中国储能网讯：2017年4月24-26日，第七届中国国际储能大会在苏州香格里拉酒店圆满召开，来自中、美、英、德、澳、日、韩等国家的1400余位嘉宾到场参会。大会共邀请140余位行业专家与企业代表，围绕产业热点话题，发表了一系列精彩演讲，中国储能网将向读者传递本次大会最具价值的声音。

大会期间，东莞市迈科新能源有限公司产品部高级经理董俊先生在“储能电站暨微电网专场”，以《电网级锂电池储能系统的应用及其价值》为题发表演讲，现将演讲主要内容发布，以飨读者。

董俊：各位来宾，各位专家下午好，我分享的报告是《电网级锂电储能的应用及其价值》，主要从四个方面来为大家阐述。第一是针对我国现阶段的电网架构：我们可以看一下现在这个图上所显示的，2016年我国装机容量，火电占了64%，基本上占据了主要发电的布局，很大程度上是针对化石能源的利用。

对于火力发电的弊端，主要是针对烟气污染、粉尘污染和资源消耗这几部分；针对烟气的排放，造成二氧化硫、氮化物以及酸性气体的不断增加，使国内很多地区酸雨量明显增加。全国每年会产生约140万吨的二氧化硫。

对于粉尘污染，在临近电站的附近，粉尘污染是相当严重的，对生活及植物的生长造成不良的影响，每年会产生1500万吨的烟尘。

对于资源消耗，火力发电机组要是通过水作为冷却介质，一座1000MW的火力发电厂，日耗水量在十万吨左右。全国每年消耗5000万吨标准煤。

当前形成雾霾的主要原因是火力发电和机动车排放两种形式产生。

现阶段，火力发电比例的减少，必须提高水电、光伏、风能等可再生能源的发电比例，随着光伏以及风能等再生能源在电网中的比重增加，由于风、阳光受气候的影响，不可控，使其具有间歇性和波动性，所以在一些场合，针对光伏和风电认为是垃圾电，因为它对整个电网的运作来说，是带来了很大的调频的压力。所以储能装置的应用可以在很大程度上，使光伏和风电平滑输入电网，提高应用率。

第二是针对储能的应用领域，在发电侧，第一是可以减少系统的装机容量的需求，第二是提高发电设备的利用效率。第三是提高可再生能源计划发电的计划，第四是稳定输出提高效率。其价值体现，第—，发电厂投资和运营的费用会降低；第二，发电成本会降低；第三，网损会降低。

在电网侧，第一，延缓输配电的投资；第二，提高资产利用率；第三，提高了可再生能源的接入量；第四，稳定供求的平衡。它的价值体现主要是输入电投资减少，再一个是网损的减少。

在终端用户侧，第一，需求侧管理，第二，提高用电设备的资源配置；第三，备用电源，其价值体现第一是对于用电成本的降低。第二是电能质量的提高，还有可靠性的提高。第三是提高生活指数。

传统的储能电网是发、输、配、用一气呵成，单向链式的结构。有了储能的接入后，使能源互联网成为了一种可能，形成双向的交互式结构体系，可就地发电，就地储存，就地使用，以及余电共享。

在电动汽车的应用领域，机动车的尾气排放已经成为空气污染的主要来源之一，减少机动车的尾气排放成为我国空气质量改善的重要手段，其中电动车将是不可缺少的主要手段。而加强智能电网的建设，将大大的促进电动车的发展，包括完善电动车的基础配套设施。科学合理的电动车充电站的布局，充放电站的基础设施满足电动汽车行业的发展和消费者的需求，同时减少了充电设施对电网带来的冲击。

针对风力的应用，主要是在平滑输出和削峰填谷。针对风电本身的特性，由于风电固有的随机性、间歇性，决定了其规模越大，对电网的调峰运行的需求量就会越大，在风机的装机占总容量的比例在10%以内，依靠传统的调峰调频手段基本上可以满足电网安全的需求。如果达到20%甚至更高，电网的调峰能力和安全运维将面临着比较巨大的挑战。

目前为了减少其对电网的冲击，每一台风机需要配备其功率4%的后备蓄电池。它还需要1%的蓄电池用于紧急情况时能量的需求。随着风电的快速发展，风电和电网之间的矛盾也是越来越突出，如果需要平滑风电90%以上的电力输出，则需要为风电厂配置20%额定容量的储能电池。如果希望风电厂还能具备削峰填谷的功能，需要具备相当于40%到50%的储能电池。如果风机需要离网发电，则需要更大的储能电池作为能源的支撑。

针对光伏发电侧，也和风电类似的，一个是平滑功率输出，再一个是削峰填谷。光伏主要是依赖于太阳光，在大型光伏电站主要是采用并网发电的模式，对于电网的调峰能力有比较高的要求。目前我国电力系统煤电比较高，核电和热电机组不能参与调峰，水电、燃气发电具有比较好的调峰性能，但所占比例不高。如果说光伏发电接入电网的比例增加，其对输出稳定性的电网调控造成非常大的困难。

光伏发电系统中储能电池的作用就是贮存太阳能电池矩阵受光照时多余的电能，随时可以向负载进行供电。光伏发电对储能电池的基本要求是自放电率低、使用寿命长、深放电能力强、充电效率高、少维护或者是免维护，工作温度范围比较宽，价格需要低廉。

针对在分布式场合的应用，分布式的能源可以用在离网运行，也可以用在并网运行，避免电力系统在远距离传输时的一些线路损耗，及一些极端恶劣环境下的应用场景，具有非常好的经济效益跟节能减排的效益。分布式发电与储能技术的结合，大大提高了系统能源利用率，改善系统的稳定性、可靠性及经济性。

在商业应用场景主要是作为峰值控制，减少负荷峰谷差，提高系统效率和设备利用率。如果电力系统大规模的使用储能电站，即在晚间负荷低谷时段进行储存，白天再释放出来，就能在一定程度上减少企业在高峰时对电网的需求，提高系统的效率和输配电设备的使用效率，延缓新的发电机组或者线路增容的需求，节约大量的投资。锂电池系统的高效率、高功率和高速反应速度特别适合这种应用场景。

在调频市场主要是作为平衡电网。电网供需的不平衡直接反映到电网频率的偏移上，负荷过大的时候频率减低，发电量过多，频率提高。相对于传统调频技术，锂电池储能在响应速度上具有压倒性优势。

从图上可以看得到，在传统调频的机组实际出力和调度指令之间的反差，造成调节的反向、调节的偏差以及调节的延时。

如果采用锂电池储能技术，在额定功率范围内，可以做到在1秒内满足99%以上的精度，完成指定的功率输出。其综合影响能力完全可以满足在AGC调频的时间尺度的大功率的变换需求。

对于传统的调频技术，电池储能系统在调频能力上具有明显的优势。以这个表为基础，假设这个区域的电网需要在2分钟内有20MW的功率提升，对系统的爬坡能力是在10MW每分钟，如果火力机组的爬坡效率是2%每分钟，则需要配备一个500MW的火电机组来满足这个需求，如果采用20兆瓦的储能系统，瞬间就可以完成功率提升需求。在调节速率的需求下，1MW的储能系统提供的AGC调频能力相当于是25MW的火力发电机组的调频能力。如果我们的功率调节需求提升到20MW每分钟的情况下，储能的调频替代效果相当于火力发电机组的50倍。

可以看出系统对调节需求越紧迫，储能技术的优势就越明显，在美国西太平洋国家实验室通过更复杂的仿真得到了相似的结论，具有快速调节能力的储能技术，能够更有效的提供调频服务，根据电力市场的电源特点，平均来看，储能的调频效果是水电机组的1.7倍左右。是燃气调频机组的2.5倍左右，是火力发电机组的20倍以上。

针对不同储能技术的特点，从这个表上可以看到，我们一般的储能类型分为机械储能、电磁储能以及电化学储能。现在大规模应用的主要是以抽水蓄能为主。空气压缩它的规模大，但是国内应用相对来说没有美国这么普遍，它主要是响应慢，然后对地理环境需求比较苛刻，需要有一定的地理资源才能满足系统的搭建。对于飞轮储能，它的比功率很大，但是成本高，噪音相对也比较大。

在电磁储能部分，它的特点主要是响应快，功率高，但是相对的成本也比较高，超导的维护比较麻烦，高能电容的比能量又太低，对于超级电容来说它的比能量也比较低。

在电化学储能这边，铅酸电池这块技术是最成熟的，但是它带来的最主要问题还是环保问题。液流电池的寿命长，可深放，适于组合，效果高，环保性好，但是储能密度稍低。对于钠硫系统来说，比能量和比功率比较高，高温条件、运行安全问题有待改善。对于锂电池来说，它的比能量比较高，成组寿命和安全问题还是有待改善。

下面介绍一个储能的案例。这里给大家展示的是一个4MW/2MWh储能系统的构架，这边采用的电芯是32650的5.5Ah电芯，通过15并16串形成一个最小子单元，由13个子单元串联形成一个最小的电池柜，由这种电池柜在5并的结构下形成一个最小的储能子系统。然后由8个这样的子系统形成一个2MWh的电池储能系统。它的主要成分就是50kWh的电池柜有40台，总控系统分了8路。500kW的变流器8台，升压变压器配置了4台，就地监控系统一1套，系统整体是由4台集装箱整合在一起。但是升压变不安装在集装箱内。

系统框图的介绍。对于这个系统来说，是由4个这样的子系统构成，底部有电池系统、变流器，两套这样的储能系统由一台分裂式升压变，接入到电网侧的并网接入点，由这样4套系统形成一个大型的4MW/2MWh的储能系统；接入电网，参与到电网调峰调频的应用中。

这个是系统的通讯拓扑图，对于储能来说，大堆栈的系统整合，一般情况下采用的是三级架构的管理系统，最底层的BMU，负责刚刚提到的最小的子单元的管理。它的中间层是分BMS，一个分BMS管理13个BMU，然后由主BMS管理5个这样的分BMS，也就是5台电池柜形成了一个最小子单位的电池系统，然后有两套这样的电池系统整合在一起，形成了1MW/500kWh储能子系统。

下面看到的就是500KW/250KWh储能子单元系统，它的系统配置容量是250KWh，标称电压是在665.6V，工作电压是在600到750V之间，标准的充电功率是在250KW(1C)。它的放电标准倍率是2C，这套系统是可以满足500KW的放电功率，充电工作温度范围是在零下10度到55度之间，放电工作温度范围是在零下20度到60度之间，存储温度范围是在零下20度到40度之间，循环寿命是在衰减80%的情况下，环境温度位25度，以0.5C的倍率进行充放电，可以满足大于3000次以上的充放电循环。通讯接口为CAN、RS485、LAN通讯，均衡方式采用的是被动均衡。

这个布置图是根据1MW/500KWh的子系统设备，在20尺集装箱内的布局形式，一台总控柜负责5台电池柜，有一台电池柜是作为预留的空间，以便后期的增容。在右侧是两台500KW的变流器，基本上一个20尺的集装箱可以满足1兆瓦的功率输出持续半小时。

针对这个方案我就介绍到这里，谢谢大家。

发言人简介：

董俊，现任东莞市迈科新能源有限公司产品部高级经理，从事电力行业工作12年，2012-1016年服务于CATL，致力于推广锂电池储能系统在电力系统中的应用。