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盛弘电气范小波:下一代储能电气系统发展方向分析

作者:中国储能电站网 来源:中国储能网 时间:2019-05-14 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24日下午的“储能电站与技术应用(一)”专场,深圳市盛弘电气股份有限公司储能微网事业部总经理范小波在会上分享了主题报告《下一代储能电气系统发展方向分析》,以下为演讲实录:

范小波:大家下午好!我今天演讲的主题是“下一代储能电气系统发展方向分析”,主要是除了电芯以外的储能电气系统发展方向,因为电芯是比较独立的学科。

过去7—8年的时间,可以说是整个储能行业的近代史,我也有幸参与了整个近代史的全程。我把过去7—8年的储能发展大概分成了四个阶段:第一,2012年以前,整个储能基本上都是处于科研的状态,基本上是没有市场可言的。第二,2013—2016年,在电网公司以及国家科技项目的带动下,整个储能市场进入到科研加上小型示范的阶段,这个时候我们做了很多产品。第三,2017—2018年,储能市场进入到了一个真正的示范项目的阶段,这个时候市场已经开始初步具备商业价值。第四,2018年到现在,整个储能市场,尤其是中国的储能市场在去年电网公司的带动下进入到大规模的示范发展阶段,中国的累计装机容量也进入到了1GW的阶段。这是储能市场的发展,而且在快速的往下走。

我们看一下产品和技术的发展如何呢?我们认为过去的三个阶段,产品和技术更多的是为了配合市场的示范,只是在做理论上的一个功能上的实现,但是比较少去关注商业化,比较少去关注太多工程的东西。随着最近第四个阶段储能市场的发展我们发现,产品和技术层面是有一些短板的,反而是限制了现代储能市场的发展。所以我今天就抛砖引玉,和大家一起来去探讨一下未来或者下一代储能电气系统该朝什么方向去走,然后去适应我们现在需要尽快商业化的储能市场发展的需求。

从产品层面来看,目前是存在着很多短板和痛点的,包括了效率的问题,效率低、成本高,还有系统的稳定性差,这些因素直接造成了投资回报率较低,尤其是用户侧的储能上面,投资回报价值更差。

而系统集成层面是比较初期的,我觉得现在系统集成层面做的是良莠不齐的,因为更多的是做一些简单的各个单元要素的堆砌,实现了基本功能,这就是我们现在整个储能行业的现状,所以带来了很多稳定性的问题甚至安全性的问题,可靠性的问题,性能更不用讲了。

除此之外还有其他的问题,除了大规模的离网并机的问题还有虚拟同步机,到底对电网是怎么样的,很多在试、在看,包括梯次利用的问题,包括储能能源的数据安全的问题等等,这些事情都已经现在开始逐渐的和我们当前的快速发展的市场出现了不匹配,产品和技术层面我们尽快的去研究未来该怎么走。接下来和大家一起分享几点我们的思考。

刚才讲整个储能系统由大概几部分构成的,我们下面重点讨论除了电芯以外电气系统部分未来的几点思路:

第一、储能逆变器PCS,PCS的未来发展我们起个名字叫“定向高效率的储能逆变器”,什么叫定向高效率呢?是比照之前我们做光伏逆变器或者做变频做的事情,以前的光伏逆变器我们宣称的效率基本上是最大的效率,无论是99%也好,还是UPS的96%也好。而到了储能以后更多的是能量效率,峰值效率意义不大了。下方左图可以看出来,1兆瓦的储能系统,逆变器损耗的占比是很大的,未来的储能逆变器朝着定向高效率,满载效率一定要高,以后PCS可能就是满载效率,二是空载损耗降到足够低,才能使系统运行综合的能量效率最高。采用的技术,未来会采取新的电路拓扑和新的器件碳化硅,也在探讨一些用户侧的储能项目上把变压器去掉,综合提升一个定向的效率,这是未来PCS的一个发展方向。

第二、针对电池大规模的成组利用的问题,现在行业内争论也比较多,包括刚才精石、智光都讲的一个问题,电池全部并在一起,由于它时间长了以后不一致性问题,会存在一些环流的问题、冲击的问题等等,所以未来解决这个问题的方向、可能性思路可能采用多支路的储能逆变器,也叫组串集中式或者其他的模式,这种模式的好处可以对每个电池的支路单独的去控制,减少了这个电池的不一致性造成的对系统的一些影响,也进一步提升了整个系统的性能、减少损耗。同时,这个逆变器在交流侧又体现出整体集中式的特性,对电网是友好的,对整个系统的调度和控制来讲又是集中式的逆变器。

第三、出于对成本、效率和大容量储能系统的考虑,我们认为下一步这种直流高压化的储能系统会是一个方向,电池的电压会朝着1300V左右去走,这样带来的好处就是,整个交直流侧的线缆全部都电流变小了、线缆的成本变低了、损耗降低了。因为电压高了,系统容量容易做大,所以应对大规模储能系统的时候这种会比较有优势,所以带来的未来下一代的产品发展可能就是高压的储能变流器1300V的系统,我们现在有在推广,还有高压的BMS,以及高压电气柜等等,未来直流高压化会是一个下一步发展的趋势。

第四、刚刚讲到系统集成这块,我们最诟病的两点就是效率低以及可靠性差。未来的系统集成会朝着哪个方向走、会怎么做呢?我认为主要以下三点:一,可能就是要综合的专业学科的人做系统集成,我们讲的系统集成更多的是堆砌,未来希望是既懂电池、又懂电气、又懂控制的人来做系统集成,才能做的完善和好。二,下一步的发展方向,我认为可能是BMS、Pack和散热会做到深度的融合,这个融合可以减少各个部件的连接或者他们之间交互的盲区地带带来的系统不稳定性和系统的损耗加大。三,整个储能系统要做到真正的健康的可观、可测、可控,类似于周教授刚才讲的,这个电芯要真正关注到每个个体的情况,而不是笼统的去做,每个环节,包括消防的联动系统、PCS的系统,都能够真正的完全受控,这样子从整个系统设计上解决了这种除了材料本身以外的可靠性问题。

第五、最近我们讲的整个行业比较热议的储能系统的消防安全问题,消防安全这块,从电池材料这儿我不专业,因此不发表评论。仅仅从应用角度来看,我认为消防的关键还是在于防,接下来才是消。所谓防,就是把系统各个环节的监测、健康的诊断,要做到极早期的预警。最后如果真的这种情况下还出现了火灾的隐患,对于消这块,水消防可能会是未来的一个发展方向,现在国内的一些机构、国外都在研究。不管什么样的消防,我觉得最后消的时候不要考虑还要保障剩余的电池好不好了,因为烧了整个系统就全部干掉就算了。

第六、系统应用层面,除了大规模的储能系统应用以外,分布式的、分散式的储能系统可能也是未来的一个发展方向,我们在分布式、分散式的系统有一个好处,具备这种即插即用的系统容量比较小,灵活配置,消防压力也小,具备这些优点,所以分布式的控制在未来加上分布式的储能系统布置,加上未来的安全的通信控制技术,可以把大量的小型的分布式系统虚拟起来,形成真正的虚拟储能系统、虚拟电厂,可以参与到这个系统的需量管理和电力现货交易当中去,形成新的交易模式。下面这个图就是我们在美国和荷兰做的真实的分布式系统的案例。

第七、针对分布式系统它的控制模式上未来是去中心化的控制模式会是一个发展方向,现在对于微网系统,集中式的控制方式,它的控制器可靠性要求非常高,所以造成了整个系统的稳定性很差,未来去中心化的控制方式就不依赖于任何一个节点,光、储或者电网的任何一个节点出现故障整个系统还能稳定健康的运行,这是一个未来的方向。当然还有更多方面,时间原因我不在这里进行展开。

最后简单看一下盛弘电气的产品优势和案例介绍。

盛弘电气是2012年开始,是国内最早的做储能逆变器的厂家之一,我们有多项底层技术支撑,我们也布局了海外市场,大部分产品是有UL和TUV认证的,在此基础上支撑了我们从整个电气系统的集成解决方案和全系统的集成解决方案,从60千瓦时到2兆瓦时,还有针对离网的应用,我们的微电网系统和能量管理系统。盛弘技术上一直是站在未来2年时间回过头来看今天,提前布局相应的产品和技术,去满足下一代真正的市场需求。

目前在全球26个国家有350个以上的项目运行,这些都是实际的项目运行案例的地点。电网侧我们有超过40兆瓦以上的项目运行,主要是500、600K的机器,去年河南电网、南网等在应用。用户侧的分布式系统,我们在30K的系统出货超过1000套,主要在北美、南美、欧洲的一些国家在运行。用户侧的工商业这块,总共装机容量超过30兆瓦,这块主要是50K—250K的功率,主要是在国外使用,用于需量管理和电力交易,它的经济价值比较好,有的项目大概3年收回成本。最后这块针对无电地区和弱电地区,现在有200套以上的微网电网在运行,主要是光、储一体机,主要是缅甸、泰国、日本、非洲等一些国家。

我始终认为产品、技术和市场是一个螺旋式上升的过程,现在我认为市场已经走在相对快一点的前面,我们的产品和技术有一点点滞后或者影响到他们,所以我今天就是抛砖引玉,有些东西可能讲的不够彻底、也不够准确,希望大家可以打我电话或者加我微信,下来一起深入的去交流。谢谢大家!  

关键字:储能大会

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