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胡华:安全高效、灵活快速—比克电池构建用户侧储能经验分享

作者:中国储能网新闻中心 来源:数字储能网 发布时间:2019-05-07 浏览:

中国储能网讯:4月24-26日,由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会主办的第九届中国国际储能大会在浙江省杭州市洲际酒店召开。在4月25日上午的“储能电站与技术应用(二)专场”,深圳市比克动力电池有限公司储能部部长胡华在会上分享了主题报告《安全高效、灵活快速—比克电池构建用户侧储能经验分享》,以下为演讲实录:

胡华:各位专家,各位领导,中午好!我演讲的题目是安全高效灵活快速,比克电池构建用户侧储能经验分享。我们知道电网侧、发电侧、用户侧储能都在蓬勃地发展。目前用户侧储能遇到的问题很多,很多人认为现在用户侧储能已经到了一个爆发期了,或者已经有很多应用案例。多数人认为用户侧的成本做到1.6~1.7每瓦时,但是实际上用户侧的储能落地要考虑很多阴性成本,你要考虑招投标费用,你的项目设计费用、项目环评费用、项目保险费用,各个方面都要考虑。目前计算项目成本实际上很多隐性成本没有考虑到。比克公司在具体实施以后,积累了很多这方面的经验。

另外构建一个高效灵活快速的方案,我们也把我们比克建设的方案给大家分享一下。目前国内梯次电池储能电站上使用的的梯次电池大多数是用在大巴车上的磷酸铁锂电池退役下来的,但是现在的乘用车绝大多数是使用三元锂电池的,三元锂电池包大多数以小的圆柱电芯来做的,我们公司的电池研究院经过仔细的研究分析,这种电池包最好是整包利用,不建议拆包重组使用,电池包不建议并联,不建议串联使用,对乘用车电池包来讲,它的电压等级、整包容量是比较低的,如何利用好这些梯次电池包,对PCS的选择方面都提出了一个比较高的要求。

我的演讲主要分四个部分:第一个,给大家介绍一下比克公司的简介;第二个,是比克园区储能系统的设计;第三个,比克系统优势;第四个,我们对用户侧储能的结论和展望。

比克电池成立于2001年,目前在深圳、郑州、成都有生产基地,也在海外设有办事处。目前主要以锂离子电池研发、生产、销售为一体的上下游产业群。比克是最早进入锂电池生产的国内企业之一,2013年郑州比克工厂投产,郑州比克的生产线是国内锂电池生产线自动化程度最高。生产线自动化程度越高,产品一致性和产品质量有得到一个相应的保证。比克电池涵盖了圆柱、方形、聚合物、软包电池。我们从最初的单电芯的供应,到后面的整个电池包出货,比克对于电芯的理解、对于电芯的成组、对于BMS的设计都是非常成熟的。在三元锂电池上,我们也是国内出货量最大的。比克电池做储能,根据国内外整个储能行业的发展,提供有几种不同产品:有调频的项目,2C功率型储能系统,有1C/0.5C能量型储能系统,以及UPS机房用的4C电池系统。根据不同的应用场景,设计生产出不同的集成方案及产品。前面的各位专家都讲了,储能的主要作用包括能量搬移,功率支撑,服务服务,应急保障,我们做用户侧储能,目前能看到的收益,可量化计算的收益就是峰谷套利。南方电网2017年出台一个五毛钱补贴政策,但是那个补贴政策分析下来还是不具备一个可操作性。

用户侧储能的作用目前来看,特别针对于比克这个储能项目来说,第一个功能肯定是峰谷套利,这可计算可量化的。同时可以参与需求侧的响应,另外,园区有计划性停电,储能可以做一个应急供电保障,目前不可量化的收益也属于收益的一部分。比克承建的示范项目是磷酸铁锂电池、三元梯次电池利用,总共建设容量是7.2兆瓦时,其中有2个集装箱共计4.2MWh的梯次三元锂电池系统、1个集装箱3.1MWh磷酸铁锂系统,目的是用户侧进行一个梯次电池利用探索研究、经验积累,同时梯次电池与磷酸铁锂电池系统进行对比、运行数据收集。新建设的储能系统与比克厂区原有的光伏发电系统进行统一的管理,充分发挥出光储在用户侧的能量搬移、需量调控作用。对整个光储微网进行研究,起到保障整个园区的供电质量作用,提高整个电力设施的利用率。这就是我们公司储能项目磷酸铁锂电池系统中使用的电芯,电池包,电池簇,组成一个3MWh的储能系统。这就是我们梯次电池集装箱中使用的电池包,乘用车中大多数车辆的就是整个外观的电池包。很多厂家也是把电池包拆了,拆成一个个模组,但是拆解费用、分选费用、重组费用都是比较高的,需要大量的人力、物力,我们公司还是建议直接整包进行利用,电池包不建议并联,不建议串联,目的是在后期的运行维护及设备更换时,减少对电池包的挑选、配组工作量。

我们考虑了梯次电池包的现实条件,把每一个包对应到一台PCS的三个支路上。每台PCS直流侧有三个分支,一个分支接一个电池箱。这样就解决了梯次电池包剩余工况不一致的问题,减少了挑选的工作量,当有的电池包出现异常或者出现问题以后,整包更换也是快速的。这样就可以保证整个系统的利用率,达到最好。我们知道整个电池系统容量是按照木桶理论,按照最低的来计算容量,如果电池包采用串联方案,那么一串的电池容量是按照最低容量的电池包来衡量。采用多分支PCS方案,每个电池包对应一个支路可以解决电池包不一致导致的短板效应。

这是乘用车使用的电池包,它的电压范围,跟大的PCS要求500V以上的是相差比较大的,它的工作电压范围是276V-386.4V。很多厂家采用串联进行升压使用,我们选择了这个方案,每一个电池包挂一个PCS分支,PCS直流侧电压范围满足这个电池包的电压范围,并且单个电池包出现异常不会影响整台PCS的运行。

从安全可靠性来说,大家对储能都很关注安全可靠。昨天也有领导专家分析了韩国的起火事故。我们也要保障整个系统的运行安全,怎么做到安全的稳定性运行,从机械结构安全、电子电气安全、热安全、使用安全方面进行了全方位的考虑。目前比克电池供货的乘用车装车量达到了20万台,到目前还没有出现明火事故,这也是比克电池在各个方面重视安全的结果。在储能系统安全方面,比克从各个方面都进行相应的设计、防范。在电芯方面也选用了磷酸铁锂和稳定性高的三元材料。同时,重点关注热设计。通过严格的热力分析和模拟,确保温度场均匀,pack内温差不超过3度,集装箱内温度不超过5度,消除大规模电芯应用的短板效应,采用集装箱保温材料和分隔舱设计,降低漏热,合理的整体风道设计,降低空调启动时间和能耗。电芯产品是我们做公司的核心,通过不同的添加剂增加电芯的安全与效率,我们知道动力电池和储能电池在添加剂和材料方面有点不一样。我们在有机P系、含N化合物、含Si化合物、卤化物方面进行了相应的研究。长寿命设计方面也是做储能重点考虑的。

在集装箱系统安全性方面,我们集装箱内采用了四个烟雾探测器和四个温度传感器,能及时感知危险发生。另外我们采用了水消防系统。大家做储能都知道,目前气体消防和水消防的配合是达到最好的效果的,通过水降温是最直接有效的方法。我们根据每个电池箱上面进行水箱的设计,水箱里面有传感器。温度到一定程度以后,传感器打开,把水灌到水箱里面对电池包进行降温。如果发生更严重的事故,电池包起火、燃烧,直至把水箱烧穿、熔化,那么水箱中的水流到起火点,对起火点进行灭火、降温,可以防止火灾事故的扩大,确保整个事故最极限的情况下不进行蔓延。把温度降下来之后,事故就不会扩大。这也是我们在探索三元电池的整包利用方面,进行的探索。我们有相应的EMS控制策略。

储能成本方面:我们说目前的储能系统成本高起,其实是缺少一个规模生产的问题,电芯规模生产、单体容量提升可降低单位成本,高效率高集成度可降低整体成本,长使用寿命降低度电成本。安全性担忧方面,可以通过系统化、模块化产品设计,逐级分解安全指标,从电芯材料、设计、工艺、品管确保电芯一致性,从BMS/EMS大数据智能控制技术保障电池/PCS、电网融合。在寿命预期方面,采用储能专用电芯设计,采用高效制冷散热方案保障工作温度场均匀,采用BMS达到均衡效果,都是使储能系统寿命更长的手段。产品成熟度方面,采用标准化/模块化产品设计、制造、施工,采用储能专用电芯,提高储能系统的成熟度。以上四项提高以后对储能的大规模应用,是值得期待。

谢谢大家!

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