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直击储能大会|欣旺达综合能源郭均柳:“双碳”战略下储能系统集成的关键技术设计

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国储能网 发布时间:2022-09-27 浏览:

中国储能网讯:第十二届中国国际储能大会演讲速记如下:

郭均柳:各位领导,各位专家,各位来宾,大家上午好!做一下自我介绍,我叫郭均柳,来自欣旺达综合能源,非常荣幸能够代表欣旺达参加本次的储能大会,与各位专家相聚杭州,共同交流、分享和学习。

我从三个方面:双碳战略下储能发展机遇,大规模储能应用行业痛点,储能系统设计的关键技术介绍本次分享的主要内容。

第一部分,双碳战略下的储能发展机遇。

在国家双碳战略背景下,储能迎来了发展的新机遇,众所周知,储能是构建新能源为主体的新型电力系统的重要支撑和保证,也是提升可再生能源消纳比例、降低化石能源消费比重的重要实施路径。根据行业机构统计,2022年上半年共发布储能相关政策489项,其中国家性政策52项,各省和地区性政策437项。在储能发展规模上,我们也是逐年大步增加,根据储能产业研究白皮书2022年的统计数据,截止到2021年底,中国电力储能市场累计装机规模46.1GW,特别是新型储能市场发展迅速,到2021年底装机容量5.73GW。2021年新增投运新型储能装机规模约2.45GW,其中锂电储能装机占比91.5%。在锂电储能单项目规模上也是不断刷新记录,仅在2021年100MW及以上规模项目有71个,500MW及以上规模5个。所以说,在国家政策上,取得了国家的大力支持,在储能规模上,储能的行业发展也是越来越好。

第二部分,大规模储能应用行业痛点。

随着新型储能的大规模应用,特别是锂电规模的大规模应用,在锂电储能规模化应用阶段可能会出现很多问题,这里主要从系统安全、系统成本、商业模式和储能标准四个方面进行介绍。在系统安全上,因为现在应用的锂电储能越来越多,所以说这块从系统设计、系统集成以及品质控制、系统控制等方面进行介绍。随着现在储能行业比较火热,很多公司都进入了储能行业,因为技术能力参差不齐,在品质管控要求上也是高低不一,所以也会造成储能系统的安全问题,可能对后期整个储能行业的发展会带来一些不利影响。

近两年来,随着锂电储能材料的价格增加,并且高居不下,造成储能项目投资成本增高,给储能项目投运带来不利影响。

在商业模式下,储能的市场机制和盈利模式还不够完善,还未形成良性的商业模式。

在储能标准方面,因为还未形成全产业链的覆盖,这就需要国家和行业共同努力,不断推出新标准,更新升级以前的旧标准,逐步完善,为储能的健康发展提供一个政策支撑。

第三部分,储能系统设计的关键技术。

欣旺达总结了在储能系统直流侧方面的相关技术,和大家一起分享。在介绍关键技术之前,我先介绍一下欣旺达的主要情况,欣旺达是1997年成立,2011年在创业板上市,注册资金是17.18亿元,目前员工人数3万人以上。欣旺达主要是专注新能源产业,现在已经成为全球第一的3C消费类锂电池供应商,并且是全球新能源企业500强排名第26位和和中国民营企业500强第366位。

在营收和业绩方面,2021年欣旺达营收是373亿元,同比增长25.8%。从2011年上市到2021年,十年间营收提升36倍,年复合增长率达到43.19%。

欣旺达一直聚焦于锂电池发展,主要形成了3C消费类电池、智能硬件、电动汽车电池、能源科技、智能化和智能制造、实验室检测服务六大产业板块,为六大板块提供综合解决方案。

欣旺达以深圳宝安为总部,全球拓展布局,形成了深圳宝安、深圳广州、惠州博罗、浙江兰溪、江西南昌等8个主要的生产基地。总建筑面积470万平米。随着欣旺达集团的不断扩张,现在新的产业基地还在不断投建中。

欣旺达综合能源是欣旺达集团全资子公司,欣旺达综合能源是针对电力储能、工商业储能、家庭储能、网络能源、智慧能源五大应用板块,20个细分场景下打造全场景解决方案,截止到目前锂电累计装机容量达到4GWh以上。

上面介绍了欣旺达的基本情况,也总结了欣旺达十几年来做储能系统集成和储能系统设计的一些关键技术,主要体现在四个方面:首先,可靠的系统安全设计。主要是要做到系统实时监控和预警的全局管理,多重保障,保障系统安全稳定运行。第二,系统集成技术。系统高度集成,单位体积能量密度高,通过能量密度的提升,可以达到降本增效的效果。第三,热管理技术。在该技术上,欣旺达也是经验很丰富,主要是保障电芯处于适宜温度运行,提高电芯运行环境一致性,延长电芯使用寿命。第四,系统控制技术。欣旺达建立了全面智能系统控制管理,持续优化系统控制策略,与配套设备友好互动,提升系统整体性能。

锂电的储能发展,特别是锂电储能系统设计对系统安全性的设计要求非常高,也是一个考验。我们主要从六个方面进行阐述:

首先,基础器件选型。就像建高楼大厦一样,要建好地基,所以我们也要从基础的器件选型开始,主要是电芯选型,使用安全性更高的磷酸铁锂电池,从PACK到系统全面考虑,而且要考虑电池的系统倍率、应用场景以及安规、质保年限等,选择合适的电芯。在电气元器件方面,考虑耐短路、耐燃弧器件。

第二,BMS管理。在BMS管理方面,它直接管控了整个集装箱的电池运行情况,所以我们是基于整个集装箱的温度场建模和优化算法,直接提高电芯的运行环境一致性,提高预警可靠性,降低故障误报几率,以及多级安全阈值设定和簇级动态管理,这些手段都可以提高安全设计等级。

第三,电气安全。首先要做好系统连接件的防呆设计,全范围实时绝缘检测保护和多重安全关断技术。

第四,舱体设计。我们要做到分仓设计,有效降低燃爆风险。分仓隔离要做到长时间耐火,防止热失控扩散。在箱体设计上要按标准设计好快速的泄压、泄爆窗,防止热失控的时候造成集装箱爆炸,造成二次事故发生和人员伤亡。

第五,实时监控技术。欣旺达做到电芯级和系统级监控,在线诊断和故障预警。

第六,新型消防设计。要采用预警和灭火效果更好的消防系统,采用一些比如说可燃气体探测、温感烟感的探测,做好全域的安装和布局,消防药剂选择效果更好的全氟己酮,电芯级消防,并预留水消防的接口。

欣旺达在系统集成方面的经验是很丰富的,从PACK级到系统级逐层考虑。因为现在储能系统的单箱装机容量越来越大,所以说对能量密度要求非常高,在PACK设计方面要做到大容量的模块化设计,提高单箱的容量密度。液冷技术在这里面也是后续主流的方向。簇级控制系统也是目前主流的设计,因为它可以达到电池簇相互独立,降低木桶效应和电池一致性要求,提升电池利用率,同时延长电池寿命。在直流侧高压设计,因为目前常规的直流侧高压设计达到了1500V设计方案,通过提高直流侧高压设计可以降低系统功耗和线损,可以综合提高系统效率。在维护设计方面,我们现在主流的是采用外维护设计,可以提高单箱容量密度,减少占地面积。预制舱设计方面,我们采用了预制舱一体化设计以及分仓隔离设计,以此降低燃爆几率。通过拼箱设计,可以有效提高箱体的占地面积能量密度,减少占地面积。

欣旺达在热管理设计方面,主要从PACK热设计、集装箱热设计、系统级管理三个方面来介绍。在PACK热设计方面,我们做了冷热风分离风道设计,液冷设计采用了回形管路设计,在做风冷PACK和液冷PACK之前,也做好热仿真模拟优化,并且和实际数据做过优化,不断优化和调整,最后达到一个最优方案。在集装箱热设计方面,要做好箱体保温绝热设计,防止外部环境对内部的影响。采用有效的风道设计,配合分布式温控,根据箱内外的温差和环境因素,自动控制温控系统,进行冷却、加热、除湿等功能。在系统级热管理方面,主要是智能温控系统可以直接根据集装箱里的情况进行空调和风扇的调频调速,做到精准控制箱内温度。液冷技术主要控制液冷机组的液体温度和流速,来控制箱内的电芯温度。

在系统控制设计方面,欣旺达主要是提供了簇级控制技术,主要是抑制环流创新措施,达到簇级独立设计,簇与簇之间的大压差并联,避免环流问题,可以实现单簇管理的动态管理功能,提高电池容量利用率。同时,这个功能也可以支持新旧电池的混用问题,簇级控制技术应用,直流侧支持新旧电池混用,可以支持后期直接补充新电池,支持储能项目的分期部署,实现LCOS更低。在全生命周期管理方面,可以做到智能运维,做到故障预警、诊断和定位的功能。在簇级管理方面,可以做到簇级动态保护,减少系统停机,提升设备利用率。在软件方面可以做到软件在线升级,达到无人值守,降低运维成本。

欣旺达综合能源在电力、工商业储能形成了“3+4+4+8”的标准产品体系,就是采用了100AH、142Ah、280Ah电芯,实现了四款PACK,不同组合形成了四款电池簇,通过四款电池簇形成了8款NoahX系统级产品。40尺的主要有三款,有3337KWh/4515KWh/6021KWh,20尺主要有2752KWh,3440KWh,这是液冷的。10尺的有500KW/530KW。

欣旺达产品的应用场景,在风冷和液冷的集装箱系列产品上,在储能地面站2MWh+应用。在工商业储能方面,主要应用于10尺或者20尺以及户外柜,主要针对177KWh-2MWh的储能需求。

欣旺达整个的关键技术以及产品,主要体现在三个方面,主要是:能源密度的大幅提升,可以提升35%左右。拼柜设计大大降低场地面积,预安装一体化设计,可以节省安全时间。可以采用分级部署,减少初始投资。在运维方面,因为采用1500V高压设计,可以有效降低系统辅助功耗,还采用了智能APP远程运维,减少人员现场巡检,降低运维成本。系统效率也是有所提升,将近90%,通过智能液冷温控大幅延长电池寿命。簇级管理,提升放电量,可以提升7%,整个的度电成本可以下降20%左右。

花好月圆日,中秋喜相逢,提前祝大家中秋快乐!这是我的联系方式,需要交流可以加一下,我的分享到此结束,谢谢!

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关键字:欣旺达综合能源 储能系统集成

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