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新艾電氣倪同:新艾組串集中式儲能變流器在大規模梯次利用和微電網的優勢

作者:中國儲能網新聞中心 來源:中國儲能網 發布時間:2019-10-16 瀏覽:次
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球探篮球比分皇冠 www.622627.live 中國儲能網訊:2019年10月11-12日,第六屆儲能技術在分布式能源與微電網中應用高層研討會”在深圳召開。來自科研機構、設計院、新能源發電企業、電力公司、系統集成商、電池制造企業、電氣元器件企業、新能源制造企業、項目承包商、投融資機構等500余人參加了本次會議。

在會上,西安新艾電氣技術有限公司總經理倪同分享了主題報告《新艾組串集中式儲能變流器在大規模梯次利用和微電網的優勢》,以下為報告實錄:

倪同:大家好,我是新艾電氣的倪同,今天大家分享一下儲能方面新艾電氣比較看好的兩個方向:梯次利用和微電網,這兩個概念不是并列關系,梯次利用是指舊電池的再利用,微電網是指儲能應用場景中的一種,是剛性應用方向,今天的內容包括這幾大塊:一是儲能行業的痛點和關鍵指標;二是新艾電氣組串集中式原理和優勢;三是組串集中式解決方案和在梯次利用和微電網中的應用;四是組串集中式的案例分享。

儲能行業的痛點分析,包括經濟層面問題和物理層面的問題,包括的安全問題和經濟問題、壽命問題、可靠性問題、成本問題、可維護問題。接下來是評價儲能系統的指標:功率利用率、系統可維護性、有效在線率、容量年衰減率、AC-AC效率、容量利用率。這幾塊的指標是評價儲能系統非常核心的指標,比如說容量利用率,剛才上臺的智光電氣的郭總也特別提到,容量利用率成為了大家關注的重點。買了多少電池與實際利用多少,這是隱含的帳,我買200萬電池,能用200萬電池嗎?可能吃了大虧還不知道。做電芯、Pack、EMS系統的都在嘗試提高容量的利用率,比如說做BMS的主動均衡解決,高壓級聯嘗試解決將電池簇的容量降低,提高系統的容量利用率。再比如有人提出用小型的管理到電芯級別的技術,每個電芯都可以發揮優勢,這也是提高利用率的方向,大家都在想辦法,PCS方面也可以通過提高精細管理程度從而提升電池容量的利用率。

功率的利用率這個比較少提,如果一個儲能系統有十路電池,每一路電池希望都是2C,系統2C,十路電池單體系統、單簇電池設計幾C?這個大家可能腦筋要轉一下,可能不是2C、可能是3C,如果電池簇和電池系統的電流倍率可以做到一致成本也會降低,這也是隱含的成本。為什么我講這么多隱含的成本?因為儲能也從無到有、從有到基本能夠看到鋰電池算的過來帳,再到后面競爭加劇。每個階段關注的問題不同。最早買PCS,十年前要做儲能項目,連PCS都不一定買得到??贍苡霉夥姹淦鞲鬧?,你說要適合鋰電的,有嗎?沒有。后面競爭越來越激烈、越來越加劇,更多體現在精細管理,原來解決從無到有,以后要解決從有到精的問題。

系統在線率,我看過南方電網的指標,希望能達到99.73%以上,這是一個非常高的指標,什么意思?一年一個儲能系統有1天的休息時間,現在的儲能系統能否真正意義上做得到?要提高系統在線率,必須從系統架構上去考慮。

系統的可維護性,集裝箱儲能系統中的單點故障,有沒有可能造成系統的宕機?這是我們要考慮的。一個好的儲能系統,應該是系統中的單點故障盡可能不造成系統?;?。多機并聯、冗余備份是提高系統可維護性的重要方式。

容量的年衰減率,看起來和電芯、pack更有相關性,和集裝箱的存儲原則也有相關性。原來很多人做電池是縱向做的,溫度是有梯度的,電池簇可能溫度不一樣,于是有團隊創新提出一種方案,橫向來做,單簇管理,每一簇電芯的溫度基本上可以做到一樣,是不是也可以提高電池的壽命。電池簇的精細管理,也是可以減少電池容量衰減率的。

AC-AC的效率,我的觀點是能不用變壓器就不用變壓器。

以上是關于核心指標的一些解讀。

下面介紹一下組串集中式的概念和特點。

組串集中式是什么?新艾電氣進入儲能行業,經過三年多的儲能實踐,提出組串集中式產品,所謂組串集中式既有組串式的精細管理電池簇的特點,又可以呈現集中式大機的一些優勢,既能并網又能離網。它是基于高精度、高動態響應、低環流的技術多機并聯技術、??榛慕餼齜槳?;對電網友好,對電池友好的儲能解決方案。對電池友好,即電池不需要一個集裝箱的所有電池全部串并聯到一起,要避免任何單點故障會造成電池系統的故障。既要對電網友好又要對電池友好。同時是一種可以同時覆蓋多種應用場景,發電、輸電、配電、用電、微電網,一個方案解決所有的應用,有沒有可能?組串集中式,可以做到完美兼容。

對于做儲能、做系統的人來講,你是做什么的?有人說我是做電芯的,有人說我做Pack的,有人說我做直流側的,有人說我做交流側,直流側和交流側在博弈。有人做汽車Pack,有人能管50度電、100度電,相對來講還算容易。如果直流側2000度電,安裝500千瓦的變流器。這種模式,交流占了便宜,直流需要付出代價,付出什么代價?就是剛才講的六點,能量利用率降低,功率利用率降低,系統可維護性降低,系統可靠性降低,系統由于直流側電流均勻度不好,造成容量衰減率加快,最終年有效的系統在線率,一年365天,可能任何一個單點故障都在修系統,到底如何平衡?我還見過平衡到極致的點,可以解放每顆電芯,相信在座的也見過,精細到電池顆粒度到每顆電芯的解決方案,任何一個電芯出問題是不受影響的方案,電池完全解放,但是這種方式,會讓系統變得異常復雜?新艾電氣的組串集中式就是直流側和交流側平衡的情況下取得折中,我們提高直流側的可用率,降低直流側的難點,甚至連梯次利用都可以大規模利用。

現在PCS同行業的朋友都逐步關注到了直流側的問題,我今天不再贅述。鋰電池四個自由度的不一致和應用工況不一致,會造成使用過程中造成各種木桶效應。即使新的鋰電池,經歷三到五年,整個系統的利用率會由最短的木桶,把整個系統的利用率大幅拉低。儲能投資變成了去賭電芯好不好、系統一致性好不好,而不是系統的角度看是不是完全可控。

這是實際情況下我們用過的200多個模組,我們可以看到,不管是內阻還是容量,還是有相當的離散性,而且這是一批電池,如果這樣一批電池在集中式的儲能系統中,容量利用率在哪里?實際上取決于最弱的電芯、最大的一顆電芯的表現,就像在場的人一樣,在場有200個人,一個人得感冒,所有的人都得感冒,這個會就不用開了,我們要做的是解耦,分開20組,一個人得感冒,那個組不能參加,我們還有其他的組可以參加。

交流側的痛點,監控難度大、調度響應一致性差、響應時間慢、諧波大、并聯均流特性差、單點故障系統宕機。直流側解放出來交流側要付出代價,這個問題有沒有可能解決好?后面儲能的應用,除了簡單的并網還有微電網的應用,微電網加上電池、加上光伏,500千瓦的微電網、一臺單機,直流側耦合,對電24小時,要做12兆瓦的電池,如果不分組全部掛在一起,可能成為優秀的微電網項目嗎?不可能。我們遇到一些軍區項目,12個小時、24個小時額定負載,這樣的負載網怎么做?必須分組。

這樣的難度下可不可以做出令人興奮的指標?新艾電氣的實際效果是可以的,36臺儲能變流器多機并聯,20ms系統響應,??榫馇榭魷倫齙?.5%的均衡狀態,為什么叫均衡模式,還有主動均衡模式是根據情況自己進行調整,這是我們獨創的。系統諧波這么多并聯的情況小于3%。

這是目前典型的幾種應用架構,沒有包含完整,典型的來講,集中式的儲能變流器,類似于集散式的變流器,這是特斯拉在澳洲的解決方案,基于組串集中式的,右邊的應用也分兩個層面,一個是??榛牟⒘?,一個是組串集中式方案,好處是有效解耦電池,將風險大幅度降低。

相信大家看到這個定義的時候都比較懵,講完剛才這些,大家看組串集中式就簡單了,感興趣的可以會后聯系。

電池連接呈現多個電池精細管理的狀態,看一下組串集中式的解決方案,這是我們的一款典型產品,630KW ,可以管18通道,當然它可以組合成9路、3路甚至1路,我們不建議大家組合成1路,組合成1路可以買大機,可能更好、更便宜一些。

儲能沒有好與壞只有適合不適合,左上角有拆包,梯次利用在上海、廣東、江蘇,大大小小做拆包的梯次利用大概20MWh,都是用比亞迪的拆包電池,組合到240串左右,加上18個通道,比如說我可以裝18路、8路,機器看起來很簡單,這是拆包利用的解決方案。梯次利用明年會大規模的普及下來,這些電池一方面去了鐵塔,另一方面有人拿來做大規模的電網側、用戶側、削峰填谷甚至做備電的應用。

我們和南方電網,以及比克共同合作,做了大規模的組串集中式項目,電池包新舊不一樣,容量不一樣都是同樣的BMS或是不同的BMS,有人說我串聯行不行?抱歉,不行。并聯行不行?有的上??突?6路電池并聯,過個兩個月就不行了,充不進、放不出。整包利用有幾個特點,一臺儲能設備接27個通道,類似特斯拉的方案,我們采用多個???,每個??槎懶⒊鋈鐾ǖ賴慕餼齜槳?,可以避免用一個大的集中式的儲能電流器和小型的DC/DC方案,如果發生短路會造成崩潰的嚴重隱患。雞蛋還是不要放在一個籃子里,分散才會更好。出問題系統是不會停的,只是這一路暫停下來,別的不影響,這樣系統的在線率大幅度提升。我有100個通道,我今天壞了一個通道,修十天,一年365天,哪個月都維護,整個系統的在線率還是非常高的。

再給大家介紹一下小規模的梯次利用項目,這是梯次電池整包小規模利用,梯次電池少的話,有時間慢慢拆、慢慢研究,電池成片退役下來的時候,新電池的成本下降,人工成本在上升,中間的就是拆包的生存空間,對于沒有空間的事情現在怎么掙錢,都不愿意去干。

我用藍色字體標出通道數,每個應用場景都是有很多的通道,每個通道獨立管理,這是梯次利用的原理決定的,都是多通道。新電池用三年就是梯次電池,包括兩層的結構也延用過,國家電網在山東的項目也做了一些。

這是剛才分享南方電網大規模的梯次利用,96個電池包。

這是微電網的應用,南方電網茂名地區的第一個微電網。印尼、孟加拉國、深圳的一個合作伙伴。

最后看一個1MW的系統。

這是新艾電氣的匯報,謝謝!

關鍵字:新艾電氣 組串集中式 梯次利用 微電網

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