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阳光电源张跃火:把事情做在前端 才能保证储能系统安全、可控
发?#38469;?#38388;:2019-05-20 14:16:20

  阳光电源张跃火

  2019年5月18-20日,中关村储能产业技术联盟、中国科学院工程?#20219;?#29702;研究所举办“ESIE2019储能国际峰会暨展览会?#20445;?#38451;光电源张跃火在会议上发言。

  在主题论坛4:“储能参与与辅助服务市场(现货市场)价值实现”论坛上,阳光电源张跃火作题为《储能系统的集成优势是怎么炼成的》的演讲。

  以下为发言实录:

  阳光电源张跃火:今天我从我们的角度讲阳光针?#28304;?#33021;系统的系统集成技术。

  从几个方面来讲:

  第一,储能集?#19978;?#32479;安全问题。

  第二,储能系统的关键技术,阳光电源从哪一方面做了工作,确保我们系统的安全。

  第三,业务布局。

  第四,典型的业绩分享。

  昨天中关村联盟发布了数据,截止到2018年底累计?#24230;?#35268;模电化学储能1.1GW,也是2017年累计规模的2.6倍,特别是锂离子电池目前占据了我们电化学很重要的部分。近期安全的事情,昨天有个专家统计,截止到当前有20几起燃烧的事故,把储能系统安全问题推到了风口浪尖,当然对系统的安全也是我们整个储能里面最要关注的一个点。第二个才是经不经济,合不合算,能不能?#20040;?#23478;来买单。

  第二部分储能系统集成的关键技术,阳光在这块布局很早,我们在集成技术这块做了很多的工作,专利方面,其中有500多项专利,基本上是关于系统集成技术的。这是为什么我们做储能会相对其他的厂家可能优势更大。

  都说安全的问题,其实无论?#21069;?#20840;,包括安全、高效、设计,整个系统最终表现出来的状态,其实基本上是设计出来的。为什么这么讲?因为我是做光伏设计的,像光伏电站一样,光伏电站7分是设计出来的,后面的3分才是运维,能进一步提升发电量等等,储能系统也是一样,我?#21069;?#20107;情做在前端,才能够对系统进行安全、可控的。

  几个关键技术:

  1、安全设计,结?#29616;?#33021;消防、浪涌抑制等等。

  2、高效率设计,从应用端来讲,目前储能系统的经济性,特别是在经济性还不足以特别支撑,?#28909;?#22312;某一些边际下运行的时候,整个系统的循环效率也是至关重要的。

  3、可靠性,专利散热、系统配置?#32479;?#23551;命的管理。

  4、智能化,从监控、调度、快速响应、故障精准定位、故障体检等?#20219;?#24230;。

  5、适应性,因为我们的储能系统可能适用于高海拔、近海风沙地区,作为适应性来讲也是必不可少的。

  安全性设计:通过四级安全防护措施,?#28909;鏟ARK级的,然后是BCP,可以保护线路,PCS自身的保护以及其他的前期的保护。所以整体每一个?#26041;?#37117;是有对安全的监控保护。

  除了四级,各个层级之间有一个安全联动的机制,我们叫做五级联动保护,联动起来防止逻辑冲突,以及避免干扰故?#31995;?#22788;罚。

  针对浪涌保护和节能监测,保证系统运行,这个也是智能化节能检测的过程,?#28304;?#33021;系统也是必不可少的。

  接地,大家可能平时比较忽略接地,特别在其他的系统里面共地,我们这里采用第一种方式,独立接地的方式,从电池、PCS到控制电源等等,空调、消防、照明所有的东西都是独立的接地的过程。独立接地是防止接地网混在一起产生很大的巩膜,导致互相影响,特别是电网端的电压突变会影响到电池端,这种风险性也是蛮大的,所?#28304;?#36825;些方面我们进一步杜绝。

  针对Cel,电压一致性方面,国标要求和我们自己的企业标?#38469;?#30456;差很大的,而且我们的企业标?#38469;竊对?#20248;于国标的水平。包括电压的一致性,电芯容量一致性,电芯一致性通常用标?#35745;?#24046;来衡量。还有实验温度等等。

  从各个维度保证高标准的检测标准,达到从Cel到系统的整体保护,像几大标准的检测,像挤压、过充过放、短路低电、热失控、针刺主要针对电动车上的储能来的,对于电力储能我们更严苛的也是做了这种实验。

  针对Pack电气设计,单个Pack额定电压更低,主要取决于人体对安全电压的考虑,所以安装维护方面可以更加安全,针对系统的耐压、绝缘我们也是?#23545;?#20248;于国标的,绝缘更强,系统才能更加安全。刚才讲从设计端,设计端主要是以预防、监控为主,当真的发生了火灾或者是不安全性的问题,我们最后有一道防线来解决,我们与中科大的火灾实验室共同研究电芯时空的特性。

  针对消防系统,采用多点监控、分级灭火、智能消防模式,采用新型的FK5112全氟乙酮灭火介质,快速灭火、?#20013;?#38477;温,比其他的更有优势。

  第二大块,高效率设计,选用整体的系统效率超过90%以上,整体的系统效率包括电池的往返效率,PCS是我们传统的优势,大于99%,电池这块大于98%,包括整体的高效能的智能温控系统,保证了系统的整体的循环效率大于90%,这也是进一步减小系统的损失。储能系统是一来一回的,损失是不可避免的,但是我们怎么样从设计的方面进一步降低损失。

  逆变技术,PCS是3000瓦到2.5兆瓦的PCS,从储能逆变器的关键技术来讲,我们掌握了交直流并技术、高/低电压穿越、VSG技术、高效率,这也是我们在这方面做这个工作的优势。电池在大概5年前开始布局锂电池的技术,包括我们当时跟三星合作。

  在电池的封装技术、管理技术、安全性技术、维护技术我们做了很多工作,电池涵盖磷酸铁锂跟三元锂两种大的类型,而且涵盖0.5C到4C,无论能量型还是功?#24066;?#36827;行了全面的覆盖,可?#26376;?#36275;不同的,无论是能量搬移还是调频调峰各种应用的需求。

  高效率设计:最大的系统支持1500V系统,目前在国内1500V储能系统还是用的比较少的,主要是在海外。这个跟光伏是一样的,1500V系统有一些固有的属?#38498;?#20248;势,包括电芯的串联数、线?#24405;?#23569;、并网点减少,所有系统的线损、线缆损耗都会大幅度下降,维护的过程大量减少。

  可靠:至少保证系统在生命周期内是完全可靠的。我们采用了一些专利的设计技术,电池模组的风道,大家可以看到,可实现模组内部电芯温差不超过3摄氏度,这个指标是非常领先的一个指标。包括PCS风道,采用下进风,上出风的原理,保证变流器的风机工作在冷风区,也是保证它的寿命,可以实现负30度到60度环境下的?#20013;?#30340;运行。

  热设计,包括Pack的,内电芯的均温测试,并联的Pack的均温测试,包括高低温的测试,包括热仿真,我们从测试的角度尽量完善它的可靠性。

  这是根据负载特性,仿真,可以根据不同的边界条件,我们可以提供这种服务,把边界条件输入,进行仿真的服务,我们可以算出我们系统的效率、策略,包括充放电策略,我们根据不同的应用类型,给出最优的能量管理或者是电池充放电管理的这些策略。

  电池寿命的预计,由于现在大家都经常?#23454;?#30340;一个问题,电池的寿命怎么样?电池的寿命说不清道不明,因为跟好多边界条件有关系,基于这么多复杂的边界条件我们怎么样预测电池的寿命呢?我们可以做得到,基于锂电池的大数据分析可?#36291;?#20934;的预测到电池衰减的特性,同时基于不同负荷的工况可以预测电池的寿命,当然这个过程一系列要有一个大数据的模型。

  能量管理系统是智能化设计的过程,无论是系统的安全还是调度,都离不开智能化的设计,我们主要?#21069;?#25324;分时充放电控制、微网自动运行控制、电池组的主动均衡管理、快速调频这些?#20174;Γ?#25105;们通过本地的控制器可以实现把PCS、电池系统以及周边的服务系统全部接进来进行统一的管理和调度。从储能系统的调试、安装、运维这块有比较大的优势。

  同?#20445;?#25925;?#31995;目?#36895;检测,刚才讲了故?#31995;目?#36895;检测包括安全性,是离不开智能化的,包括黑匣子设计,实现故?#31995;目?#36895;诊断?#22836;?#26512;。黑匣子,大家都知道飞机的黑匣子,我们可?#28304;?#22788;罚的原始原因到一系列引发的原因,都是可以做一连串的?#20174;?#37117;可以做记录?#22836;?#26512;,这是黑匣子设计。

  集中运维:智慧能源管理平台不仅可以接入光伏、风电,还可以接入储能,也是可以实现区域分级的管理,包括综合能源的管理,然后提供整个储能电站的运行、运维的特性分析。

  适应性:高适应性主要取决于我们对温度、风道。地震的强度,防风、防震、抗震的要求进行了大量的仿真和计算。这是载荷和地震强度的测试,阳光在这块也是拥有全系列的对于储能系统测试的测试平台和研究的平台。这是防护和延误的测试。

  三、阳光电源储能业务的布局。

  公司是1997年成立的,到2018年、2019年,至今22年的时间,主要从光伏开始做起,在2015年开始跟三星合作成立了储能的公?#23613;?/p>

  针对于公司储能这块的产能,目前锂电池产能可?#28304;?#21040;5GWh,储能逆变器可?#28304;?#21040;8GW,系统集成能力可?#28304;?#21040;6GW和6GWh,是完全满足目前市场的需求的。

  在测试设备这块,我们拥有光储系统,包括微网测试平台,还有不同工业?#29123;?#39640;压接入的测试,包括振动,无论是光伏还是储能整体测试的平台,我们也是有一个全系列的平台。

  在制造方面,采用精益制造,像我们的全自动的精益制造的过程,特别是电池这块,锂电池这块的自动化生产线,我们也是全自动的国际一流的,因为我们基本是三星的体系做电池的封装、检测等等。所以一致性,保证在前期出厂的时候一致性是非常高的。

  从储能业务来讲,我们是全场景的解决方案,从产品角度来讲:主要包括储能逆变器,还有锂电池系统、能量管理系统、监控系统这么几个大的维度。可以服务的类型包括能量搬移、调频调峰、微电网等等,所以是一个全场景的解决方案。这是一个产?#32602;?#36825;是我们的储能方面的产品线,从储能逆变器到配件,任何一个储能的系统都是?#28903;?#20960;个大的部分组成的。

  业绩方面:目前为止全球已经做了720多个储能的应用项目,从容量来讲已经达到了600GW/600GWh这么个级别,覆盖类型比较广,最左上角的,包括海?#28023;?#29978;至包括珠峰的一些项目,下面的光伏侧,光伏+储能的能量搬移,西藏双湖7MW/23.5MWh,这是全球无电区海拔最高,海拔达到5000米,规模最大,施工难度最高的微电网的系统。这是电网侧的调峰的项目,24MW/48MWh的调峰项目,我们充分发挥削峰填谷,缓解电力供应,提升新能源的稳定性。这是调峰方面的。

  这是火储联调的项目,这是山西的项目,9MW/4.5MWh的项目。这是海螺水泥的,这是用户侧的,主要做一些能量管理。

  这是北美10MW光储融合方案,项目主要目的一个是辅助新能源并网,第二,还有一些附加的功能就是调峰调频。这是250的项目。

  这是德国的储能调频的一个项目,单个集装箱可?#28304;?#21040;4MW/2MWh,标准40的集装箱。

  这是日本的光储并网项目,主要解决直流侧的,日本是交流侧衡量光伏,他本身土地有限,申请一个项目不容易,电价非常高,所以容配?#30830;?#24120;高,采用储能把气光存下来。

  这是一些业绩的展示,针对业绩方面,我们覆盖了调峰调频、电网侧的、用户侧的、发电侧的,有一些比较丰富的经验。


稿件来源: 电池中国网
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