中国储能网讯：住友电气工业株式会社（以下简称“住友电工”）创立于1897年4月，总部位于日本大阪市中央区，今年迎来了创业120周年。

住友电工集团自1897年创业以来，一直以电线、电缆的制造技术为基础，到二十世纪五十年代中期开始向多元化方向进军,进而成长为国际化跨国企业集团，目前业务涵盖汽车、信息通信、电子、环境能源、产业原材料五大事业领域。

调研团专家与住友电工代表在总部合影

2017年12月6日，由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会和中国储能网组织的储能产业巡回调研团来到日本，走进住友电工，该公司研究开发部志贺信夫、山西利信以及住亚贸易（深圳）有限公司上海分公司新能源事业部总经理野口佳典等人员接待了调研团一行。

“我们将继续运用多年积聚的技术实力，通过对多样化产品群的革新及交叉融汇，在满足社会新需求的同时,创造开发出更多的尖端技术，一如既往地为社会发展做积极贡献。”野口佳典表示。

目前，随着全球化进程的加剧，全世界的各种模式都在不断变化。住友电工集团对迄今积累的技术能力和品种繁多的产品群加以革新并进行融合，来应对这一社会变化带来的新需求，同时还积极开拓新领域，以实现未来的发展。

鉴于当今围绕能源所产生的各种问题，住友电工认为利用可再生能源发电的独立分散型电力系统将会日益受到瞩目，为此正在推进与此相关的电力转换控制、发电储能等技术的研发工作。

太阳能、风能等可再生能源正在大规模发展，由于利用的是自然能源，无法控制发电量，因此可再生能源发电量的利用率较小，目前的波动性主要由水力和火力发电所弥补，但为了今后进一步的开发利用，必须解决剩余电力和频率波动这两个问题。而电池作为能解决这些问题的方案，自然备受瞩目。

何为剩余电力问题：由于再生能源的发电量无法调节，所以就需要用发电机调节至必要的电量。再生能源发电量一旦提高，波动就会加大，与此同时，通过发电机发出的电量就会相应减少。而一旦火力发电等的发电量过度减少，就会导致发电机停机，若要再次启动就得花很长时间。此时，可存储大容量电能的蓄电池就发挥作用了。它可以储存多余的电量，或者在再生能源发电量不够时放电。

何为频率波动问题：有时看似晴空万里，太阳也会突然被云遮住…像这样，再生能源即使在短时间内，发电也非常不稳定。如果在短时间内发生电力过剩、电力不足等情况，就会导致电网频率波动，用电端电气设备会因此无法正常工作。此时，对充放电反应迅速的蓄电池就发挥作用了。它可以做出与再生能源发电完全相反的动作，抑制频率的剧烈变化。

调研团专家与住友电工代表在总部会议室座谈

志贺信夫介绍说，住友电工开发的液流电池利用钒离子的氧化还原反应进行充放电，由进行充放电的功率反应器和用于储存钒离子电解液的储存罐组成。频繁的充放电几乎不会造成电极和电解液的劣化，因而电池的使用寿命较长。同时由于其正极和负极同为钒离子的溶液物质，故此维护简单。此外由于其未使用易燃材料并可在常温下进行工作，因此安全性能优异。由于其不仅适用于不规则且变化幅度大的充放电运行，并可对储存电量进行准确监控，因此除了可用于夜间剩余电力的储存，还适用于太阳能及风能等可再生能源的有效利用。

开发领先的能源管理系统

近年来，随着社会对节能需求的产生，工厂、企业等大型用电单位越来越多地采用使用可再生能源的分散型电力系统。这种大型电力系统要求更高效地使用能源，能源管理系统在其中起着重要的作用。

住友电工新开发的能源管理系统sEMSA能减轻环境负荷、低成本高效率利用能源，系统特点如下。

1、开发能应对各种客户需求的新的方式

住友电工将能源管理的作用层次化，将层内的各项功能模块化，可通过组合所需的模块构成sEMSA。从而实现了富于灵活性和扩展性的开发环境，能短周期、低成本地应对从系统到家庭的各种客户需求和分散电源需求。

2、能瞬间应对电力需求响应（DR）

一般来说数学规划(*3)是运营多个分散电源的最佳手法。在这一数学规划方面，公司新开发了以短周期制定最佳用电计划进行反馈控制的高速计算算法，与之前相比，减小了电力成本的预测误差，且实现了实时运用。作为电力公司确保备用电力、平衡负荷的手段，在业界对DR日益高涨的关注中，sEMSA能在接到DR指令后瞬间应对。

3．既可实现最佳用电又可减少基本用电量遵守合同电力要求

sEMSA参照以短周期再计算后的最佳用电计划，通过反馈控制调整从电力公司接受的电力，故而既能实现最佳用电，又能遵守合同电力要求。

4．投资回报条件等的各种仿真功能

对引进分散电源前的客户单位，提出投资回报最佳条件的分散电源设备规格的方案，在引进该设备后，sEMSA能实现该条件下的用电。

推进储能电站多重应用服务示范验证

当今社会对于在工厂或企业等大规模用电方，在可再生能源的积极利用以及节能上也在不断提出要求。因此，住友电工开发了由具有兆瓦级容量及功率的氧化还原液流电池和CPV聚光型光伏系统共同组成的兆瓦级发电储能系统。在该系统的开发方面，公司分别与日新电机(Nissin Electric Co. Ltd.)、住友电设(Sumitomo Densetsu Co., Ltd.)和明电舍(Meidensha Corporation)开展了紧密合作。

据介绍，该系统在横滨制作所进行微型智能电网系统的验证测试，此系统通过直流电缆将包含住友电工自主开发的聚光型太阳能发电装置（CPV）在内的多个可再生能源发电装置，以及小型氧化还原液流电池等装置连接起来。该系统通过能源管理系统（EMS），对太阳能及风能等不稳定可再生能源，以及照明和家电等较小规模用电负载进行管理，着重从消费者的角度来实现稳定高效的电力供应。

该系统利用3座氧化还原液流电池（共1MWx5h）、6台燃气发电机（共3.6MW）、28座CPV（最大发电量200KW）及制作所内的实际用电负荷，并与外部商业电网连接，进行sEMSA的验证运行。作为日本经济产业省“2012年度新一代能源和社会系统验证计划”中的“横滨智能城市项目”(Yokohama Smart City Project)的一部分与明电舍合作进行。

住友电工CPV装置光伏发电现场图

该系统通过后端的能源管理系统，通过氧化还原液流电池充放电控制实现工厂接入电量的稳定，同时通过氧化还原液流电池补偿受天气影响的CPV发电量，从而实现太阳能发电的有计划使用等内容进行验证。

除此之外，在此系统中还计划进行更多验证，如作为普通蓄电池的功能，对于横滨制作所内的削峰填谷运作（最大可减少1MW的用电）以及事先制定用电计划，随着电力负载的变化对放电量进行灵活调整。

住友电工横滨制作所相关负责人表示，该储能电站能源管理系统（EMS）除了对28座CPV的发电量进行监视之外，还肩负着监视商用电网、其他发电装置、氧化还原液流电池以及办公楼和工厂之间的用电流量的使命。所需的信息通过光纤通信网络收集并于EMS服务器集中管理。

野口佳典介绍，该系统重点验证了横滨工厂用电削峰填谷的实现（最多可减少1MW的需求），通过将易受天气影响的太阳能发电装置与氧化还原液流电池进行组合，实现有计划发电。这一改进将能够提升太阳能发电的价值，加快其发展进程；根据用电量对电池进行放电控制，以达成事先设定好的需求计划，对于控制发电站规模有所贡献；通过氧化还原液流电池的充放电对太阳能发电量的剧烈波动做出补偿，实现输出平滑化。此措施可减轻对火力发电的负荷调整量，从而扩大可上网太阳能发电规模。

调研团专家在横滨1兆瓦/5兆瓦时液流电池储能电站现场交流

“该系统重点验证如何减轻环境负荷、高效使用能源以使能源成本最小化、电力公司/集成商应对电力需求响应以及多个事业所和工厂间的30分钟同时同量的电力输送等功能。”住友电工横滨制作所相关负责人介绍说。

野口佳典表示，目前，住友电工正在计划将这些系统投入实际应用，特别是用于工厂和商业设施等用电大户，以推动可再生能源的引入和能源的高效使用。

调研团专家在横滨1兆瓦/5兆瓦时液流电池储能电站现场合影由于风力发电与光伏发电易受风力、天气等气象条件影响造成发电功率波动不稳，从而影响到频率等电能质量，业界对此十分关注。北海道电力在大力推进可再生能源发电的同时，一直致力于评估其对电力系统所带来的影响。

12月7日，调研团一行在住友电工相关负责人陪同下，走进目前正在运行的全球最大的15MW/60MWh全钒液流电池储能电站。

调研团专家在北海道15MW/60MWH全钒液流电池储能电站现场交流

该电站由北海道电力株式会社与住友电工在南早来变电所共同建设。截至目前，项目已成功运行2年多时间。

调研团专家在北海道15MW/60MWH全钒液流电池储能电站外部合影

该储能电站在南早来变电站内建有专用厂房（2层楼），1楼放置电解液罐，2楼放置电堆、散热设备和PCS系统，安装面积约5,000m²。

15MW/60MWH全钒液流电池储能电站内部结构图

据介绍，该项目是横滨制作所氧化还原液流电池项目的15倍。从项目规划、建设、系统安装和调试、项目运营和后期维护，住友电工为此做了细致解决方案！

15MW/60MWH全钒液流电池储能电站内部结构图

该项目输出功率为15MW，容量为60MWh，相当于6000户家庭一天的用电量，项目试验时间为：2015年12月至2019年3月。

15MW/60MWH全钒液流电池储能电站内部结构图

据介绍，该系统安装有13台逆变器，其中一台作为备用，平常正常使用为12台，每台功率为1.25 MW。

15MW/60MWH全钒液流电池储能电站消防安全设施图

在安全性上，该项目内部仅安装几个消防灭火器即通过了日本严格的安防审查。

该项目主要功能为：验证将蓄电池用作频率协调电源的频率波动抑制方法；验证基于蓄电池的剩余电力（降低成本）对策运行方法；验证氧化还原液流电池的性能评估；验证为了解决深度调峰不足时运行问题而开发的光伏、风电输出功率预测系统等。

15MW/60MWH全钒液流电池储能电站内部结构图

其中主要控制模式验证功能体现在：Governor Free相当控制（一次调频）；负荷频率控制LFC(二次调频）；风力、光伏发电变动补偿控制；长周期变动抑制控制（包含气象预测）；火力深度调峰不足时的对策运行（包含气象预测）；短、长周期综合控制等。

Governor Free相当控制（一次调频）是一种把电网用蓄电池看作调频电源，在蓄电池侧检测频率，根据频率的偏差控制蓄电池的方式。主要使其回归到基准频率的蓄电池充放电控制。该控制对电池系统的要求主要有高速反应性，正确的SOC监视和SOC维持控制以及频繁充放电的稳定性和高功率工作状态。

负荷频率控制LFC(二次调频）是一种把电网用蓄电池看作功率调整的电源，像水力发电所的负荷频率控制一样由中央调度系统决定必要的功率调节量，分配到各水力发电所和电网用蓄电池的控制方式。

风力、光伏发电变动补偿控制是一种收集多数的风力、光伏发电的数据，补偿这些合成功率短周期变动的控制方式。

抑制长周期变动是一种基于风力和光伏发电功率预测，缓和和这些发电的长周期功率变动，控制蓄电池充放电的方式。

火力深度调峰不足时的对策运行是一种风力、光伏发电功率的预测和供需计划来预测过剩电力的产生，保证充电所需容量、确立放电计划并投入运行的方法。

短长周期混合控制是一种发挥液流电池的特性，组合短周期和长周期控制，根据中调指令控制蓄电池系统运行，使电池系统全体最优化运行的控制方法。

据介绍，短周期充放电次数运行实验显示系统能量效率为：6秒/次×3小时连续充放电+为满足初始状态SOC的补充电量，输出积分电量/输入积分电量（包含辅助动力、补充电量）=72%。

“住友电工将与北海道电力共同在北海道电力的大容量电力系统变电站内安装大型蓄电池，验证电池对风力发电以及光伏发电功率波动进行调节的功能，并将开发最佳控制技术，力争实现两公司不同技术的结合，为可再生能源的进一步推广普及做出贡献。”野口佳典表示。

据介绍，住友电工还研发生产了新型（集装箱式）液流电池储能系统，整个系统按照40尺标准集装箱设计容量为500千瓦时。其主要优点有：电解液存储罐也能放在容器内；现场不需要电解液管道工程；现场设备安装和组装工程简单化；运费也能降低；电池主体（单元）高功率化，输出密度约2倍，让系统更加紧凑化、降低成本。

据介绍，住友电工液流电池储能系统也在不断进军海外市场。与美国加利福尼亚州政府以及美国电力巨头San Diego Gas and Electric公司（以下简称为SDG&E公司）合作，在该州圣地亚哥开始进行美国最大规模的氧化还原液流电池蓄电系统的运行验证。

此项目是在变电所内安装氧化还原液流电池（2MW×4h），作为系统用蓄电池，进行频率调整、电压调整、剩余电力处理等多种用途运行，对提高氧化还原液流电池经济价值的输配电并用进行运行实证。

本次验证采用氧化还原液流电池作为系统用蓄电池，它不但使用寿命长、安全性高，而且适合需要高速响应性的用途（短周期）和需要长时间容量的用途（长周期），在SDG&E公司的协助下，在变电所内安装该蓄电池进行实证。具体来说，就是在配电网进行频率调整、电压调整、剩余电力处理等复合（支持多种用途）运行，对安装在变电所内的氧化还原液流电池的可靠性和经济性进行评价后，对于接到系统运用机构发出的指令后利用输电网提供的辅助服务*2等的作用，进行技术实证，并对提高氧化还原液流电池经济价值的输配电并用进行运行实证。

该项目验证目的在于解决可再生能源增加引起的频率和电压变动、剩余电力等课题，并提高蓄电池的性价比。

调研团代表在15MW/60MWH全钒液流电池储能电站内部合影

另外，住友电工向台湾电力综合研究所交付了额定功率125kW的氧化还原液流电池。该项目蓄电池额定功率与容量125kW×6h，主要验证可再生能源发电功率稳定化、电力成本最小化、需求响应、独立运行等功能。

其主要配置设备有氧化还原液流电池、太阳能发电板、风力发电机、柴油发电机、负载等。

液流电池具备维护简便,安全性能优异；充放电基本不会对电极和电解液造成损伤，使用寿命长；可准确监测、控制充电电量等优势，但在系统效率和成本上需要更多改进和优化。

随着我国大连融科200兆瓦/800兆瓦时的全球最大全钒液流电池项目逐步落地实施，全钒液流电池正在不断刷新的世界纪录，其更强大的功能和更优化的系统解决方案将释放出来。相信在住友电工、大连融科、湖南德沃普等领先企业的不断推进下，液流电池储能系统将为全球新能源事业发展不断增添新动力。