中国储能网讯:5月24~26日,由工业和信息化部节能与综合利用司与国家能源局能源节约和科技装备司联合指导,中国化学与物理电源行业协会主办并联合240余家机构共同支持的第十三届中国国际储能大会在杭州召开。
来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的1011余家产业链供应链企业,5417位嘉宾参加了本届大会,其中245家企业展示了储能产品,可谓盛装出席,涵盖系统集成、电芯、PCS、BMS、集装箱、消防、检测认证等新型储能全产业链。
5月25日上午,美的集团楼宇科技事业部储能热管理产品总监徐立群受邀在温控系统及电气设备专场分享了主题报告,报告题目为《储能温控高效解决方案》。以下是报告主要内容:
徐立群:大家好!我是美的集团楼宇科技事业部储能热管理产品总监徐立群,今天由我代表公司来介绍美的储能热管理系列产品。
在介绍产品之前,先介绍一下美的集团。大家所熟知的美的,主要是智能家居、白色家电这块,家电空调、厨热电器等白色家电体系。实际上,基于我们10多年的发展,目前2B与2C产业是并驾齐驱的。当前美的集团是1+3+N的业务布局,智能家居仍然是美的集团的基本盘,2022年美的集团营收3457亿,70%以上来自于智能家居。
基于近10年的发展,我们在B端业务有很大的突破,主要体现为三大板块:一是工业技术,给新能源、工控、3C产品提供核心零部件,这里面比较突出的品牌是美芝压缩机、威灵电机、美仁半导体等,在座的部分同行可能也应用过我们的产品。二是我们所在的楼宇科技,给楼宇提供整体解决方案和服务。包含了国之重器-磁悬浮离心机、变频直驱离心机、螺杆机等中大型水机,多联机、热泵、机房空调、储能热管理、电梯、末端、楼宇自控等。三是机器人与自动化,我们在2017年收购了德国库卡机器人,给各类制造企业提供基于机器人的自动化解决方案,是智能制造的基石,三个2B业务将是我们集团新的增长点。创新型业务是我们在数字化创新过程中孵化的新型业务,有安得物流、万东医疗、美云智树基美智光电等。
可以看到,美的不仅仅是一个2C的公司,我们在2B的业务里面已经走了很远,在工业、商业领域都有自己对应的优势产品和标杆性的领先技术。
大家对美的集团有进一步的认识后,我们来看下美的储能热管理产品。我们的储能热管理有分布式冷却和集中式冷却两种产品形态,主要的冷却方式也是以也冷为主,风冷为辅,也符合当前行业的发展趋势,与各位同行的观点也是一致的。
分布式冷却,涵盖了工商业储能上用的3kW、5kW及8kW液冷产品,针对20尺、40尺的大储,有对应的20kW、40kW的侧出风,40kW的顶出风产品。但概念第一代热管理产品,能效比行业宣称值要高8%左右,自然冷节能35%,出水温度能稳定控制在±0.3℃。我们正在布局第二代、第三代更高效的热管理产品,这里我举了一个热泵的例子,储能热泵在今年第四季度推出。
集中式冷却,主要针对发电侧、电网侧200kW以上的大型储能热管理应用,里面用到磁悬浮、气悬浮离心压缩机、变频直驱离心压缩机或螺杆压缩机,能耗远低于分布式储能热管理用的涡旋或转子压缩机,因此整体能效表现会更好。大型冷水机组一直是美的强势产品系列,希望在储能行业也有很好的推广。
做储能热管理产品的公司越来越多,竞争力日益激烈。美的针对这个领域,做这个产品的关注点在哪里呢?
第一,可靠。
第二,高效。
可靠性基于以下展开讲述。
首先是设计上可靠。我们是做商业、民用起家的公司,工业也涉足了很多年,在做储能这个新行业时,我们没有借用之前工商业的设计理念,而是遵循了这个新行业的特点。美的第一代产品是全场景适应的设计:55℃高温运行;-30℃的超低温运行;全球最高标准的6000V浪涌设计;风沙过滤设计及出厂前的风沙测试,确保我们在风沙场景做很好的推广;专用防护涂层设计,能满足C4、C5的防护要求;IP67不见选型,整机IPX6防护等级等。为了保证机器在市面上得到更高的可靠性表现,我们第一代产品的设计指标走在行业的最前端。
上面是我们的设计理念,设计理念如何在过程中得到真正的落地,那就要可靠性的验证。我们做了行业最苛刻的测试,测试分两个方面,一个是器件级测试,一个是整机级测试。讲到器件级测试,很多同行来自汽车行业,汽车行业要求供应商提供完整的PPAP文件,里面含了完整的器件测试报告。美的除了让客户提供测试报告之外,针对每一个器件,还会进行符合美的企标的测试。以8kW为例,BOM里的200余项器件,测试时长累计超过24000小时,这种严苛的测试在行业里比较罕见。针对整机级测试,美的测试流程比较长,一共有5轮整机测试,每轮测试超过1个月,长周期测试累计时长超1万小时。苛刻的测试标准及流程,源自美的批量产品的高质量标准体系,品质与研发独立的架构。除此之外,产品也获得了全球主流认证,目前全系产品都有UL、CE认证。
这么长的测试时间及复杂的测试环节,依赖于全球顶尖的测试资源支撑。我们是全球最大的实验室群之一,焓差室、消音室、压缩机实验室、EMC实验室等均齐全,且获得了CNAS、UL、CSA认证。除此之外还有六大外场,高温、多风沙的吐鲁番,高海拔的西藏,高盐雾的琼海椰林、三亚永兴岛,极寒的漠河北极村,含腐蚀气体的牧原,产品在出厂之前,在我们的外场都有对应的验证,以便模拟在客户现场真实的运行场景。有了全球顶尖测试资源的支撑,才能保证刚才我讲的庞大测试验证的体系。
产品质量做的再好,也存在失效的可能、也会坏。楼宇科技在国内有3400余家网点,储能热管理借用了如此多的售后网点,无论在宁夏的沙漠、青海的戈壁滩还是广袤的新疆,都可以做到24小时全天候服务,这是我们在国内的优势。在全球,我们有80余国家布局了产品服务体系,欧洲、北美、中东非、亚洲、拉美都有售后团队,在海外也能做到48小时服务。楼宇科技如此庞大的售后体系,希望能给这个行业带来一定的贡献。上面是可靠性的简单描述。
第二个点就是高效。
针对额定点的能效,我们第一代热管理产品,实测COP比目前行业宣称的2.6要高8%左右。这里采用了美芝储能专用低压比压缩机、非对称流道设计的板式换热器及双层大面积微通道冷凝器等多种先进技术手段,确保在额定35℃或45℃环境下有更高的能效。这个能效值并不是我们最关注的点,因为35℃或45℃是两个非常特殊的温度点,这两个点到底能不能很好的评价实际运行中的能效表现,我们可以看下一页。
据国家统计局展示的数据,2022年国内光伏装机量最多的地区是宁夏,我们拿宁夏的银川做了一个逐时气温分析。图上展示了银川从1月1号到12月31号的8760小时中,每小时的平均温度曲线。可以看到,5℃以下的时长占39%,5-15℃时长占24%,15-35℃时长占比是37%。明显看出,没有时间是达到35℃,更没有时间超过45℃。所以当前行业如果把额定点定到35或45℃,在全国最大光伏发电的地方是没有对应温度的,在这个情况下,我们应该怎么去评价能效,是值得商讨的。
针对这个问题,首先我要强调全变频设计。现在行业仍存在不少定频产品,定频加上蓄冷系统的确也能做到稳定的水温输出。美的集团有10多年的变频技术应用经验,楼宇科技绝大部分产品均为变频,变频技术极其成熟。从节能效果来讲,在35℃以下,25℃、15℃、5℃、零下5℃、零下15℃等,变频压缩机可以显著的降低转速,大幅度降低能耗,这个节能效果是不言而喻的。而定频压缩机只能通过起停来跟随热负荷的变化,整体能耗要比变频高不少。从出水温度控制稳定性来讲,这是变频系统另外一个潜在的优势。我们的全变频系统加上多种场景下的PID参数调整及优化,在客户现场的测试数据来看,我们在充放电整个循环中,水温波动在±0.3℃左右,处于行业领先的位置。
其次要讲的是自然冷技术。自然冷这个概念在行业内普及性较高,我们的第二代自然冷技术,将自然冷切换温度提高到15℃,较目前行业的自然冷切换温度要高一些。第二代自然的节能效果,我们针对国内地区做了一个数据分析。拿了2022年TOP5光伏发电地区的节能数据,相对没有自然冷技术,在银川、西宁、石家庄、乌鲁木齐和呼和浩特大概有37%-45%的节能效果。从图上的颜色可以看出,越往南,节能效果会越差,图上蓝色和绿色区域,我们认为是自然冷有经济性的地区,黄色区域自然冷的节能效果会差一些。我们在呼和浩特用100MWh的储能电站做了简单的去年耗电测算,每天两充两放,0.5C的充放倍率,用第二代自然冷技术,一年节电在44万度左右。
最后,在发电侧、电网侧有更大的热管理需求时,可采用磁悬浮、气悬浮的离心技术或螺杆技术,单个液冷机可以带10个以上的储能箱,由于压缩机本体效率的显著提高,这种集中式冷却的整体能效会更高。刚才讲到的TOP5地区的节能数据会进一步提升至55%-62%之间,同样,我们拿呼和浩特进行测算,100MWh的储能电站大概年节能59万度左右。
刚才我讲的都是制冷的高效,当然还有制热的高效。制热的高效离不开热泵产品,储能的热泵与车用热泵还是有一些区别,更贴近于工业热泵和商业热泵。我们的热泵产品经过了近20年的技术迭代,在海内外都有较高市场占有率及不俗的口碑,且即将在2023年第四季度推出储能热泵新品。加热速度提升400%,加热功耗降低75%,电池不工作时,在室外低温静置的场景下,可以确保电池温度恒定在±0.3度,全方位、颠覆性的提升了我们的产品加热性能,拓展了锂电池在极寒地区的应用空间,这是我们的热泵在储能领域的新品。我们在节能技术里有第二代、第三代、甚至第四代的产品,今天我只是讲了一个热泵产品,在15-35℃之间也有我们的节能杀手锏,今天由于时间的原因,不在此一一展开。
最后就是抛砖引玉,刚才很多同仁也讲过储能热管理的可靠及高效。可靠性怎么评价?很显然,储能系统不是汽车,储能系统有许多比汽车要求更加严苛的地方,更加追求稳定性及可靠性,当然也有稍温和的地方。使用汽车行业的IATF16949体系,就能把储能的质量体系做得更好吗?从这两个不同的产品场景来看,答案是否定的。另一个与储能更相近的产业就是数据中心,特别是小型风冷产品,数据中心和储能的风冷产品几乎雷同,液冷产品也有很多相近之处。数据中心的质量标准是否也可以借用到我们储能行业呢?显然也不是,数据中心重点在室内机,室外机的器件较少,场景也有不少差别。可以看到,储能既不是汽车也不是数据中心,我们这个行业的质量标准该怎么建立,值得广大朋友们一起去探讨。
其次是能效怎么去评价?35℃、45℃到底能不能去衡量我们的实际耗电情况,看到了我的材料,大家其实都有自己的观点了。国内较大的光伏储能电站并没有多少时间用在35℃、45℃环境下,这时可以借用数据中心的全能效比,甚至更严苛的逐时能效比去评估全年能效,更贴近于储能电站实际的电耗情况。这个标准也有待我们共同去探讨,共同去建立。
最后以美的集团的slogan结束:把复杂留给美的,让用户更简单。希望有机会与大家共同探讨刚才讲的两个问题,谢谢各位!