中国储能网讯:9月11日在深圳鹏瑞莱佛士举办的“碳中和能源院士高峰论坛暨第三届中国国际新型储能术及工程应用大会”上,杭州煦达新能源科技有限公司专家薄涛进行“工商业储能技术发展趋势及典型案例分享”的演讲。
薄涛:大家下午好!我是煦达新能源的薄涛,在这里与大家分享工商业储能技术发展趋势和典型案例。
2022年电化学储能实现非常迅猛的发展,其中用户侧累计投运1.81GWh,工商业配置储能总能量投入0.76GWh。工商业看起来规模不大,但可以看右侧橘色柱状图(见PPT)。工商业储能在2022年相对2021年几乎实现了翻倍的发展,而工商业储能的应用场景都属于用户侧储能应用场景,有工业、商业的峰谷套利,有充电场站配套虚拟增容应用,也有铁塔基站储能备电一体化,也有分布式光伏配套消纳提升应用。这些都对工商业储能系统都提出安全性、经济性、稳定性的要求。安全是基础,经济性是要求工商业储能必须要能够算得过来账,只有算得过来账,才有用户来买单,也就是要求系统运行一定要有稳定性。稳定性有两方面含义:一个是产品的低故障率;另外一个是运维能够实现快速化,发生故障后,在最短的时间内把它处理好,保证系统长期稳定运行。
长期稳定运行为什么很重要?因为工商业储能的基础收益来自于峰谷套利。试想一年365天刨去大型节假日,真正获取收益的日子只有340、350天,实际情况能保证340天都有满额的稳定的收益,已经是非常困难的了。如果因为故障导致系统停机,对收益的影响将非常大的。
需量调节可以帮助用户降低需量电费,但这部分收益并不能覆盖工商业储能的成本,基础收益还是来自于峰谷套利。
充电场站加配储能,可以实现充电场站入网门槛快速降低,提高配电设备利用率,能够拓大市场体量。
分布式光伏的配套,因为分布式光伏接入电网系统,使得功率由单向变成双向流动,由此带来很多问题,工商业储能系统也需要具备电能质量管理的能力。比如三相不平衡控制和平滑电网电压的能力。
通信的铁塔基站储能是比较不一样的应用场景。这是直流储能系统,需实现维持直流母线电压和交流母线功率的双重控制。
工商业储能系统主要是由电池系统、PCS、EMS、BMS集成于一体的,其中电池系统是核心,电芯由280Ah到314Ah,实现了一颗电芯一度电,这也给电池系统设计尤其是散热设计提出更高的要求。集成到一起的电池簇由于电压的不断提高,对电气安全设计也提出了更高的要求。电压越高,串联的电芯数量越高,对电芯的一致性要求也越高。这就要求我们做工商业储能系统的产品设计里,对于很多设备的选型提出更高的要求。
电池模块目前主流有两个技术路线,一款是上面这种风冷型的,一种是下面这种冷板液冷型的。风冷型的方案是比较成熟的,运维比较简单。电池系统内不同电芯的温度差相对液冷比较大一些,冷板式液冷的方案今年已经有了大量应用,但由于散热面仅是在电芯的底面,会造成电芯的底部和顶部之间的温度差,相对于风冷还会有些差异。还有一种是浸没式液冷,可以解决温度差的问题,但带来维护困难和成本上升。这在工商业储能系统中的应用可能还有些路要走。
电池管理系统在工商业储能系统有些特殊要求。工商业储能系统总体体量不会特别大,分布式特点比较明显,就需要运维能够实现在不同区域的多个站的快速维护。对于电池管理系统,不管是两级架构还是三级架构,最好能配上云平台。这个云平台不一定就来自于电池管理系统,也可以来自于能源管理系统或者第三方的能源管理系统。它需要实现的是远程电芯电堆的单体分析甚至系统运维。
随着时间的推移,电池系统的运行会出现两种类型的容量衰减,都会表现为充、放电量越来越少、收益越来越低。一种是来自于电池本题SOH下降,还有一种是SOC状态不一致。
刚刚提到主动均衡的功能,电池管理系统需要主动均衡的功能,但从我们的角度看,主动均衡的能力够用就行。从现场的使用条件来看,需要解决的是电芯SOC一致性问题,只要有比较小的均衡电流能够处理掉就可以了。对于SOH的衰减,可能要在每一次充放电的末端对SOH下降比较大的电芯做大电流的替代。这样会带来比较高的成本压力,实现的效果并不能覆盖这一成本。
工商业储能主要是以单簇的独立控制来实现控制方式。一是可以避免它的电池簇之间环流,保证每一颗电芯电流都可控,保证整个系统的安全性。PCS还需要做模块化设计,方便后期的运维。根据它的运用场景有构网型等智能化要求。
EMS对某些应用场景中需要实现冲击性负荷的快速跟踪,能够实现区域集群化的管理,运行参数数字化的经济性的分析。这对于用户来讲是非常需要有直观感受。此外还需要月度负荷的预测等功能。
消防要从产品设计开始,包括电气安全、机械安全、环境安全,来保证电化学安全的综合保护,最终实现分层的消防和电气联动的防护。
工商业储能的运行维护是其中非常重要的一个环节。因为分布式的特点,运维需要应用人工智能和大数据的分析,能够提前预警电芯的衰减和其他各种故障,而提前制订运维方案,来提前实施运维方案,甚至是要在故障发生之前就要把它处理掉,以此避免运行中断,最终避免影响到系统收益。
最后是一些案例分享。
这是集装箱式的工商业储能系统。
这是充电场站配套的储能系统,有公交场站、社会运营场站。左侧是铁塔基站直流侧充电储能系统。(见PPT)
我的汇报就到这里,我来自杭州煦达,如果大家感兴趣,可以加右上角的微信,我们会后再详细沟通。