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冠隆电力徐亮:典型电化学储能系统(BESS)集成与技术应用

作者:中国储能电站网 来源:中国储能网 时间:2019-05-13 浏览:

中国储能电站网讯: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日下午的“储能电站与技术应用(三)”专场,南京冠隆电力科技有限公司总工徐亮在会上分享了主题报告《典型电化学储能系统(BESS)集成与技术应用》,以下为演讲实录:

徐亮:尊敬的各位领导、专家、工程技术人员,大家下午好!我是南京冠隆电力的徐亮。今天给大家汇报的是典型电化学储能系统BESS集成与技术应用。主要从下面四个方面给汇报,一个是储能市场的应用需求简述,第二个是储能市场开发、设计、EPC流程,第三是应用技术介绍,最后介绍一下冠隆产品。

储能市场是能源行业的发展必然产物,当下能源转型与创新体系给储能带来无限的商机与挑战,目前储能系统与可再生能源、电动汽车及智能电网建设构成不可分的共同体。同时迎合国家电网的“三型两网”细则。储能系统简要有四个方面的作用。第一个就是削峰填谷、负荷跟踪,第二个是平抑功率波动,提高电能质量,第三是备用大功率后备电源,充当UPS,提高负荷供电可靠性,第四是参与智能电网建设,参与调频调功。

储能市场开发、设计、EPC流程简述。前期市场开发,信息数据采集主要分为两个内容,一个是现场的负荷情况,比如说用电负荷曲线、电费清单等。第二是现场的安装信息,我们要知道现场电缆的配置,厂区的平面图等这方面的基本信息。通过这个,我们编辑了一个表格。左边为离并网型系统,右边为纯储型系统,储能系统按应用来分类,安装方法分仓贮式、集装箱式,车载移动,一般工商业型储能以集装箱型较多。接入方式分直流耦合和交流耦合,一般功率小于等于250千瓦的储能,以直流耦合较多,具有性价比好,效率高的优点。使用场所分,有户用型、商用型、新能源电站,按输出类型分,有离网型和并网型,一般微电网应用中分类较多。按能量型来分,放电时间要求以小时为单位,一般锂电、铅酸、铅碳、钛酸锂都能满足,对电池放电倍率要求不高,一般0.5C以下则可;按功率型来分,以秒与分种为放电时间单位,主要有超级电容和机械飞轮,对放电倍率要求高,放电时间为15--30分钟,对应倍率为2C到4C,一般液态电池不满足要求,如普通铅酸、铅碳电池、液钒电池等。

这是我们设计的时候考虑的两个原则内容,一个是核心原则,储能系统的实时时空能量的搬迁,充得起,放得出。谷时充电时,变压器要有余量来充电,放电的时候,不上网不逆流,尽量本地消纳为主。设计原则主要有四个方面,分别是安全、成本、寿命和回收。成本主要和配置优化方案有关。目前纯峰谷套利收益不够理想,我们要进行综合的收益。发挥储能加,如储能加配网增容、储能加需量节省等,这是EPC的流程,从项目前期用户需求到后期运维,中间牵涉到现场考察、用户交流、仿真建模、设计方案等一系列工作流程。

这是一张系统集成图,大家都很清楚,主要有辅材配套、储能逆变器、集装箱体、储能元件、交直流配电、BMS等。下面我们就进入第三个,电化学储能系统的典型应用技术介绍。这是中规模级别的联网型微电网系统图。左下角是电网或大功率油机充当电源,右上角是基本的负荷,如电动汽车、工商业用电等,上面就是新能源发电比如光伏发电、风力发电等,整个系统在能量管理EMS的统一调配下实现供需的动态平衡。这是PV结合的典型交直流耦合储能。这个图的左下角是典型的户用光储一体,二个交流输出,一个本地负荷一个接电网。右上角是分布式的DC耦合型储能系统。右下角为集中式的AC耦合型储能系统,这是DC耦合PV弃光再利用储能,在光伏侧我们加了DC转DC装置,优点是并网手续快,后端升压变压器不用改动,系统效率高等优点。下面这个是交流耦合型,并网有弃光现象。利用率20%的限发,根据基本信息,光伏容量20MW,二类光资源发电区,配了3MW、12MWh。这是光储改造项目,原有的屋顶光伏通过并网柜,加入一套储能系统,目的是增加本地的消纳能力。这是光储新增项目,这个方案适合于531新政后,国家没有光伏补贴了,光伏系统成本大幅度下降,我们将中午的光伏免费的午餐给蓄电池充电,充起来,在适当的时候放出来。这是储能+UPS。传统的UPS目前有两种模式,一种是模块化的UPS,还有一种是塔式UPS,模块化的UPS的功率模块可设定逆变优先级别,我们将部分功率模块设定为白天逆变优先,晚上市电优先工作的模式改造。产生峰谷差套利,UPS本身不用动,只改变相关的逻辑程序则可,同时优点在于无需并网,保证原有负荷的应急供电余量,将原有电池固定资产激活,产生效益化。

这是智慧公交站,目前一线城市二线城市都有公交枢纽站,利用屋顶车棚安装光伏,然后增加一套储能系统,通过光储并网柜并网连接。减少电网增容手续,系统在EMS的统一调配下,还可以对外营业。目前第三方充电桩充一度电是1.2-1.4元,所以项目建成后还是有一定的收益可观性。这是智慧公交站台的一个应用。这是重要负载与一般负载的切换原理图。储能系统要求并网和离网有无缝切换的功能,目前户用型、工商型储能都有离并网切换功能,大功率新能电站储能为纯储型,只是充放电模式,一旦电网停电,则没有离网切换功能;这是户用储能的离并网一体机,不停电负载直接接在一体机后面,而工商业型储能,由于功率相对较大,要单独增加一台切换柜。这个图是日本当地的户用储能,要求当地的商业用电一旦停电故障了,要自动切换到离网独立运行。在日本要求兼容HEMS。第二个,电网故障的时候,对电池模式放电功率有一个要求,光伏系统要求放电功率为额定功率的三分之一到二分之一范围,风电系统要求放电功率为额定功率的三分之一到四分之一范围,这是当地特殊的一个要求。这个图是一个独立运行储能系统。现场无电网可能有备用的柴油发电机,这是一个典型的离网系统图。这个项目是海岛光储柴,现在目前很多岛屿没有市电,有很多柴油发电机。这个项目的基本信息,客户每天用电440度,额定功率60千瓦,续航两天时间,我们根据项目基本信息,配置了75千瓦的PCS。100千瓦的配电柜及调控柜,100千瓦的光伏逆变器,4台25千瓦组成,配套了120千瓦的光伏组件,满足基本信息需求。这是一个典型的海岛供电系统,这里我们配套了一个相对有代表性的配置表格,是一个经验公式供参考。其中配电容量为1.5-1.8倍负荷容量,PV配置容量就是1.5-1.8倍光伏逆变器容量。PCS配置功率是1.2-1.5倍负荷容量。白天PCS跟光伏来放电充当主电源供电,前提是光伏发电功率大于负载额定功率的80%,SOC大于40%情况下,PCS工作在离网模式下,一旦到晚上在光伏没有的情况下,而且SOC小于15—20%情况下,启动油机发电,此时据负载的工作性质,EMS调配下,PCS工作在充电并网模式,保证应急本地负荷工作。

这张图是远距离输送系统,由于现场安装条件有限,负荷侧没有地方安装光伏与储能,把光伏与PCS,在本地进行就地升压,到客户那边就地降压。系统主要增加了升降压变压器,其他的应用模式比如说隔墙售电拉线方式、智慧城市微电网建设、船舶岸电储能、热电气多联供储能等多为示范项目具多,没有形成批量商业化运行。我个人的开发与应用小结。目前业主认知度还不够,受光伏影响,要求的返利,提成成本较高,收益难保证。发电侧储能、电网侧储能由大公司与电网公司操控,用户侧储能峰谷差套利不稳定,呈下滑趋势。盈利项目要百里挑一。

针对目前的难点与现状,很多企业已经开始做了,就是出海,走出去到国外。我们带着产品的技术创新和应用技术创新两大块,采用一站式服务,多功能集成方案。把最后一公里解决,找到真正的痛点。还有随着日后人们对储能认识的加深,储能的安全与成本进一步控制后,可能会出现用户自己投资建储能、或许以入股方式参与储能建设、或许通过多方供应商共建储能方式。

最后简单介绍一下冠隆产品,南京冠隆电力产品,主要做全系列的储能逆变器、离网控制与逆变电源,其中储能从小的户用型到工商业型,再到新能源电站型集装箱储能。配套的集装箱主要有20尺、30尺、40尺和45尺这四种规格。离网控制器,控制电流是20A-400A,DC转换器,电压从12伏一直600伏,右边图是典型的离网逆变器,单机功率可做到1500千瓦。下面这个是储能的外观图,左边是三相100KVA-250KVA,中间的是离并网切换柜,右边是三相50KVA-100KVA。这是我们户用型的光储一体的,1KVA-10KVA,三相500KW储能型外观图。我们公司位于江北新区,欢迎各位领导专家莅临工厂参观指导,谢谢!  

关键字:储能大会

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