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    陽光電源張躍火:把事情做在前端 才能保證儲能系統安全、可控
    發布時間:2019-05-20 14:16:20

      陽光電源張躍火

      2019年5月18-20日,中關村儲能產業技術聯盟、中國科學院工程熱物理研究所舉辦“ESIE2019儲能國際峰會暨展覽會”,陽光電源張躍火在會議上發言。

      在主題論壇4:“儲能參與與輔助服務市場(現貨市場)價值實現”論壇上,陽光電源張躍火作題為《儲能系統的集成優勢是怎么煉成的》的演講。

      以下為發言實錄:

      陽光電源張躍火:今天我從我們的角度講陽光針對儲能系統的系統集成技術。

      從幾個方面來講:

      第一,儲能集成系統安全問題。

      第二,儲能系統的關鍵技術,陽光電源從哪一方面做了工作,確保我們系統的安全。

      第三,業務布局。

      第四,典型的業績分享。

      昨天中關村聯盟發布了數據,截止到2018年底累計投入規模電化學儲能1.1GW,也是2017年累計規模的2.6倍,特別是鋰離子電池目前占據了我們電化學很重要的部分。近期安全的事情,昨天有個專家統計,截止到當前有20幾起燃燒的事故,把儲能系統安全問題推到了風口浪尖,當然對系統的安全也是我們整個儲能里面最要關注的一個點。第二個才是經不經濟,合不合算,能不能讓大家來買單。

      第二部分儲能系統集成的關鍵技術,陽光在這塊布局很早,我們在集成技術這塊做了很多的工作,專利方面,其中有500多項專利,基本上是關于系統集成技術的。這是為什么我們做儲能會相對其他的廠家可能優勢更大。

      都說安全的問題,其實無論是安全,包括安全、高效、設計,整個系統最終表現出來的狀態,其實基本上是設計出來的。為什么這么講?因為我是做光伏設計的,像光伏電站一樣,光伏電站7分是設計出來的,后面的3分才是運維,能進一步提升發電量等等,儲能系統也是一樣,我們把事情做在前端,才能夠對系統進行安全、可控的。

      幾個關鍵技術:

      1、安全設計,結合智能消防、浪涌抑制等等。

      2、高效率設計,從應用端來講,目前儲能系統的經濟性,特別是在經濟性還不足以特別支撐,比如在某一些邊際下運行的時候,整個系統的循環效率也是至關重要的。

      3、可靠性,專利散熱、系統配置和長壽命的管理。

      4、智能化,從監控、調度、快速響應、故障精準定位、故障體檢等等維度。

      5、適應性,因為我們的儲能系統可能適用于高海拔、近海風沙地區,作為適應性來講也是必不可少的。

      安全性設計:通過四級安全防護措施,比如PARK級的,然后是BCP,可以保護線路,PCS自身的保護以及其他的前期的保護。所以整體每一個環節都是有對安全的監控保護。

      除了四級,各個層級之間有一個安全聯動的機制,我們叫做五級聯動保護,聯動起來防止邏輯沖突,以及避免干擾故障的處罰。

      針對浪涌保護和節能監測,保證系統運行,這個也是智能化節能檢測的過程,對儲能系統也是必不可少的。

      接地,大家可能平時比較忽略接地,特別在其他的系統里面共地,我們這里采用第一種方式,獨立接地的方式,從電池、PCS到控制電源等等,空調、消防、照明所有的東西都是獨立的接地的過程。獨立接地是防止接地網混在一起產生很大的鞏膜,導致互相影響,特別是電網端的電壓突變會影響到電池端,這種風險性也是蠻大的,所以從這些方面我們進一步杜絕。

      針對Cel,電壓一致性方面,國標要求和我們自己的企業標準是相差很大的,而且我們的企業標準是遠遠優于國標的水平。包括電壓的一致性,電芯容量一致性,電芯一致性通常用標準偏差來衡量。還有實驗溫度等等。

      從各個維度保證高標準的檢測標準,達到從Cel到系統的整體保護,像幾大標準的檢測,像擠壓、過充過放、短路低電、熱失控、針刺主要針對電動車上的儲能來的,對于電力儲能我們更嚴苛的也是做了這種實驗。

      針對Pack電氣設計,單個Pack額定電壓更低,主要取決于人體對安全電壓的考慮,所以安裝維護方面可以更加安全,針對系統的耐壓、絕緣我們也是遠遠優于國標的,絕緣更強,系統才能更加安全。剛才講從設計端,設計端主要是以預防、監控為主,當真的發生了火災或者是不安全性的問題,我們最后有一道防線來解決,我們與中科大的火災實驗室共同研究電芯時空的特性。

      針對消防系統,采用多點監控、分級滅火、智能消防模式,采用新型的FK5112全氟乙酮滅火介質,快速滅火、持續降溫,比其他的更有優勢。

      第二大塊,高效率設計,選用整體的系統效率超過90%以上,整體的系統效率包括電池的往返效率,PCS是我們傳統的優勢,大于99%,電池這塊大于98%,包括整體的高效能的智能溫控系統,保證了系統的整體的循環效率大于90%,這也是進一步減小系統的損失。儲能系統是一來一回的,損失是不可避免的,但是我們怎么樣從設計的方面進一步降低損失。

      逆變技術,PCS是3000瓦到2.5兆瓦的PCS,從儲能逆變器的關鍵技術來講,我們掌握了交直流并技術、高/低電壓穿越、VSG技術、高效率,這也是我們在這方面做這個工作的優勢。電池在大概5年前開始布局鋰電池的技術,包括我們當時跟三星合作。

      在電池的封裝技術、管理技術、安全性技術、維護技術我們做了很多工作,電池涵蓋磷酸鐵鋰跟三元鋰兩種大的類型,而且涵蓋0.5C到4C,無論能量型還是功率型進行了全面的覆蓋,可以滿足不同的,無論是能量搬移還是調頻調峰各種應用的需求。

      高效率設計:最大的系統支持1500V系統,目前在國內1500V儲能系統還是用的比較少的,主要是在海外。這個跟光伏是一樣的,1500V系統有一些固有的屬性和優勢,包括電芯的串聯數、線纜減少、并網點減少,所有系統的線損、線纜損耗都會大幅度下降,維護的過程大量減少。

      可靠:至少保證系統在生命周期內是完全可靠的。我們采用了一些專利的設計技術,電池模組的風道,大家可以看到,可實現模組內部電芯溫差不超過3攝氏度,這個指標是非常領先的一個指標。包括PCS風道,采用下進風,上出風的原理,保證變流器的風機工作在冷風區,也是保證它的壽命,可以實現負30度到60度環境下的持續的運行。

      熱設計,包括Pack的,內電芯的均溫測試,并聯的Pack的均溫測試,包括高低溫的測試,包括熱仿真,我們從測試的角度盡量完善它的可靠性。

      這是根據負載特性,仿真,可以根據不同的邊界條件,我們可以提供這種服務,把邊界條件輸入,進行仿真的服務,我們可以算出我們系統的效率、策略,包括充放電策略,我們根據不同的應用類型,給出最優的能量管理或者是電池充放電管理的這些策略。

      電池壽命的預計,由于現在大家都經常問到的一個問題,電池的壽命怎么樣?電池的壽命說不清道不明,因為跟好多邊界條件有關系,基于這么多復雜的邊界條件我們怎么樣預測電池的壽命呢?我們可以做得到,基于鋰電池的大數據分析可以精準的預測到電池衰減的特性,同時基于不同負荷的工況可以預測電池的壽命,當然這個過程一系列要有一個大數據的模型。

      能量管理系統是智能化設計的過程,無論是系統的安全還是調度,都離不開智能化的設計,我們主要是包括分時充放電控制、微網自動運行控制、電池組的主動均衡管理、快速調頻這些反應,我們通過本地的控制器可以實現把PCS、電池系統以及周邊的服務系統全部接進來進行統一的管理和調度。從儲能系統的調試、安裝、運維這塊有比較大的優勢。

      同時,故障的快速檢測,剛才講了故障的快速檢測包括安全性,是離不開智能化的,包括黑匣子設計,實現故障的快速診斷和分析。黑匣子,大家都知道飛機的黑匣子,我們可以從處罰的原始原因到一系列引發的原因,都是可以做一連串的反應都可以做記錄和分析,這是黑匣子設計。

      集中運維:智慧能源管理平臺不僅可以接入光伏、風電,還可以接入儲能,也是可以實現區域分級的管理,包括綜合能源的管理,然后提供整個儲能電站的運行、運維的特性分析。

      適應性:高適應性主要取決于我們對溫度、風道。地震的強度,防風、防震、抗震的要求進行了大量的仿真和計算。這是載荷和地震強度的測試,陽光在這塊也是擁有全系列的對于儲能系統測試的測試平臺和研究的平臺。這是防護和延誤的測試。

      三、陽光電源儲能業務的布局。

      公司是1997年成立的,到2018年、2019年,至今22年的時間,主要從光伏開始做起,在2015年開始跟三星合作成立了儲能的公司。

      針對于公司儲能這塊的產能,目前鋰電池產能可以達到5GWh,儲能逆變器可以達到8GW,系統集成能力可以達到6GW和6GWh,是完全滿足目前市場的需求的。

      在測試設備這塊,我們擁有光儲系統,包括微網測試平臺,還有不同工業等級高壓接入的測試,包括振動,無論是光伏還是儲能整體測試的平臺,我們也是有一個全系列的平臺。

      在制造方面,采用精益制造,像我們的全自動的精益制造的過程,特別是電池這塊,鋰電池這塊的自動化生產線,我們也是全自動的國際一流的,因為我們基本是三星的體系做電池的封裝、檢測等等。所以一致性,保證在前期出廠的時候一致性是非常高的。

      從儲能業務來講,我們是全場景的解決方案,從產品角度來講:主要包括儲能逆變器,還有鋰電池系統、能量管理系統、監控系統這么幾個大的維度??梢苑盏念愋桶芰堪嵋?、調頻調峰、微電網等等,所以是一個全場景的解決方案。這是一個產品,這是我們的儲能方面的產品線,從儲能逆變器到配件,任何一個儲能的系統都是由這幾個大的部分組成的。

      業績方面:目前為止全球已經做了720多個儲能的應用項目,從容量來講已經達到了600GW/600GWh這么個級別,覆蓋類型比較廣,最左上角的,包括海島,甚至包括珠峰的一些項目,下面的光伏側,光伏+儲能的能量搬移,西藏雙湖7MW/23.5MWh,這是全球無電區海拔最高,海拔達到5000米,規模最大,施工難度最高的微電網的系統。這是電網側的調峰的項目,24MW/48MWh的調峰項目,我們充分發揮削峰填谷,緩解電力供應,提升新能源的穩定性。這是調峰方面的。

      這是火儲聯調的項目,這是山西的項目,9MW/4.5MWh的項目。這是海螺水泥的,這是用戶側的,主要做一些能量管理。

      這是北美10MW光儲融合方案,項目主要目的一個是輔助新能源并網,第二,還有一些附加的功能就是調峰調頻。這是250的項目。

      這是德國的儲能調頻的一個項目,單個集裝箱可以達到4MW/2MWh,標準40的集裝箱。

      這是日本的光儲并網項目,主要解決直流側的,日本是交流側衡量光伏,他本身土地有限,申請一個項目不容易,電價非常高,所以容配比非常高,采用儲能把氣光存下來。

      這是一些業績的展示,針對業績方面,我們覆蓋了調峰調頻、電網側的、用戶側的、發電側的,有一些比較豐富的經驗。


    稿件來源: 電池中國網
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