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24日下午的“储能电站与技术应用（一）专场”，来自广州智光储能科技有限公司副总经理付金建在会上分享了主题报告《级联型高压大容量储能技术研究进展》，以下为演讲实录：

付金建：非常感谢组委会让我在这里和大家分享我们在“级联型高压大容量储蓄技术研究进展”，去年的储能大会上我也做了报告，向大家第一次来介绍这样一个技术，在去年的大会上面有好几个公司也在做这方面的介绍。

经过一年的时间里我们也有一些项目实战新的数据，在这里向大家做一些分享。作为新的技术路线，相信大家可能心里有好奇，但是也会有怀疑，希望通过我们实际的一些情况向大家来做说明，一起来探讨这个新的技术，也非常欢迎同行们、还有一些可能即将希望成为同行的公司一起来研究高压极联性的这种大容量储蓄的技术。

我今天的介绍准备了四个部分，重点会放在第二个部分和第三个部分的介绍。

第一部分，想说明一下我们的手机和我们大容量的储能有什么样的区别，大家知道手机大家用了几十年的时间了，手机生产的数量和我们储能系统的数量相比，手机的数量可以说非常非常庞大，但是它们的表现确实有很大的差异。为什么有这样的差异呢？相信通过两组图片大家就能够理解了。

大家知道手机相当于左边这个，现在大家在做的储能相当于右边这个，他们最大的区别就是，大规模的储能需要有序的运行，需要去监控它，需要去细化的管理它，手机是一块电池在工作，但是我们大型的储能系统是几千、几万、几十万个电池在工作，我们对大的管理、控制非常重要，作为高压极联储能我们做的就是细化对电池系统的管理，让它发挥更大的作用，让它的容量用得更大，让它的安全性更高，这个是我们所需要的。不同的管理大家都知道，不同的队伍它的战斗力、大的表现肯定是不一样的，这个肯定是有区别的。

第二部分，向大家介绍这样一个技术，这个主要是我们的所有的电池系统不管是高压的、低压的大家都是采用类似的成组方案，他们的区别在哪里呢？低压的方案，并联的簇数可能高一些，单电的簇数可能少一些，我们认为当大量的电芯并联在一起使用的时候，即使我们都是新电池，我们大量的电池厂家，很多优秀的同行他们已经把单电芯的品质做的还是不错的，即使我们用全新的电池、同一批次的电池，因为每个电芯的SOC会有差异，这个是不可避免的，运行起来以后它的SOC也肯定会离散，这个时候因为我们对电芯的控制细化的不够，BMS实际的能力和我们大规模储能所需要的能力还有一定的差距，就会导致即使是新电芯同批次的非常优秀的电芯厂的电芯，由于我们采用了不同的存储方案，我们并联的数量可能是不一样的，单个电池包安装的数量可能是不一样的，有的可能单个电池包安装1点几兆瓦时，1.2、1.3，有的可能1.6、1.7，但是不一样以后带来的问题就是，可能我们电池安装容量的利用率会有很大的差别，这个差别主要是来源于我们SOC的不一致所带来的。我们认为，要提高电芯安装容量的利用率和它的安全性，我们觉得应该要设计小容量电池包，尽量对电池包做精细化的控制，这个是我们所追求的。

大家都知道，相信在座的各位专家都非常清楚，这两张图要说明的是什么呢，我们的电芯并联的越多，它的容量可利用去可能会越低，因为大家的参数会不一致，比如右边那个，很多电芯并联在一起以后，大家的SOC不可能完全一样，有差异，就会引起一些问题。另外，大量的电芯并到一起以后，BMS是很难正确的去估计每个电芯、每个电池单体实际状态的，为我们后期运行会埋下一些隐患。可能我们BMS判断这一堆电池的性能是还可用的，但实际上并联多了以后，可能其中有一个单体已经不行了，可能会有这样一些情况。

另外，我们所有的单体，大家一致性做的再好，但是还是会有差异，在运行的过程中总是会离散，特也是在它的首端和末端，性能会离散的。为了保持我们的一致性，所以我们为什么要去控制DOD，在这个方面也是有其中的一些因素在里。当我们并联的电池越多的时候，我们这个DOD的范围是不是要缩小，我们运行在初期的时候，比如我们DOD是90%，当然这个90%我这里要说明一下，在最近我们一些标准里头，大家指定的对SOC的定义，它的分母变量是一个变化的，当然我的分析是在于我们能不能用一个分母不变的数据来对电池的可用容量、对电池使用的容量来进行定义，如果说在这种定义的情况下，就意味着当我们电池使用连线增加了以后，我们是要去缩短，我们可能要去控制可用容量的，就是说我们是不是要去把我们BMS电压范围，特别是并联到一起以后，当我们掌握不了每一个电芯实际的情况的时候，在运行的中后期，比如运行2年、3年以后，我们要不要把保护的电压范围缩窄，为了安全我们要不要去缩窄，这个是我们要去考虑的。再有一个，当我们把大量的电芯并联到一起以后，它可能会带来一些功率分配上的问题、电流分配上的问题，它可能会不均衡。这些就会导致我们整个电池的不可控性会增加。所以我们就主张要做小容量的电池包来解决这个问题。

大家知道我们现在的储能系统，都希望把整个储能电站的容量做的越大越好，单机的容量做的越大越好，包括大家在搞1500V的直流，包括刚才南都的专家提到的，比如想做更大容量的单机电池包系统，都是因为我们储能实际的需求，对电量、对功率的要求越来越高，所以大家想把单机的容量做的越来越大。我们把电池包做小以后我们怎么把单机的容量做大呢，也有不同的解决方案，比如交流侧的并联和交流侧的串联两种方式，交流侧的串联就是我们采用级联式的方案，我们把每一个电池包，因为我们是单簇的，每个簇电量用到100度电，我们就可以10千伏输出的情况下单机系统做到12兆瓦时的电量，它的功率按照现在0.5C可以做到单机基5兆瓦，如果按照1C来设计，做到10兆瓦的水平我们觉得应该是可行的。而且在整个方案里头，以现有电芯的水平来看，如果用100多安时的电芯，基本上在做10千伏系统的时候就需要2个电芯来并联就可以完成整个系统，如果说是用300安时的电芯，整个系统电芯完全不用并联就可以实现这样一个系统。

级联储能系统都是由一系列的模块化硬件结构完全一样的储能单元来组成的，每个储能单元都有一个独立的电池簇组成的这样一个电池包，还有一个PCS的功率单元做交直流转换组成。单个储能单元的容量只有200度电，它的交流侧的输出电压大概是300—400V的范围，当我们需要不同的交流电压的时候，我们只需要把不同数量的储能单元交流侧串联起来，就可以实现我们想要的电压，比如要10千伏可能串一定的数量，需要6千伏串另外一定的数量，就可以实现我们的需求，一方面实现了电压的倍增，另外一方面也通过这样的设计就把我们整个系统的电量和功率都给它做了一个倍增的扩容。

右边的两张照片是我们现在研发的，中间黑色部分是我们的电池柜、电池系统，这是其中的一个电池包，只有一簇电池，右边是我们PCS功率单元的位置，整个系统都是这样的系统来组成的。

电力电子装置交流侧并联的技术是非常成熟的技术，在类似的场合，比如说高压变频器、高压的SVG，实际已经有10几年的实际工程使用的经验进行了验证，全球采用类似的拓补结构设备已经有几十万套的运行，所以中间有很多技术，比如高压的一些技术，高低压隔离的一些技术、抗干扰的一些技术，还有相关控制的一些技术，实际上已经有大量的工程雁阵、实际使用的验证，所以它内部的一些技术我觉得相对来说还是比较成熟的。因为这种PCS的成本比我们抵押的PCS成本是要高的，所以前几年我们储能的单机容量不是很大，储能单个电站投资规模不是很大的情况下，用高压的成本太高，大家可能不容易接受，而且在那种情况下确实也适合用低压的。但是如果我们把电站想建得更大，我觉得不可避免的要考虑是否可以采用这样的一个技术。

在整个级联储能系统开发研制过程中，我们加入了一个电池簇的功率控制技术。大家都知道，在我们现有的第一储能技术路线里头，我们的单个电池包都是有很多簇的电池来组成的，这个电池包共用的是同一台PCS，比如大家常见的500千瓦或者600千瓦的PCS，当通过PCS把交流的功率注入到这样的电池包里的时候，这个功率电流在不同的电池簇之间进行分配的时候，依靠的仅仅是直流系统、电池系统它的内部的电阻来进行的分配，内部是不可控的，内部是不可控的情况下就会导致大家的出力会有差异。在前期的时候，在新电池的时候，大家的内阻，通过我们成Pack的时候进行电芯筛选、Pack的一些工艺控制，在新电芯的时候我们可以控制的相对比较好，不会有特别突出的问题，这个时候是可以使用的。但是我们使用的时间长了以后，大家都知道这个参数肯定是会离散的，这个是不可避免的，因为都知道我们一个集装箱里头温差是比较大的，差个7、8度可能都会比较常见，老化速度是不一样的，内阻会离散的，我们设计一个电池系统新的我们按照500千瓦工作没有问题，运行2年以后安全的工作是我们需要考虑的问题。

当然在这个以外我们还有一个电芯的SOC要去做均衡，现在主要我们依赖于BMS来做均衡，当然BMS的均衡技术大家研究的很多了，这几天也有专门做BMS研究的同行来做解说，我就不详细展开，但是我觉得在现有的BMS发展水平下面，如果它要去承担靠我们现有的，比如我们可能会用到很大容量的电芯，光靠现有的BMS要去实现它的均衡，能力还是有所限制的。我们通过电池包小型化设计，就要把温度空间缩小，而且在不同的电池包、不同的电池簇，因为大家相互之间是独立的，所以大家老化速度即使有差异，相互之间实际上可以通过PCS来进行调节，来解决这个问题。当我们的电池系统工作时间长了以后，比如有的簇保持的容量比较高、性能比较好，有的簇可能差了一点，我们在工作的时候，因为我们的系统为我们每一个电池簇都设置了一个独立的功率单元交直流的转换，我们可以根据各个簇实际情况不一样控制它的运行功率，比如第一个簇的情况要好一些，我就让它工作功率大一点，这样我就可以把全生命周期里让整个电池系统都保持在一个比较好的运行状态下。通过直接的高压输出我们可以在一些场合去省掉变压器，提高整个系统的容量。我们这个系统，当然所有电力电池系统都会有谐波，我们都必须考虑消谐的方式，低压大家都采用滤波的方式，高压的方式是采用直接消除正旋波，没有滤波环节，就不存在滤波环节的问题，有相当多的论文大家可以下来自行去查阅。

在单机响应速度这块，高压反应速度是非常快的，在我们现有系统测试情况下基本上3毫秒左右就可以完成所有状态之间相互的切换，来做响应。在整个控制上面也可以实现，比如说可以实现多种控制，如果说我们的电站容量比较小，比如说5兆瓦、10兆瓦这样的电站，我们用一套系统就可以满足我们整个建站的需求，就可以实现比如调度可以直调这套系统，而不需要中间去中转，这样就可以提高整个调度系统的响应速度。

再有一个，电芯的切换冗余设计，当然也有相应的一些设计，时间关系不再展开。

我们也考虑到，比如构建一个50兆瓦/100兆瓦时的储能电站我们可以怎么来做。我们给的方案，就是可以在110或者220的变电站，直接设计一台双绕阻的组变，设计2条10千伏的高压母线，每个母线下面挂5套系统，就可以实现50兆瓦/100兆瓦时的需求。

如果用两种不同方案进行设计的话，如果用低压方案，现在主流可能用2兆瓦的单元为主，这种情况下可能在抵押状况下需要25个这样的单元来完成，两个一对比，如果从数据上来对比，基本上在储能系统得太数上面，高压会大量的减少，10千伏的变压器情况下高压也会大幅度减少，10千伏的开关数量也会减少，400V的开关也是大幅度减少，单个电池包安装电芯的容量大幅度减少，当然直流的东西也会减少，需要调控的一次调频的数量大幅度减少，去减轻我们在信息和控制这块的一些压力。我们觉得在储能电站的运行过程中我们要特别关注在电站运行的中后期它的运行基本情况，这里不再详述。

这是我们运行的数据，这个是我们在我们自己的电站里头实际运行的情况，在不投入PCS均衡功能的情况下，就是PCS不对电池簇的SOC进行均衡控制的情况下，装机3兆瓦时的系统把它跑很多次以后，跑特别长时间以后会发生SOC离散，这个时候电池虽然是新的，但是电量会下降。投入这个功能以后，可以快速的把各个簇之间的SOC拉平，基本上现在拉到2%、3%以内，这样带来的好处，就是相同的电池，比如这是一个3兆瓦时的安装容量，我们现在基本上是可以做到2800度电以上的水平，在不用这个的时候基本上2300、2400的水平，（PPT）这是电压的情况、这个是总压的情况、这个是温度的情况，基本上每个电池簇的温差在3度以下，这个是我们谐波测试的数据，在一个额定的工况下。

这是我们去年的情况，有几个项目即将投运，我们在自己厂区的项目，一方面用做极联型相关新技术的研发和实验，另外一方面，也作为我们所承担的储能系统在厂内陪试的设备。

我的介绍就到这里，谢谢大家！

（本文根据录音整理，未经演讲人本人审核）