今天分享的是储能系列深度研究报告：《储能系统结构设计方案 》。报告来源于公众：《百家全行业报告》

研究报告内容摘要如下

1.1 储能用集装箱使用寿命

在外部和工作环境下，并在正常的使用条件和维护条件下，没有人为破坏和其他的不可抗拒力的作用，集装箱整体的使用年限最低不少于 25 年。

1.2 防护要求

1.2.1 隔热 集装箱应选用岩棉绝热材料，具有良好的隔热效果，节约能源，保护内部装置能够正常工作。集装箱整体结构整体保温性能良好，一定避免集装箱内外直接导通的热桥产生。

1.2.2 防风 集装箱式机房房体应能承受风速为 45M/秒的风荷载。（承受12 级风）

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1.2.3 防尘 集装箱工作时与外界直接接触的通风口需采取防尘措施，通风口防护等级应达到GB4208-93中IP5X 级。

1.2.4 耐久性 暴露在集装箱外表面的橡胶、密封胶等高分子材料制件，应具有良好的抗日照光化学效应能力。集装箱表面材料应具有防腐性能，能够经受盐雾的影响，经盐雾试验后，直接暴露在户外的材料和接地的接触材料不应腐蚀。

1.2.5 防火 集装箱所有选用材料应使用不燃材料或难燃材料。 集装箱所有材料和集装箱整体的燃烧性能应不低于 GB8624-1997《建筑材料燃烧性能分级方法》中规定的 B2 级。

1.2.6 密闭 集装箱在关闭门、封堵孔洞的情况下，集装箱内部可以达到有效密闭。

1.2.7 防水 集装箱的各接缝处应密闭性好，能防止水的渗入。集装箱门开启时，水不应进入集装箱内。集装箱应能在水压为 0.2 Mpa、淋水强度为 10 mm/min 的条件下，淋水30 min，检验门、孔、墙板间以及集装箱内不得有渗漏。

1.2.8 防腐 集装箱的外漏部分的材料要求具有较高的防腐性能材料，所有外漏部分材料和连接件需要经过96 小时的标准盐雾试验。

1.3 荷载

1.3.1 集装箱顶部荷载 集装箱顶板应能承受不小于 150kN/m2 均布载荷，在满负荷的情况下其最大变形挠度应不大于1/200。

1.3.2 集装箱底部荷载 集装箱底板均布载荷不应小于 600 kN/m2，在集装箱地板的高负载区域，局部载荷不应小于1000kN/m2。如电池摆放位置或其它相类似的重设备位置，宜对集装箱地板加强处理，以适应预期负载，此时的底板变形不应影响集装箱的正常使用。

1.3.3 集装箱门 集装箱门开启时，应有限位锁定装置。门、门活页和门限位装置应至少能承受0.6kN的荷载，作用时间不少于 30min。 集装箱门应具有防盗和防火性能，集装箱门框顶部上方应装有雨檐。集装箱门扇上应装上可以方便开关门的把手或其他装置。门和墙板的颜色必须协调一致。

1.4集装箱的结构设计要求

1.4.1 集装箱框架

集装箱采用整体框架结构，集装箱的立柱和底部钢构、顶部等进行刚性连接，形成框架。框架之间采用全焊处理,焊接工艺要求如下:

1.框架立柱厚度不低于 4mm,底部加强梁厚度不低于 3 mm,，顶部盖板厚度不低于2 mm,；

2.焊接牢固，无虚焊、漏焊；

3.所有钢构件均经过除油及喷砂去除表面油污、铁锈及氧化皮膜，并使表面光洁度达到STS-SA2.5标准；

4.所有钢构件经过喷砂后，需喷上厚 15~20u 锌粉防锈底漆；

5.焊成集装箱后，焊道需经修补、除焊渣，再打磨并补上防锈底漆；

6.框架先后喷中层漆厚 40um,外面漆厚 40um 环氧树脂，外面漆颜色为灰白色(RAL7035)，外面油漆总厚度>90u；

7.顶部、底部和侧面对角线≤10mm，前端和后端对角线≤10mm；

8.底部涂上沥青漆；

9.产品完整平直,表面平滑（隐蔽部位除外）、无明显的划伤、色差，裂痕、无非正常变形、毛刺、锈蚀，涂/镀层无起泡、龟裂和剥落

1.4.3 保温材料

保温材料应选用隔热性能好、轻质、强度及稳定性好的材料，并具备耐火阻燃性能，如用岩棉作为保温芯材，厂商可以选择 5CM 厚的散装岩棉填充在集装箱外壁与内壁（板厚不小于1mm）之间，也可以选用成品夹芯板材料直接固定在箱体外壁上的形式。分别要求如下：1.5.3.1 散装岩棉填充形式

1.岩棉的性能应符合下表 1 的指标

2.应在集装箱内侧壁上焊接翅条固定住岩棉以免岩棉堆叠。

3.内侧板应采用不小于 1.0mm 的钢板。

1.4.3.2 岩棉加芯板形式

1.夹芯板芯材的性能应符合表 1 规定。

2.夹芯面板钢板宜选用大型钢铁厂提供的材料，采用的钢板厚度为1mm。

3.夹芯板的强度

a.夹芯板的芯材与面板间粘结强度应大于 0.09MPa；夹芯板的剪切强度应大于0.1MPa。

b.夹芯板应能经受直径 75 mm、质量为 3 kg、一端为半球形的钢质圆柱体的撞击，圆柱体从1000mm高度自由下落，半球面撞击在板壁上，板面不允许出现破裂、断裂损害。

4.夹芯板的刚度

集装箱板材在对边简支并承受 0.50kN/㎡的均布载荷时，其最大相对挠度应小于1/250。

1.4.4 墙体板材

集装箱墙板由集装箱专用瓦楞钢板通过焊接方式拼装而成，侧板与侧板、侧板与顶板、侧板与底板或底座之间的连接必须可靠。

1.5 储能用集装箱运输要求

集装箱应保证在装运到施工现场时不得出现影响安装和使用的变形损伤，同时保证集装箱的外观美观和其它建设单位认为对集装箱式机房整体使用上不可缺失的性能。

当为可移动集装箱整体运输时，在一、二级公路上以 80 km/h 的速度行驶、三级公路上以36km/h的速度行驶，箱体及设备不应出现影响形状配合的变形或功能损坏。

1.6储能集装箱设计关键点——电池仓

集装箱标准单元拥有自己独立的供电系统，温度控制系统（TCS），隔热系统，阻燃系统，火灾报警系统，电气连锁系统，机械连锁系统，安全逃生系统，应急系统，消防系统（FFS）等自动控制和安全保障系统。

储能集装箱的构成主要分为两部分：

1. 电池仓：电池仓主要包括电池模组，电池架，电池管理系统(BMS)控制柜，七氟丙烷灭火柜，进行温度控制的空调，烟感，照明，监控摄像头等。

2. 设备仓：设备仓主要包括变流器（PCS）和能量管理系统（EMS）控制柜。PCS 可控制充电和放电过程，进行交直流的变换，在无电网情况下可以直接纬交流负荷供电。EMS 在储能系统的应用里面，功能和作用都比较重要。在配电网方面，EMS 主要通过跟智能电表的通讯，采集电网实时功率的状态，并实时监测负载功率的变化。控制自动发电，对电力系统状态的安全性进行评估。

温控系统：

集装箱内电池仓的温度控制是决定其使用性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。良好的温度控制系统设计是保证储能系统良好运行的关键因素，设计中需要保证两项温度控制指标：1、保证电池表面温度处于 20~40℃;2、保持电池间温度的一致性，温差不超过5℃.对于指标1可以通过加强电池表面与空气的换热实现，如增强表面对流换热系数、增大与电池接触支架等的热传导系统等。名对于指标 2,需要保证电池本身制造工艺的一致性，同时与周边换热的一致性以及与周边空气流动特性的一致性。两个仓室中间加隔热层。电池柜需要预留风道，且风道尽可能不额外占用空间；电池模组内配置风机使模组内空气流动。集装箱顶部设计有风道，风道两侧开有出风口，空调冷风吹进风道，经过风道两侧出风口后，经过电池柜柜顶的风机，将冷风吹进电池柜内，冷风经过电池柜循环后，经过电池柜面板的散热孔排出到过道，过道的热空气再经空调的进风口回风至空调完成循环。

模组内电池排布：

电芯排布需要根据电芯规格特点和电气要求进行，单个模组电压如果超过60V,认证安规上就属于高压，绝缘等级提高并且需要额外警示标示。排布设计时需要重点考虑电芯散热条件的一致性，确保整个集装箱内所有电芯散热条件都近似，在设计过程中需要和CAE 仿真交叉进行。电池模组通过铜排串联排布于电池箱中，电池箱前面板开有散热孔或配置有风扇（根据设计需求确定），电池箱后面板开有条形散热孔。电池箱具备良好的散热效果。

线路布置：

根据实际需要的长度下线，并放余量 100~150mm.每根导线要拉勒挺直，拉勒时应采用手套等软布按导线伸展方向捋直。配线做到横平竖直、布置均匀、牢固、整齐美观。行线时可按具体情况，作到平面排或扎成圆形，上下左右笔直的线放在外档，有曲折的线放在里档，然后再分路。导线排列应尽量减少弯曲与交叉，弯曲时其弯曲半径不应小于三倍导线直径，并弯曲成弧形；导线交叉时，则应以少数导线跨越多数导线，细导线跨越粗导线为原则。为了达到导线通电时的散热要求，缠绕管每缠一周均应留有 3~10mm 的空隙。表面无走线槽及走线管，布线方式根据设计需要确定，布线方式为下进下出，为了避免和防止高压回路对低压回路造成干扰，高压线槽和低压线槽均采用独立且封闭的设计。

1.7储能集装箱设计关键点——通讯设计方案

储能 BMS 与 EMU 的通讯 BAMS 显示整个 PCS 电池组单元的相关信息，并将相关信息通过以太网（RJ45)传递给监控系统 EMU.信息内容包括电池单体信息，电池模组信息，电池组信息。储能 BMS 与 PCS 的通讯由于 PCS 接多组电池组，所以 BMS 的数据汇总到BAMS,再由BAMS与PCS通信，实行单向传输，BAMS 做主，PCS 做从。

储能 BMS 三层架构内部通讯 BMS 系统的三层架构分别是，单体电池管理层BMU、电池组管理层BCMU、电池簇（多组）管理层 BAMS;其中电池组管理层我们也叫一个PCS 电池单元管理层。

1.8 如何选择集装箱储能模块尺寸

现在的市面上，集装箱储能内部电柜的安装方式主要有两种：

1、两端开门、电柜面对面排布，中间预留过道，并开门端安装控制、消防、配电等；

2、两侧开门，电柜背对背安装，在两端安装控制、消防、配电等

不同的排布方式，内部的模块尺寸是有所不同的；集装箱的尺寸是一定的，内部宽度尺寸在2.35m 左右；选择 1 的排布方式，由于中间需要预留过道（600~800mm左右），实际可用的尺寸在 1.5~1.7 之间；每排电柜的尺寸深度需要控制在 850mm 以内。

集装箱尺寸而选择2的排布方式，中间没有过道，电柜背对背；可以最大使用内部空间，电柜深度的尺寸可以接近 1000mm 左右。

宽度和高度尺寸，也可以做相应的分解；比如选择 760V 左右的平台，可以用现在比较成熟的280Ah电芯，按照 8+7+1 排布，可以做到 215kwh 左右（768V280Ah）；用普柜就可以。

2. 储能风冷 PACK 设计

2.1 标准及技术规范

GB/T 36276-2018 电力储能用锂离子电池

GB/T 13384-2008 机电产品包装通用技术条件

DL/T 478-2001 静态继电保护及安全自动装置通用技术条件

GB/T 191-2008 包装储运图示标志

GB/T 2423.1-2008 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法试验A：低温

GB/T 2423.2-2008 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法试验B：高温

GB 4208-2008 外壳防护等级（IP代码）

GB/T 17626 -2006 电磁兼容 试验和测量技术

GB 14048.1-2006 低压开关设备和控制设备 第1部分：总则

GB 8702-88 电磁辐射防护规定

DL/T 620-1997 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合

DL/T 621-1997 交流电气装置的接地

GB/T 2900.41-2008 电工术语 原电池和蓄电池

GB 21966-2008 锂原电池和蓄电池在运输中的安全要求

GJB 4477-2002 锂离子蓄电池组通用规范

Q/GDW 564-2010 储能系统接入配电网技术规定

2.2 储能 PACK 线制造工艺介绍 需了解产品的设计，得需要首先了解它的制造工艺，根据实际到其他工厂参观，以及PACK线供应商之间的沟通，最终方案如下：

2.3 现有产品市场分析

由于前期对 PACK 的了解几乎为 0，通过不断学习，逐渐对各家的PACK有了初步的认识和了解。

大多市场上的储能 PACK 结构区别不大，有 1P14S 和 1P16S 两类，另外BMU分内置和外置，外置的优势在于维护方便，接线方便，内置的结构上来说如果 BMU 出了问题，要整个PACK模组拆除更换，相当不方便。另外各家散热设计以及固定 PACK 的方式也不一样。

2.2.1 赣锋 PACK

赣锋锂电生产的 1P14S 可充电磷酸铁锂电池箱，该电池箱采用280Ah 电芯以1P14S方式组成模组，每个电池箱包含 2 个电池模组

结构功能要求

1.插箱式结构，面部有拉手可以进行搬运，机壳上有接地点可供连接(以最终3D数模为准) ；

2.结构可靠，抗振动，满足长距离运输要求；（电池不起火，不爆炸，包装完整，无功能件损伤，无外观不良）；

3.电池插箱外观颜色是 RAL9017 交通黑。 电气件要求

4.电池箱外部采用标准接插件用于高压连接，连接器可旋转，颜色防呆，插拔次数250次，耐温、

耐压满足要求，满足高寿命插拔频次

1.铜排过电流能力、耐压、耐温、阻燃、折弯半径满足要求，符合QC/T 29106-2014要求

2.采集线电压、温度探头端子全部采用镍片焊接,每个电池箱6个温度采集点

3.每个电池箱有 2 个小风扇， 24VDC 供电。

电芯主要参数

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

本报告总计：38页。

受篇幅限制，仅列举部分内容！

报告来源公众号：【百家全行业报告】