中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：2019年10月11-12日，第六屆儲(chǔ)能技術(shù)在分布式能源與微電網(wǎng)中應(yīng)用高層研討會(huì)”在深圳召開(kāi)。來(lái)自科研機(jī)構(gòu)、設(shè)計(jì)院、新能源發(fā)電企業(yè)、電力公司、系統(tǒng)集成商、電池制造企業(yè)、電氣元器件企業(yè)、新能源制造企業(yè)、項(xiàng)目承包商、投融資機(jī)構(gòu)等500余人參加了本次會(huì)議。
在會(huì)上，西安新艾電氣技術(shù)有限公司總經(jīng)理倪同分享了主題報(bào)告《新艾組串集中式儲(chǔ)能變流器在大規(guī)模梯次利用和微電網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)》，以下為報(bào)告實(shí)錄：
倪同：大家好，我是新艾電氣的倪同，今天大家分享一下儲(chǔ)能方面新艾電氣比較看好的兩個(gè)方向：梯次利用和微電網(wǎng)，這兩個(gè)概念不是并列關(guān)系，梯次利用是指舊電池的再利用，微電網(wǎng)是指儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景中的一種，是剛性應(yīng)用方向，今天的內(nèi)容包括這幾大塊：一是儲(chǔ)能行業(yè)的痛點(diǎn)和關(guān)鍵指標(biāo)；二是新艾電氣組串集中式原理和優(yōu)勢(shì)；三是組串集中式解決方案和在梯次利用和微電網(wǎng)中的應(yīng)用；四是組串集中式的案例分享。
儲(chǔ)能行業(yè)的痛點(diǎn)分析，包括經(jīng)濟(jì)層面問(wèn)題和物理層面的問(wèn)題，包括的安全問(wèn)題和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題、壽命問(wèn)題、可靠性問(wèn)題、成本問(wèn)題、可維護(hù)問(wèn)題。接下來(lái)是評(píng)價(jià)儲(chǔ)能系統(tǒng)的指標(biāo)：功率利用率、系統(tǒng)可維護(hù)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(biāo)是評(píng)價(jià)儲(chǔ)能系統(tǒng)非常核心的指標(biāo)，比如說(shuō)容量利用率，剛才上臺(tái)的智光電氣的郭總也特別提到，容量利用率成為了大家關(guān)注的重點(diǎn)。買(mǎi)了多少電池與實(shí)際利用多少，這是隱含的帳，我買(mǎi)200萬(wàn)電池，能用200萬(wàn)電池嗎？可能吃了大虧還不知道。做電芯、Pack、EMS系統(tǒng)的都在嘗試提高容量的利用率，比如說(shuō)做BMS的主動(dòng)均衡解決，高壓級(jí)聯(lián)嘗試解決將電池簇的容量降低，提高系統(tǒng)的容量利用率。再比如有人提出用小型的管理到電芯級(jí)別的技術(shù)，每個(gè)電芯都可以發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，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(guò)提高精細(xì)管理程度從而提升電池容量的利用率。
功率的利用率這個(gè)比較少提，如果一個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)有十路電池，每一路電池希望都是2C，系統(tǒng)2C，十路電池單體系統(tǒng)、單簇電池設(shè)計(jì)幾C？這個(gè)大家可能腦筋要轉(zhuǎn)一下，可能不是2C、可能是3C，如果電池簇和電池系統(tǒng)的電流倍率可以做到一致成本也會(huì)降低，這也是隱含的成本。為什么我講這么多隱含的成本？因?yàn)閮?chǔ)能也從無(wú)到有、從有到基本能夠看到鋰電池算的過(guò)來(lái)帳，再到后面競(jìng)爭(zhēng)加劇。每個(gè)階段關(guān)注的問(wèn)題不同。最早買(mǎi)PCS，十年前要做儲(chǔ)能項(xiàng)目，連PCS都不一定買(mǎi)得到。可能用光伏逆變器改制，你說(shuō)要適合鋰電的，有嗎？沒(méi)有。后面競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈、越來(lái)越加劇，更多體現(xiàn)在精細(xì)管理，原來(lái)解決從無(wú)到有，以后要解決從有到精的問(wèn)題。
系統(tǒng)在線率，我看過(guò)南方電網(wǎng)的指標(biāo)，希望能達(dá)到99.73%以上，這是一個(gè)非常高的指標(biāo)，什么意思？一年一個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)有1天的休息時(shí)間，現(xiàn)在的儲(chǔ)能系統(tǒng)能否真正意義上做得到？要提高系統(tǒng)在線率，必須從系統(tǒng)架構(gòu)上去考慮。
系統(tǒng)的可維護(hù)性，集裝箱儲(chǔ)能系統(tǒng)中的單點(diǎn)故障，有沒(méi)有可能造成系統(tǒng)的宕機(jī)？這是我們要考慮的。一個(gè)好的儲(chǔ)能系統(tǒng)，應(yīng)該是系統(tǒng)中的單點(diǎn)故障盡可能不造成系統(tǒng)停機(jī)。多機(jī)并聯(lián)、冗余備份是提高系統(tǒng)可維護(hù)性的重要方式。
容量的年衰減率，看起來(lái)和電芯、pack更有相關(guān)性，和集裝箱的存儲(chǔ)原則也有相關(guān)性。原來(lái)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(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出一種方案，橫向來(lái)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(xì)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(diǎn)是能不用變壓器就不用變壓器。
以上是關(guān)于核心指標(biāo)的一些解讀。
下面介紹一下組串集中式的概念和特點(diǎn)。
組串集中式是什么？新艾電氣進(jìn)入儲(chǔ)能行業(yè)，經(jīng)過(guò)三年多的儲(chǔ)能實(shí)踐，提出組串集中式產(chǎn)品，所謂組串集中式既有組串式的精細(xì)管理電池簇的特點(diǎn)，又可以呈現(xiàn)集中式大機(jī)的一些優(yōu)勢(shì)，既能并網(wǎng)又能離網(wǎng)。它是基于高精度、高動(dòng)態(tài)響應(yīng)、低環(huán)流的技術(shù)多機(jī)并聯(lián)技術(shù)、模塊化的解決方案；對(duì)電網(wǎng)友好，對(duì)電池友好的儲(chǔ)能解決方案。對(duì)電池友好，即電池不需要一個(gè)集裝箱的所有電池全部串并聯(lián)到一起，要避免任何單點(diǎn)故障會(huì)造成電池系統(tǒng)的故障。既要對(duì)電網(wǎng)友好又要對(duì)電池友好。同時(shí)是一種可以同時(shí)覆蓋多種應(yīng)用場(chǎng)景，發(fā)電、輸電、配電、用電、微電網(wǎng)，一個(gè)方案解決所有的應(yīng)用，有沒(méi)有可能？組串集中式，可以做到完美兼容。
對(duì)于做儲(chǔ)能、做系統(tǒng)的人來(lái)講，你是做什么的？有人說(shuō)我是做電芯的，有人說(shuō)我做Pack的，有人說(shuō)我做直流側(cè)的，有人說(shuō)我做交流側(cè)，直流側(cè)和交流側(cè)在博弈。有人做汽車(chē)Pack，有人能管50度電、100度電，相對(duì)來(lái)講還算容易。如果直流側(cè)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(jià)，付出什么代價(jià)？就是剛才講的六點(diǎn)，能量利用率降低，功率利用率降低，系統(tǒng)可維護(hù)性降低，系統(tǒng)可靠性降低，系統(tǒng)由于直流側(cè)電流均勻度不好，造成容量衰減率加快，最終年有效的系統(tǒng)在線率，一年365天，可能任何一個(gè)單點(diǎn)故障都在修系統(tǒng)，到底如何平衡？我還見(jiàn)過(guò)平衡到極致的點(diǎn)，可以解放每顆電芯，相信在座的也見(jiàn)過(guò)，精細(xì)到電池顆粒度到每顆電芯的解決方案，任何一個(gè)電芯出問(wèn)題是不受影響的方案，電池完全解放，但是這種方式，會(huì)讓系統(tǒng)變得異常復(fù)雜？新艾電氣的組串集中式就是直流側(cè)和交流側(cè)平衡的情況下取得折中，我們提高直流側(cè)的可用率，降低直流側(cè)的難點(diǎn)，甚至連梯次利用都可以大規(guī)模利用。
現(xiàn)在PCS同行業(yè)的朋友都逐步關(guān)注到了直流側(cè)的問(wèn)題，我今天不再贅述。鋰電池四個(gè)自由度的不一致和應(yīng)用工況不一致，會(huì)造成使用過(guò)程中造成各種木桶效應(yīng)。即使新的鋰電池，經(jīng)歷三到五年，整個(gè)系統(tǒng)的利用率會(huì)由最短的木桶，把整個(gè)系統(tǒng)的利用率大幅拉低。儲(chǔ)能投資變成了去賭電芯好不好、系統(tǒng)一致性好不好，而不是系統(tǒng)的角度看是不是完全可控。
這是實(shí)際情況下我們用過(guò)的200多個(gè)模組，我們可以看到，不管是內(nèi)阻還是容量，還是有相當(dāng)?shù)碾x散性，而且這是一批電池，如果這樣一批電池在集中式的儲(chǔ)能系統(tǒng)中，容量利用率在哪里？實(shí)際上取決于最弱的電芯、最大的一顆電芯的表現(xiàn)，就像在場(chǎng)的人一樣，在場(chǎng)有200個(gè)人，一個(gè)人得感冒，所有的人都得感冒，這個(gè)會(huì)就不用開(kāi)了，我們要做的是解耦，分開(kāi)20組，一個(gè)人得感冒，那個(gè)組不能參加，我們還有其他的組可以參加。
交流側(cè)的痛點(diǎn)，監(jiān)控難度大、調(diào)度響應(yīng)一致性差、響應(yīng)時(shí)間慢、諧波大、并聯(lián)均流特性差、單點(diǎn)故障系統(tǒng)宕機(jī)。直流側(cè)解放出來(lái)交流側(cè)要付出代價(jià)，這個(gè)問(wèn)題有沒(méi)有可能解決好？后面儲(chǔ)能的應(yīng)用，除了簡(jiǎn)單的并網(wǎng)還有微電網(wǎng)的應(yīng)用，微電網(wǎng)加上電池、加上光伏，500千瓦的微電網(wǎng)、一臺(tái)單機(jī)，直流側(cè)耦合，對(duì)電24小時(shí)，要做12兆瓦的電池，如果不分組全部掛在一起，可能成為優(yōu)秀的微電網(wǎng)項(xiàng)目嗎？不可能。我們遇到一些軍區(qū)項(xiàng)目，12個(gè)小時(shí)、24個(gè)小時(shí)額定負(fù)載，這樣的負(fù)載網(wǎng)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(biāo)？新艾電氣的實(shí)際效果是可以的，36臺(tái)儲(chǔ)能變流器多機(jī)并聯(lián)，20ms系統(tǒng)響應(yīng)，模塊均衡情況下做到0.5%的均衡狀態(tài)，為什么叫均衡模式，還有主動(dòng)均衡模式是根據(jù)情況自己進(jìn)行調(diào)整，這是我們獨(dú)創(chuàng)的。系統(tǒng)諧波這么多并聯(lián)的情況小于3%。
這是目前典型的幾種應(yīng)用架構(gòu)，沒(méi)有包含完整，典型的來(lái)講，集中式的儲(chǔ)能變流器，類(lèi)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(yīng)用也分兩個(gè)層面，一個(gè)是模塊化的并聯(lián)，一個(gè)是組串集中式方案，好處是有效解耦電池，將風(fēng)險(xiǎn)大幅度降低。
相信大家看到這個(gè)定義的時(shí)候都比較懵，講完剛才這些，大家看組串集中式就簡(jiǎn)單了，感興趣的可以會(huì)后聯(lián)系。
電池連接呈現(xiàn)多個(gè)電池精細(xì)管理的狀態(tài)，看一下組串集中式的解決方案，這是我們的一款典型產(chǎn)品，630KW ，可以管18通道，當(dāng)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(mǎi)大機(jī)，可能更好、更便宜一些。
儲(chǔ)能沒(méi)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(gè)通道，比如說(shuō)我可以裝18路、8路，機(jī)器看起來(lái)很簡(jiǎn)單，這是拆包利用的解決方案。梯次利用明年會(huì)大規(guī)模的普及下來(lái)，這些電池一方面去了鐵塔，另一方面有人拿來(lái)做大規(guī)模的電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)、削峰填谷甚至做備電的應(yīng)用。
我們和南方電網(wǎng)，以及比克共同合作，做了大規(guī)模的組串集中式項(xiàng)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(shuō)我串聯(lián)行不行？抱歉，不行。并聯(lián)行不行？有的上海客戶16路電池并聯(lián)，過(guò)個(gè)兩個(gè)月就不行了，充不進(jìn)、放不出。整包利用有幾個(gè)特點(diǎn)，一臺(tái)儲(chǔ)能設(shè)備接27個(gè)通道，類(lèi)似特斯拉的方案，我們采用多個(gè)模塊，每個(gè)模塊獨(dú)立出三個(gè)通道的解決方案，可以避免用一個(gè)大的集中式的儲(chǔ)能電流器和小型的DC/DC方案，如果發(fā)生短路會(huì)造成崩潰的嚴(yán)重隱患。雞蛋還是不要放在一個(gè)籃子里，分散才會(huì)更好。出問(wèn)題系統(tǒng)是不會(huì)停的，只是這一路暫停下來(lái)，別的不影響，這樣系統(tǒng)的在線率大幅度提升。我有100個(gè)通道，我今天壞了一個(gè)通道，修十天，一年365天，哪個(gè)月都維護(hù)，整個(gè)系統(tǒng)的在線率還是非常高的。
再給大家介紹一下小規(guī)模的梯次利用項(xiàng)目，這是梯次電池整包小規(guī)模利用，梯次電池少的話，有時(shí)間慢慢拆、慢慢研究，電池成片退役下來(lái)的時(shí)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(duì)于沒(méi)有空間的事情現(xiàn)在怎么掙錢(qián)，都不愿意去干。
我用藍(lán)色字體標(biāo)出通道數(shù)，每個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景都是有很多的通道，每個(gè)通道獨(dú)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(jié)構(gòu)也延用過(guò)，國(guó)家電網(wǎng)在山東的項(xiàng)目也做了一些。
這是剛才分享南方電網(wǎng)大規(guī)模的梯次利用，96個(gè)電池包。
這是微電網(wǎng)的應(yīng)用，南方電網(wǎng)茂名地區(qū)的第一個(gè)微電網(wǎng)。印尼、孟加拉國(guó)、深圳的一個(gè)合作伙伴。
最后看一個(gè)1MW的系統(tǒng)。
這是新艾電氣的匯報(bào)，謝謝！
