

進入滅火釋放狀態，自動

延時30S（0-30S可調）啟動氣體瓶組進行滅火

氣體釋放,且輸出滅火釋放反饋釋放信號至火

警控制器，噴放指示燈亮。

當系統進入釋放

延時階段后，在延時時間內發現有異常情況，

不需啟動滅火系統進行滅火時，可按下火警控

制器面板上的緊急停止按鈕或集裝箱門口的停

止按鈕，可停止釋放。?機械應急控制:可以人為打開滅火瓶組啟動氣

體的瓶頭閥,立即進行滅火氣體釋放,且輸出滅

火釋放反饋釋放信號至火警控制器。

技術方案-消防系統消防系統的七氟丙烷氣體瓶組和火警控制器安裝在由鋼板制成的柜內，頂部留有對外氣體管路接口，電纜通過底部進入。序號數量產品描述11七氟丙烷氣瓶組23DN32直角接頭31DN32三通DN32*25*3241DN32活接52噴頭61DN32直角轉接DN32*252泄放

管路接頭釋放

管路接頭底部

填料

函吹

洗

管路接頭

21554326Il

J

ic

M貝:人

. 技術方案-熱管理及溫控系統根據集裝箱內各設備工作溫度、耐高溫性和重要性不同，對變壓器、電氣元件、電池分級溫度控制，

達到節能目的。u變壓器柜采用散熱風機強制散熱，當PCS柜工作時且采集變壓器柜內溫度超過最高工作環境時，

啟動散熱風機。u電氣艙、電池艙溫度控制系統通過空調實現制冷和加熱。

集裝箱內部電氣艙配置一臺空調，通過

風管將兩個艙室相連，BMS采集電氣艙、電池艙內的溫度和濕度信號，通過控制空調、進出口風機，確

保電池艙內的電池設備工作于溫度和濕度的最佳工況，電氣艙內溫度和濕度控制在合適的范圍內

。 技術方案-可燃氣體探測及應急排風系統u可燃氣體探測裝置?電池艙內設置獨立的可燃氣體探測裝置。?可燃氣體探測裝置能探測到艙內可燃氣體濃度大于其爆炸下限（體積分數）的20%時，發出發出

報警，同時啟動應急排風機。?報警信號通過通信上傳給PMS

系統。u應急排風機系統?電池艙內設置有無火花型應急排風機，能及時排除電池熱失控情況下產生的可燃氣體。?應急排風機與可燃氣體探測裝置進行聯鎖，

當探測到艙室內可燃氣體濃度大于其爆炸下限（體積

分數）的20%時，應急排風機會自動啟動，

將可燃氣體排出集裝箱。?應急排風機排風量不小于10次/h的換氣次數。

技術方案-UPS供電儲能系統內部設有獨立的UPS

，

用于交流電源未接入或斷電時，向重要負載（消防系統、

PCS、BMS、可燃氣體探測器、集裝箱管理模塊）提供不間斷DC24V電源。DC24V有兩路電源供電：一路來自直流匯流排,具有三個月以上的超長后備工作時間；

一路來自AC380V/DC24V

UPS，用于儲能系

統的初次啟動，后備工作時間不小于0.5h。每個電池包配有電池管理單元BMU，有兩路CAN通

信：一路用于電池芯監控，另一路用于電池芯高

溫保護。

BMU將采集到的信息上傳至安裝在高壓

箱的電池簇管理單元BCU，BCU再將電池芯監控信

息集中處理后通過CAN通信，將電池芯高溫保護

信息集中處理后通過RS485通信上傳至安裝在配

電柜的電池堆管理系統BAS，BAS與PCS、空調有RS485通信接口,PAC模塊與BAS、觸摸屏、

PCS、

外部主配電板PMS通過以太網進行信息交互。PAC模塊與物聯網網關、GPS有RS485通信接口。

技術方案-通訊網絡單線圖

高壓箱

電池包1

電池包2 CAN2(溫度保護)交換機RS485-3以太網4以太網3CAN3(監控)RS485-1（溫度保護)

電池柜8

CAN1(監控)BCU

BMU

BMU

BMU高壓箱

電池包1

電池包2電池包16

電池柜1

CAN1(監控)PCS物聯網網關GPSPAC模塊BASRS485-4RS485-5CAN2(溫度保護)主配電板PMS觸摸屏BMU電池包1

CAN1(監控)空調BMU電池包2BMU電池包16BMU電池包16

以太網2

BCU

BMU

BMUBCU高壓箱C