風冷1P400S儲能系統最大電流及短路電流計算

本文以5.0176MWh儲能風冷系統為例，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電芯單體內阻為0.25mΩ，電池簇由n（400）顆單體電芯串聯組成，則電池簇的電池內阻RC阻值計算如下。

RC=0.25 mΩ×n=0.25 mΩ×400≈100 mΩ

電池簇的內阻除了電芯本身的內阻值外，還包含運行過程中的極化內阻、銅鋁排連接等連接件內阻、過流器件接觸電阻等。以上因素歸攏為一個內阻系數，根據經驗值，系數值取1.6。故電池簇的內阻值R計算如下。

R= RC×1.6=100mΩ×1.6≈160mΩ

電池簇的實測內阻值在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。直流回路的內阻為電池簇的內阻加外部線路的內阻。外部線路的內阻較小，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

儲能直流系統為7簇電池并聯，假設短路點位于電池簇的匯流輸出端。每簇電池的內阻值可視為相同，則根據并聯電阻的阻值計算公式，儲能直流系統的短路Rs計算如下。

Rs=R/8 =160÷7mΩ≈22.8 mΩ

多簇并聯的儲能直流系統總電壓值與電池簇的組端電壓值相同。則直流系統短路點處的短路電流Is’計算如下。

Is’= U/R=1440V÷22.8×10-3Ω×1000≈63kA

根據以上計算，電池簇和直流系統的理論短路電流分別為9kA和63kA。