本文以5.0176MWh儲能風冷系統(tǒng)為例,共14簇電池簇,每簇25個電池箱,單個電池箱1P16S,容量為14.336kWh。
1、運行最大電流計算
電池簇由25個電池箱串聯(lián)組成。電池箱集成16個LF280K電芯,成組方式為1P16S。則電池簇的串并方式為1P400S,充放電電壓范圍為1120V~1440V。按照額定P2(1250kW)的恒功率充放電方式,電池簇的額定充放電電流為140A。系統(tǒng)放電末端,放電功率不變,電池電壓下降,電流增大。當電池組端電壓Umin下降至截止電壓1120V時,電池系統(tǒng)的電流最大。最大電流值Imax如下。
Imax=P/Umin=1250kW/1120V×1000≈1116A
2、運行短路電流計算
LF280K電芯單體內(nèi)阻為0.25mΩ,電池簇由n(400)顆單體電芯串聯(lián)組成,則電池簇的電池內(nèi)阻RC阻值計算如下。
RC=0.25 mΩ×n=0.25 mΩ×400≈100 mΩ
電池簇的內(nèi)阻除了電芯本身的內(nèi)阻值外,還包含運行過程中的極化內(nèi)阻、銅鋁排連接等連接件內(nèi)阻、過流器件接觸電阻等。以上因素歸攏為一個內(nèi)阻系數(shù),根據(jù)經(jīng)驗值,系數(shù)值取1.6。故電池簇的內(nèi)阻值R計算如下。
R= RC×1.6=100mΩ×1.6≈160mΩ
電池簇的實測內(nèi)阻值在125 mΩ到165 mΩ之間,與理論計算值相吻合。
電池簇外部短路時,整個直流回路的電勢等于電池簇的組端電壓。直流回路的內(nèi)阻為電池簇的內(nèi)阻加外部線路的內(nèi)阻。外部線路的內(nèi)阻較小,一般可忽略不計。則整個回路的電阻等效為電池簇的內(nèi)阻,電池簇短路電流值Is計算如下。
Is= U/R=1440V÷160×10-3Ω≈9000A
儲能直流系統(tǒng)為7簇電池并聯(lián),假設短路點位于電池簇的匯流輸出端。每簇電池的內(nèi)阻值可視為相同,則根據(jù)并聯(lián)電阻的阻值計算公式,儲能直流系統(tǒng)的短路Rs計算如下。
Rs=R/8 =160÷7mΩ≈22.8 mΩ
多簇并聯(lián)的儲能直流系統(tǒng)總電壓值與電池簇的組端電壓值相同。則直流系統(tǒng)短路點處的短路電流Is’計算如下。
Is’= U/R=1440V÷22.8×10-3Ω×1000≈63kA
根據(jù)以上計算,電池簇和直流系統(tǒng)的理論短路電流分別為9kA和63kA。
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原文標題:風冷1P400S儲能系統(tǒng)最大電流及短路電流計算
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