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喻献国:GSS电网储能系统解决方案—安全性设计及应用

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”,普星聚能股份公司应用部副总经理喻献国博士在会上分享了主题报告《GSS电网储能系统解决方案—安全性设计及应用》,以下为演讲实录:

喻献国:大家上午好!很高兴有这个机会来跟大家一起做一个交流。今天我做的报告主题是GSS®电网储能系统解决方案。GSS®就是我们储能系统商标,报告前面介绍其应用,后面再谈关于储能系统安全方面的内容。

首先介绍一下普星聚能股份公司。普星聚能股份公司主要从事清洁能源的运营、管理和投资,是万向公司旗下公司。公司于2002年在上海成立,注册资金35亿元人民币。公司旗下还有上市公司以及清洁发电业务。借这个机会也介绍一下普星聚能的母公司万向公司。万向公司是总部位于杭州的一家汽车零部件制造企业,现在万向公司也在积极进行转型,向能源科技型公司转型。业务发展方向从目前来看主要是下面五个方面:第一个就是电动汽车,品牌是Karmar汽车;第二个是动力电池,就是万向123电池,这是万向在收购原美国A123系统公司基础上整合和发展而来的;第三个就是电网储能,这是今天要讲的主要内容,就是GSS®,这部分业务是与日本电气NEC合资合作的;第四个就是清洁电力,这是香港的上市公司,还包括天然气发电厂、风力发电和光伏发电;最后一个是万向创新聚能城,这是万向的一个大项目,地点在杭州萧山,上个月已经启动建设,新闻和媒体都有报道,大家感兴趣的话可以关注一下。

普星聚能在电网储能业务层面上,就是要成为安全、可靠、高效和智能的电网储能系统及解决方案供应商,在电网调频、可再生能源电力和并网、电网侧和工商业用户侧等电网储能应用方面为大中华区客户提供全面的服务。我们还有一些分布式的能源,此外万向公司还有区块链技术。我们把区块链的技术和分布式能源相结合,战略上发展创新业务。我们的电网储能系统产品目前主要有两种,一是大规模储能,另外是分布式储能。分布式主要是微电网、用户侧应用。

为了大家更好地理解,我这里先简单介绍一下GSS®系统的大概情况。GSS®主要由三个部分组成:第一个是直流的GBS,第二个是PCS,还有一个是AEROS控制系统。这个系统的特点就是交钥匙型工程、高度集成化和模块化、与电网兼容性好、可靠性设计和制造。另外,根据不同的应用有不同的配置。目前标准型配置有三种,根据不同的应用有不同的配置和选型,包括能量型和功率型。比如这款是超过四个小时以上的系统,就是高能量型的;还有从15分钟、半个小时至1个小时的,是高功率型的。这是分布式储能,它的特点就是高度智能、无人值守和即插即用,分布式系统的PCS可以根据应用需求配置大小不同的功率。

目前在全球范围内已经有超过750MW的GSS® 系统完成。最近在美国的加州正在进行一个250MW的光伏储能项目。在中国从2014年开始一直,有国内第一套火电联合调频系统的运营,采用的也是GSS® 系统,而GSS®  的较快商业性发展,是从2018年开始。我们去年第一个储能系统安装地点在内蒙古鄂尔多斯,是应用于火电联合调频,功率能量是9MW/4.5MWh。因为是集成化设备,大约3个星期即完成了安装和调试,该系统到现在为止运营效果很好,给客户带来了很好的受益。第二个是在河北唐山,也有提供了一套系统,应用于火电联合调频,也是9MW/4.5MWh的功率能量配置。到现在为止运营状况也非常良好,Kp值都是5.3以上,偶尔可以达到6以上。还有一套系统是安装在山西蒲州,现在正在建设当中。除了这三个项目当中,国内还有3个项目在建或商谈当中。  

我们的GSS®在调频领域的应用,目前的装机量在全球范围内是最大的。GSS®在国内的火电厂进行联合调频应用,其实这种应用的技术和安全性要求,比国外还有苛刻,门槛更高一些,比如根据工作中对功率负荷调动,国内火电联合调频要比国外的一些调频应用高3~5倍。所以对系统的要求就非常严格,特别是在储能系统安全性方面要求很严格。我们的GSS® 系统,目前客户反馈非常好。

GSS®还有不好其他领域的应用案例,这里列举一个在青海光伏电站的应用。应用的背景主要如何减少光伏电站发电的限电和弃电。这个是在电价比较高的情况下,这种应用模式是可以有部分受益的。经过测算大概6.5年可以收回成本,建立在客户电价是1.1元的基础上,8000次循环。    

这是日本九州的一个案例,开始建光伏电站的时候没有限电,后来周边有核电厂建立起来,电网要对它限电。光伏公司就采用了我们的储能系统,做了一个高峰发电电力存储。高峰期把电存起来。等到限电时间过去,再将存储的电力输送到电网。还有些其它应用案例,比如微电网和微电网群中的应用,这里就不详细介绍了。

前面比较快速地概述了一下公司的情况、系统结构以及一些应用。概况来说,750MW的实际装机量、十年商业化运营,到现在为止,GSS®没有一个应用发生过大的事故或者起火燃烧、爆炸的。所有的项目都给客户带来比较好的投资回报。

现在储能系统的安全性是大家很关注的方面。我们知道,这一年多内,全球储能系统的安装量增值非常快,但同时储能系统事故发生率也大大增加,包括去年在韩国也有一些储能系统发生燃烧爆炸事故的,在国内也有电网侧和发电侧储能系统发生燃烧事故的。这些都凸显了储能系统安全的重要性。有些事故发生后,很多客户也给我们来电话,或者对我们的系统提出了相关问题。因为我们用的锂离子电池电芯,可能在某些项目中与其他储能系统集成商用的是同一个电池厂家或者同一款型号的。但是我们的GSS®没有出现安全问题,这一切都得益于我们的系统的安全性设计、制造和安装等流程控制。而且,最近GSS®通过了UL9540A认证,这是对储能系统的认证,同时通过了纽约消防局的认证,这据说是全球消防系统最严格的地方,目前为止只有一家,就是我们通过了消防认证。当然也有很多厂家送去了各种型号,有些小功率的系统可能也通过9540A的认证,但是大型的兆瓦级以上的储能系统,可能目前其他厂家几乎没有通过认证的。

我们有信心在大中华区为客户带来很好的受益,因为GSS®储能系统是有技术优势的。比如说电池电芯是专门为储能应用而设计的。现在我们有一个认识,就是动力电池可能不适合于储能的专门应用。我们不用动力电池电芯;此外,对于选定的储能电池型号,我们内部会有一个严格的测试,有时需要花费一年多时间对电池电芯进行各种性能测试。还有电池模组本身有很好的保护,有很好的热力学设计,以便于热管理;第三个,电池机柜设计和精益制造集成,要保证电池机柜的安全性。里面有很多安全性和热管理方面的设计。当这个系统出现一个意外,整个系统不行了,数据怎么办。这个时候,储能系统自身带来的黑启动功能。总而言之,我们在电气这方面会有五级的防护措施。我们的机柜有一个环境测试,比如说地震,可抗八到十级的地震,能够保证在飓风或者地震的情况下生存下来。还有一个是,每一个模块从电芯到模组到机柜到系统到最后的控制系统,都通过了国际认证。

总结一下,我们是为安全而设计、为可靠性而设计,为了保证用户在用得放心,储能系统的每一个部分都有通过国际安全性认证。安全机制的一个方面就是有后手、有备份计划。比如系统烧了BMS不能工作了或者被短路了。BMS不能保护了怎么办?要有备份方案。大概就是这么一个设计哲学。图中展示的是具体的通过认证的每一个代码。从设计开始到每一个环节,技术认证都是严格的。因为都是锂电池,总有失误的时候,也许十年没有火灾,但是总是潜在地会有火灾发生。万一火灾发生的时候不至于出现灾难性后果。

上周周五在美国某州有一个储能系统集装箱烧着了。烧了一段时间后,消防员打开集装箱门,计划到里面扑火。据报道,有好几位消防员受伤了,气浪把消防员冲倒了。这可能是开门的时候,空气进入集装箱里面,与里面的有机气体混合,达到了可燃烧爆炸极限点。在这种情况下,我们可以做一个假设,如果采用我们的储能系统,就不会出现这种情况,因为我们在设计的时候已经考虑这方面的潜在危险。比如在系统的集装箱设计时,我们是有一个定向爆炸装置,电池集装箱里面发送爆炸是不会朝门的方向爆炸。这是我们刚刚通过消防装置灭火的视频。它从过压、冒烟到有火光就是十几秒时间的事情,一旦消防装置启动,大约五秒钟的时间消防系统启动后就把火扑灭了。GSS®通过严格的设计和制造,才能通过现在这个最严格的测试和标准,方才有了10年零安全事故的记录。

最后,普星聚能股份公司提供全面的储能业务服务,我们可以提供储能系统设备、系统解决方案,也可以提供投资和项目运营服务等等。今天就谈这么多,谢谢大家!

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关键字:储能大会

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