中國儲能網(wǎng)訊：5月24～26日，由工業(yè)和信息化部節(jié)能與綜合利用司與國家能源局能源節(jié)約和科技裝備司聯(lián)合指導(dǎo)，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會主辦并聯(lián)合240余家機(jī)構(gòu)共同支持的第十三屆中國國際儲能大會在杭州召開。
來自行業(yè)主管機(jī)構(gòu)、國內(nèi)外駐華機(jī)構(gòu)、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機(jī)構(gòu)等不同領(lǐng)域的1011余家產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈企業(yè)，5417位嘉賓參加了本屆大會，其中245家企業(yè)展示了儲能產(chǎn)品，可謂盛裝出席，涵蓋系統(tǒng)集成、電芯、PCS、BMS、集裝箱、消防、檢測認(rèn)證等新型儲能全產(chǎn)業(yè)鏈。
5月24日下午，深圳市欣旺達(dá)能源科技有限公司解決方案副總經(jīng)理郭均柳受邀在儲能安全與系統(tǒng)集成專場分享了主題報(bào)告，報(bào)告題目為《儲能系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)及解決方案》。以下是報(bào)告主要內(nèi)容：
郭均柳：在座的各位嘉賓，下午好！我是欣旺達(dá)能源科技的郭均柳，非常榮幸能夠代表欣旺達(dá)參加第十三家中國國際儲能大會，與在座專家們相聚一堂，相互交流和學(xué)習(xí)。今天我給大家分享的主題是“儲能系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)及解決方案”。接下來我將從“儲能系統(tǒng)集成”和“儲能應(yīng)用方案”兩個方面進(jìn)行分享，首先分享的是儲能系統(tǒng)集成部分。
在儲能行業(yè)一片大好的形勢下，站在客戶的角度，總結(jié)了儲能系統(tǒng)集成的幾個關(guān)鍵指標(biāo)，也可以理解為客戶對儲能的幾點(diǎn)需求。
首先是儲能產(chǎn)品要有高安全性，隨著鋰電儲能裝機(jī)規(guī)模越來越大，儲能事故頻發(fā)，儲能的安全問題仍是客戶最關(guān)心的問題，更安全的儲能產(chǎn)品也是客戶最基本的需求。在儲能產(chǎn)品滿足安全性的同時，還要考慮更高的能量密度，可以通過提高儲能產(chǎn)品的單位體積能量密度來降低儲能項(xiàng)目的單瓦時設(shè)備成本，實(shí)現(xiàn)儲能項(xiàng)目收益的提升。
儲能產(chǎn)品的可用性，也是客戶重點(diǎn)關(guān)注點(diǎn)，更好的儲能產(chǎn)品要具有易安裝性、易操作性和易維護(hù)性等，在給客戶帶來良好體驗(yàn)的同時，還能降低施工和運(yùn)維成本。儲能產(chǎn)品的壽命需求，客戶肯定希望是越長越好，特別是光伏、風(fēng)電等新能源配儲項(xiàng)目，最好能做到壽命同期，獨(dú)立儲能電站項(xiàng)目，客戶也希望運(yùn)營期延長，降低了全生命周期的度電成本，提高項(xiàng)目收益，使處于收益邊界的儲能項(xiàng)目具備了可行性。
為了應(yīng)對客戶的需求，儲能集成商需要具備系統(tǒng)集成的關(guān)鍵技術(shù)和深厚的集成經(jīng)驗(yàn)。站在系統(tǒng)集成角度總結(jié)了系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成技術(shù)、熱管理技術(shù)和系統(tǒng)控制技術(shù)四個關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。
系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)為了解決客戶的安全性需求，可靠的系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)，做到系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測和預(yù)警全局管理，為儲能系統(tǒng)提供多重保障，保障系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。系統(tǒng)集成技術(shù)能大幅提高儲能產(chǎn)品的能量密度，也是解決客戶高能量密度的產(chǎn)品需求，強(qiáng)大的系統(tǒng)集成技術(shù)，做到系統(tǒng)高度集成，從電池、PACK、系統(tǒng)全局考慮，綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)、合理配置，提高系統(tǒng)單位體積能量密度、為客戶實(shí)現(xiàn)儲能項(xiàng)目的降本、提效和增收。
熱管理技術(shù)可有效提升儲能產(chǎn)品的使用壽命，深厚的熱管理技術(shù)能保障電池工作在適宜的環(huán)境溫度，提高電芯運(yùn)行環(huán)境一致性，從而延長了電池使用壽命；系統(tǒng)控制技術(shù)可以提高儲能產(chǎn)品的可用性，完善的系統(tǒng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全面智能系統(tǒng)控制管理和持續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)控制策略，與配套設(shè)備友好互動，提升系統(tǒng)整體性能。
最后實(shí)現(xiàn)多個維度、多重保障、多技術(shù)融合、全面智能的提升儲能整體性能。
下面是對上面四個技術(shù)點(diǎn)進(jìn)行展開介紹，首先介紹系統(tǒng)集成技術(shù)，從底層的電芯級到PACK、簇級及系統(tǒng)級逐級展開。在電池技術(shù)上面，現(xiàn)在還是以磷酸鐵鋰為主，上午開幕式和前面的專家也說了，目前磷酸鐵鋰還是最適用于大儲能的方案。磷酸鐵鋰電池國內(nèi)主流的集成商以280、300及以上容量的為主。后續(xù)還會有一些更大的容量推出和使用，前段時間的深圳電池展上有580電池了，更大的單體容量電池的應(yīng)用為PACK技術(shù)提供了更好的條件。
在PACK技術(shù)上，一般選用風(fēng)冷和液冷兩種方案。風(fēng)冷為傳統(tǒng)方案，從2022年之前還是主流，從2022年之后液冷慢慢變?yōu)橹髁鞣较?。PACK的安裝方式也有兩種選擇，現(xiàn)在都從傳統(tǒng)的步入式方案轉(zhuǎn)為主流的非步入式方案。在高容量設(shè)計(jì)方面，PACK容量越來越大，以現(xiàn)在主流280電池為例，風(fēng)冷PACK一般可達(dá)16串及以上，液冷以48串和52串為主，后續(xù)可能還會推出更多串的，比如72串或者100多串都有可能。
在簇級技術(shù)方面，電壓等級上目前主流的是1000伏和1500伏，1500伏用于儲能電站級或者是新能源配儲，1000伏主要用于工商業(yè)儲能，后續(xù)可能還會有2000伏或者2500伏等級推出。再就是簇級控制技術(shù)，上面的專家說了一些，此技術(shù)可以做到簇級的相互獨(dú)立設(shè)計(jì)，也可以解決簇間環(huán)流，降低木桶效應(yīng)，降低儲能系統(tǒng)對電池的要求，提升電池的利用率，延長電池壽命。欣旺達(dá)的方案跟傳統(tǒng)的不一樣，傳統(tǒng)的方案為全功率DC/DC應(yīng)用，我們的方案是小電壓范圍調(diào)節(jié)，功耗很低。如果以液冷1簇344kWh為例，在0.5P時，最大功耗情況下對系統(tǒng)充/放電效率影響不到2‰，對整體的效率影響極小。
在艙級技術(shù)上，當(dāng)前常用的是集裝箱和戶外柜，主要是運(yùn)輸、安裝比較簡單，可以降低施工費(fèi)用。艙級維護(hù)方式匹配PACK安裝方式，大大提高了單位面積的能量密度，大幅減少占地面積。還可以通過拼箱方案，進(jìn)一步減少場地的占地面積，降低客戶的投資成本。分倉隔離設(shè)計(jì)，將儲能電池和電氣設(shè)備分開安裝，可以降低電氣原因引起的風(fēng)險(xiǎn)，同時分倉隔離墻還要滿足長時間耐火，可以防止熱失控?cái)U(kuò)散。箱體上夜必須做泄爆窗設(shè)計(jì)，事故發(fā)生后防止集裝箱的爆炸解體，造成二次事故。
接下來是系統(tǒng)安全性設(shè)計(jì)介紹，主要總結(jié)了五點(diǎn)，分別為器件選型、BMS管理、消防設(shè)計(jì)、安全設(shè)計(jì)和實(shí)施監(jiān)控。首先，在器件選型上，電池要選好，現(xiàn)在電化學(xué)儲能主流用的是磷酸鐵鋰，也是業(yè)界一致認(rèn)可的技術(shù)路線。如前面講過的，選用安全性更高的磷酸鐵鋰電池，同時還要考慮電池配組一致性、系統(tǒng)倍率，循環(huán)次數(shù)，應(yīng)用場景、質(zhì)保年限和認(rèn)證要求等因素，再如傳感器，選用靈敏度高、精度高、穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品，其它電氣件、模塊及子系統(tǒng)等，均按系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求合理選擇參數(shù)、產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠的器件。
其次是BMS管理技術(shù)，BMS是電池的直接監(jiān)測和管理者，應(yīng)具備多級安全閥值設(shè)定，狀態(tài)監(jiān)視和控制保護(hù)，簇級動態(tài)管理等，同時聚合動環(huán)、消防等帶通訊功能設(shè)備信息，通過邊緣計(jì)算，算法策略，做到系統(tǒng)全局管理，提升預(yù)警、保護(hù)準(zhǔn)確性，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行；消防設(shè)計(jì)是儲能安全設(shè)計(jì)的最重要一環(huán)，應(yīng)采用預(yù)警和滅火效果更好的新型消防方案，合理布局和安裝各類傳感器，對可燃?xì)怏w、煙霧、溫度等參數(shù)進(jìn)行全面探測，采用滅火效果更好的全氟己酮，做到PACK級消防，并預(yù)留水消防接口等，保障系統(tǒng)運(yùn)行安全。
在安全設(shè)計(jì)方面，電氣設(shè)計(jì)上首先要交直流線纜分開走線，數(shù)據(jù)采集、信號采集和通訊線纜選用帶帶屏蔽線纜，降低電氣故障發(fā)生幾率，提升系統(tǒng)安全等級；集裝箱箱體的分倉設(shè)計(jì)、泄壓、泄爆設(shè)計(jì)，前面已經(jīng)說過，這里不再復(fù)述。系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)控技術(shù)，做到全范圍實(shí)時在線絕緣監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)多重安全關(guān)斷技術(shù)，做到電芯級監(jiān)控和系統(tǒng)級監(jiān)控、實(shí)現(xiàn)在線診斷和故障預(yù)警功能，在監(jiān)控層面保障系統(tǒng)安全運(yùn)行；
在熱管理方面做到從PACK到箱級逐級論證，仿真優(yōu)化。首先是PACK熱設(shè)計(jì)技術(shù)，在風(fēng)冷PACK設(shè)計(jì)中，要做到有效的冷熱風(fēng)風(fēng)道分離隔離設(shè)計(jì)，液冷采用液冷管雙回路并行設(shè)計(jì)，提前做好結(jié)構(gòu)仿真、熱仿真模擬優(yōu)化，同時和實(shí)際測試對比，并不斷調(diào)整和優(yōu)化，形成最佳方案。其次，集裝箱熱管理上，箱級也分風(fēng)冷和液冷模式，集裝箱內(nèi)部采用高效保溫材料，外涂隔熱層，保溫絕熱，保證外環(huán)境對箱內(nèi)溫度影響最小。在系統(tǒng)級熱管理方面、有效利用監(jiān)測系統(tǒng)精確采集箱內(nèi)電芯溫度，通過智能溫度控制策略，根據(jù)室內(nèi)外溫濕度自動控制溫控系統(tǒng)工作，風(fēng)冷系統(tǒng)通過控制空調(diào)和風(fēng)扇變頻調(diào)速，液冷系統(tǒng)通過控制出水溫度、流速、回水溫差和濕度等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)溫度和功耗的最佳匹配，避免熱聚集，保障電芯工作在適宜環(huán)境。
全面的熱管理技術(shù)可保障電芯適宜溫度運(yùn)行、提高電芯運(yùn)行環(huán)境一致性、延長電芯使用壽命。
最后是系統(tǒng)控制技術(shù)的介紹，系統(tǒng)控制技術(shù)主要體現(xiàn)在以下三個方面：實(shí)時監(jiān)控，做到可實(shí)時監(jiān)測電芯數(shù)據(jù)、故障預(yù)警、故障診斷、故障定位、持續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)控制策略、與配套設(shè)備友好互動。智能運(yùn)維，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維智慧化、主動式運(yùn)維、遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)綜合分析與評價(jià)、系統(tǒng)控制策略優(yōu)化簇級動態(tài)輪休維護(hù)、減少系統(tǒng)停機(jī)維護(hù)、提升設(shè)備利用率。遠(yuǎn)程升級，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程在線一鍵升級、做到無人值守、從降低運(yùn)維成本。通過系統(tǒng)控制技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)儲能系統(tǒng)全生命周期管理、全面智能系統(tǒng)控制管理、提升系統(tǒng)整體性能
下面介紹一下應(yīng)用方案，欣旺達(dá)2013年就開始涉足儲能行業(yè)，經(jīng)過多年的發(fā)展，形成了欣旺達(dá)能源科技板塊，針對電力儲能、工商業(yè)儲能、家庭儲能、網(wǎng)絡(luò)能源和智慧能源五大應(yīng)用場景，形成了20多個細(xì)分場景，打造全場景解決方案。
比如電力儲能主要用于光伏、風(fēng)電等新能源配儲，獨(dú)立儲能電站等；工商業(yè)儲能主要為用戶側(cè)儲能，用于工業(yè)園區(qū)、公共建筑、社區(qū)配電等場景；家儲主要用于家庭綠電、便攜儲能、備電儲能等；網(wǎng)絡(luò)能源是通信基站和數(shù)據(jù)中心的場景應(yīng)用；智慧能源是打造零碳園區(qū)、零碳出行、能源數(shù)字化等，圍繞國家雙碳政策展開。
儲能可用于發(fā)、輸、配、儲、用各個環(huán)節(jié)，在每個環(huán)節(jié)起的作用也有所不同。發(fā)電側(cè)儲能，如風(fēng)電、光伏等新能源配儲，解決新能源發(fā)電的間歇性和波動性，減少對電網(wǎng)的沖擊，也能改善新能源發(fā)電消納問題。電網(wǎng)側(cè)儲能主要功能為調(diào)峰、調(diào)頻、穩(wěn)壓、緩解電網(wǎng)阻塞和延緩配電線路升級改造。用戶側(cè)儲能主要功能有自發(fā)自用、峰谷價(jià)差套利、需量管理和供電可靠性等。儲能產(chǎn)品形式主要以集裝箱為主，也有戶外柜或戶外柜拼柜形式。
這是網(wǎng)絡(luò)能源的介紹，網(wǎng)絡(luò)能源主要應(yīng)用于金融、醫(yī)療、政府和軌道交通，還有教育、石油化工，以及精密制造等。網(wǎng)絡(luò)能源電子產(chǎn)品電壓是從48伏到512伏，可以覆蓋各類宏站、微站備電場景及各類大型數(shù)據(jù)中心與邊緣數(shù)據(jù)中心。家儲從5千瓦到60千瓦時可靈活擴(kuò)展，主要用于家庭自發(fā)自用，削峰填谷及應(yīng)急備電，也可以用于住宅或商業(yè)樓的用電優(yōu)化。這是智慧能源的應(yīng)用，欣旺達(dá)能源科技專門成立了智慧能源子公司，主要就是聚焦于零碳園區(qū)，零碳出行兩大商業(yè)場景，通過自主產(chǎn)品研發(fā)與系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)，打造“源網(wǎng)荷儲云”一體化零碳園區(qū)，“光儲充換檢”
一體化零碳出行兩類解決方案，快速響應(yīng)政府、園區(qū)、企業(yè)等客戶差異化需求，提供項(xiàng)目規(guī)劃、設(shè)計(jì)、投資、建設(shè)、運(yùn)營等全系統(tǒng)、全流程、全生命周期服務(wù)，為實(shí)現(xiàn)國家雙碳目標(biāo)助力。
最后簡要介紹一下欣旺達(dá)，欣旺達(dá)是1997年成立，2011年在深交所上市，2022年瑞交所上市，注冊資金17.18億元，目前員工是5萬人以上。經(jīng)過20多年的發(fā)展，已經(jīng)形成了3C消費(fèi)類電池、電能汽車電池、能源科技、智能硬件、智能制造及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和第三方檢測服務(wù)六大產(chǎn)業(yè)群。已成為全球領(lǐng)先的3C消費(fèi)類鋰電池供應(yīng)商，全球新能源企業(yè)500強(qiáng)第32位和中國民營企業(yè)500強(qiáng)第308位，并獲得含金量很高的深圳市市長質(zhì)量類金獎。最終的目的就是致力于為社會提供更多綠色、快速、高效的新能源一體化解決方案。
在業(yè)績方面，2022年欣旺達(dá)營收521.62億元，同比增長39.63%。從2011年到2022年之間提升了50.6倍，年復(fù)合增長率是42.86%。前面也說過，欣旺達(dá)共有六大業(yè)務(wù)板塊。欣旺達(dá)是多元化布局，支持全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，全球建設(shè)生產(chǎn)基地，以深圳寶安為總部、有深圳光明、惠州博羅、江西南昌、山東棗莊等為主的12大生產(chǎn)基地，總園區(qū)面積702萬㎡；隨著公司的擴(kuò)張，新的產(chǎn)業(yè)基地還在不斷的投建中。3C類產(chǎn)能容量每月1.4億pcs，2023年動力&儲能電池規(guī)劃產(chǎn)能共210GWh， 2023儲能系統(tǒng)規(guī)劃產(chǎn)能18GWh。
欣旺達(dá)非常注重研發(fā)投入，2022年投入27.42億元，近5年研發(fā)總投入是94.57億元，年復(fù)合增長率達(dá)到了26.82%。研發(fā)人員占比20%以上，在5年以上經(jīng)驗(yàn)的核心工程師超過84%。本科學(xué)歷占比64%，碩博學(xué)歷占比31%。知識產(chǎn)權(quán)方面，專利數(shù)逐年大幅增加，截止到2022年底，授權(quán)的專利數(shù)是2300多件，2023年5月底新增授權(quán)700多，總共3000多件。
這是儲能產(chǎn)線的產(chǎn)能介紹，截止到目前，累計(jì)裝機(jī)出貨量達(dá)到了7.5GWh，規(guī)劃產(chǎn)能是39GWh，主要是包含兩部分，一個是儲能電芯，一個是儲能系統(tǒng)。儲能電芯的規(guī)劃是21GWh，分布在廣州惠州、江西南昌和四川什邡，共七條產(chǎn)線。儲能系統(tǒng)規(guī)劃產(chǎn)能18GWh，共19條線體，主要在廣東惠州正豪產(chǎn)業(yè)基地。
欣旺達(dá)充分利用自身在儲能領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)和多年集成經(jīng)驗(yàn)，在電力、工商業(yè)儲能應(yīng)用領(lǐng)域形成了2Cell + 3 Pack +3Rack + 8 System標(biāo)品體系。即采用100Ah和280Ah 2款自研電芯，形成3款風(fēng)冷和液冷電池PACK，及3種不同電壓范圍和容量的電池簇，進(jìn)而形成8款NoahX標(biāo)品系列。40尺儲能產(chǎn)品有非步入式2款風(fēng)冷標(biāo)品，其中3.386MWh最大支持1P的標(biāo)品、6MWh為0.5P標(biāo)品。20尺風(fēng)冷儲能產(chǎn)品容量2.58MWh，液冷有2.75MWh和3.44MWh 2款液冷標(biāo)品，其中前者主要針對海外市場，后者用于國內(nèi)市場。10尺500kW/530kWh為系統(tǒng)級1P風(fēng)冷標(biāo)品，可兼容280Ah電池方案，按0.5P配置，最大規(guī)格為300kW/645kWh。344kWh戶外柜為液冷標(biāo)品，主要應(yīng)用海外市場，該產(chǎn)品認(rèn)證齊全，具有UN38.3/GB36276/IEC62619/UL1973/UL9540A等認(rèn)證,可滿足國內(nèi)外需求。
欣旺達(dá)Noahx系列產(chǎn)品，20尺、40尺風(fēng)冷和液冷集裝箱儲能產(chǎn)品主要用于2MWh以上規(guī)模的儲能電站，10尺和戶外柜儲能產(chǎn)品主要用于200kW-2MWh工商業(yè)儲能。
最后總結(jié)一下，欣旺達(dá)儲能系統(tǒng)集成技術(shù)、整體解決方案及其儲能產(chǎn)品的價(jià)值體現(xiàn)在“三高”+“三低”上。三高：即為欣旺達(dá)提供的儲能產(chǎn)品具有“安全性高”、“可靠性高”、“穩(wěn)定性高”三高特點(diǎn)；投資成本低：同時具有能量密度高，支持拼箱設(shè)計(jì)，降低場站使用面積，預(yù)安裝一體化，節(jié)省安裝時間，支持分期部署，均能為客戶降低初始投資。運(yùn)維成本低：產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)，更換維護(hù)方便，就地常備備品備件，智能遠(yuǎn)程運(yùn)維App，為客戶節(jié)省運(yùn)維成本；度電成本低，提升系統(tǒng)利用率，1500V高壓設(shè)計(jì)，提升有效放電量，智能溫控，延長系統(tǒng)壽命，系統(tǒng)度電成本降低。
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