中國儲能網(wǎng)訊：7月24日，第二屆中國新型儲能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展大會暨第二屆全國虛擬電廠技術(shù)高層研討會召開，聚焦新型儲能行業(yè)發(fā)展熱點問題，為新型儲能高質(zhì)量規(guī)?；l(fā)展賦能助力。
在論壇現(xiàn)場，新風光電子科技股份有限公司儲能產(chǎn)品總監(jiān)石廣保發(fā)表了名為《高安全、高經(jīng)濟儲能系統(tǒng)——新一代高壓級聯(lián)解決方案》的主題演講。
石廣保：第一部分是儲能系統(tǒng)的方案，現(xiàn)在市面上典型的幾種，第二部分是新一代高壓級聯(lián)技術(shù)，第三部分是應(yīng)用現(xiàn)場，第四部分是新風光公司的介紹。
儲能里面應(yīng)用對廣泛的方案是集中式儲能系統(tǒng)，這種方案可以看到左邊這邊是多組電池進行并聯(lián)形成電池堆，和PCS進行連接，通過變壓器升到35KV這樣的方案，這個路線架構(gòu)比較簡單，我們可以看到電池簇多組進行并聯(lián)，然后與單臺PCS連接，這樣的拓撲存在的問題是環(huán)流，好處是性價比比較高，另外是PCS一般是1000V或者是1500V的系統(tǒng)，現(xiàn)在在儲能這個盈利不是很好的大環(huán)境下，這種方案往往被業(yè)主接受。
我們看一下電芯到簇的變化，現(xiàn)在電芯無論是一類廠家或者是二類廠家做，電芯電壓都是3.2V，不同的就是在電芯的容量上，從儲能用電芯100Ah以上，到最高560Ah，一個電芯不能單獨利用，需要一定的組合，一種是做PACK，現(xiàn)在的電芯一般容量比較大，不用并聯(lián)，都是1P16S、或者1P14S，或者1P24S，液冷情況下有時候廠家做到48S，還有的廠家做到52S，甚至有的114S。
PACK還要做一些組合就是電池簇，多個PACK進行串聯(lián)，串到咱們需要電壓，現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)大儲方面基本上完成了從直流電壓1000V到1500V的轉(zhuǎn)變，2021年之前1000V最多，從去年到今年1500V是逐漸的增多，這個電簇電壓。
咱們可以看一下，前面集中式方案多簇并聯(lián)存在一些問題，上午和下午都提到了木桶效應(yīng)，存在長板也存在短板，所謂的短板就是說咱們所有的電芯串并聯(lián)以后，在放電的時候其中一顆電芯放完了，SOC比較低的放完以后其他剩余再多也不能再放，不然造成過放，充電也是一樣，電芯剩余電量最多充滿后，其他串并聯(lián)一起的電芯也不能充了，這顆電芯如果再充就造成過充，不然容易造成熱失控的現(xiàn)象。
所以在多顆電芯串并聯(lián)之后存在木桶效應(yīng)，還有一個問題是多簇進行并聯(lián)存在簇間環(huán)流不可控，影響整機的效率，當然了咱們這個簇有一個均衡，上午專家也說到了，有被動均衡或者是主動均衡，現(xiàn)在提得比較多。
為了解決這個問題，各廠家也做了一些方案，咱們看第一個，是分布式儲能，這一塊就是說我們把這個電池簇不再并聯(lián)，我把簇分開，一簇電池對應(yīng)一個PCS，這樣的話把直流側(cè)進行解耦不再并聯(lián)，這樣單簇對應(yīng)一個PCS，解決了一個簇間環(huán)流的問題，另外這樣做我們知道是安全性提高了，但是帶來一個不利的因素，就是因為簇和集中式的差不多，這樣PCS勢必要增加，量增加之后成本也會增加。PCS還有1000V或者是1500V，我說的方案是行業(yè)內(nèi)的。
另外像現(xiàn)在的比較火的工商業(yè)分布式儲能，一個園區(qū)內(nèi)多個工廠可以把多個聚合在一起，也是分布式儲能的方案之一。
第二個是組串式的系統(tǒng)，這樣對電芯做了更精準的控制，把每個PACK做了優(yōu)化器，然后每一簇電芯又做了簇控制器，這樣對每顆PACK內(nèi)電芯，包括每簇電壓進行精準控制，通過這種控制實現(xiàn)了所謂的一包一優(yōu)化，一簇一管理，這樣對單個電芯，每一簇電芯電壓不一樣也可以正常工作，就不存在咱們前面說到的木桶效應(yīng)，長板和短板的問題，使所有的電芯都可以安全的放干凈，安全的充滿。
還有一種方案是高壓級聯(lián)的技術(shù)，咱們看拓撲結(jié)構(gòu)，也是一個電池簇對應(yīng)一個PCS，但是這個PCS和分布式不同的地方是把交流側(cè)不是采用并聯(lián)的方案，而是在交流側(cè)采用級聯(lián)的方案，輸出電壓直接達到我們需要的6kV、10kV或者35kV。
集中式、組串式、分布式都需要變壓器升到需要的電壓，從能量轉(zhuǎn)換級數(shù)來看，集中式需要2級變換，一級是DC/AC，第二級是通過變壓器升壓，分布式也是兩級能量變化，組串式需要三級能量變化，增加了DCDC之間的變化，這樣整體效率來說前3種應(yīng)該是組串式稍微低一點，而對于級聯(lián)式?jīng)]有變壓器，效率在當中是最高的。
下面分享一下新一代的高壓級聯(lián)技術(shù)，安全性和經(jīng)濟性是咱們儲能行業(yè)非常關(guān)注的兩個點，安全性從3個維度，一個是設(shè)備本身，第二個電壓角度，還有電流角度。
設(shè)備本身方面，電池簇進行了直流解耦，然后就可以實現(xiàn)單個電池簇的控制，通過PCS，然后多級進行串聯(lián)，這地方有人可能提到，如果是某一個模塊出現(xiàn)問題怎么辦？其實不管是一簇電芯或者是哪個PCS出現(xiàn)問題，這個拓撲結(jié)構(gòu)有一個自動冗余的功能，有一組出現(xiàn)問題可以旁路掉，剩下的模塊輸出電壓適當?shù)奶Ц?，使這相和其他相保持平衡，不至于造成三相不平衡的狀態(tài)，所以安全性這一塊是有一定保障的。
第二個是電壓并聯(lián)，一個是并網(wǎng)的狀態(tài)，咱們知道這一塊現(xiàn)在技術(shù)也是應(yīng)用比較成熟的，在離網(wǎng)的時候儲能在這一方面以前的產(chǎn)品考慮比較少，傳統(tǒng)的做法，如果是離網(wǎng)的時候往往是多臺設(shè)備進行并聯(lián)，把其中一臺作為主機。
我們知道電網(wǎng)有三要素，電壓、頻率、相位，如果是并網(wǎng)的產(chǎn)品就可以跟隨電網(wǎng)，離網(wǎng)時這三要素沒有了，就需要其中一臺建立電網(wǎng)三要素，這樣的話剩下的那些假如說并聯(lián)到第一臺是作為一個主機運行，其他就作為從機，然后來適應(yīng)第一臺的電壓、相位、頻率。
而采用這個方案以后，假如說主機出現(xiàn)問題，剩下的那些都要重新建立，控制的話是比較復雜，也是比較麻煩的事情。另外如果采用這個無主從電壓并聯(lián)，采用下垂控制+虛擬阻抗的方式，就可以實現(xiàn)多機電壓源不用主從控制，所有的這個電源并在一起的設(shè)備都是一樣，采用無主從的理念以后沒有主從之分也不需要哪一臺建立自己的電壓、相位和頻率，所有的這些并在一起可以靈活的投入或者是切除，不再分主從的概念。
另外，并在一起的設(shè)備也不需要咱們原來并網(wǎng)的產(chǎn)品需要離網(wǎng)控制器，對每臺并網(wǎng)進行功率分配，采用這種算法就可以自己適應(yīng)，不需要額外的增加控制器。另外還有一個是用在咱們?nèi)绻翘嵘龣C的工況下，提升機下方會給儲能充電。
剛剛說的電壓角度，第二個是從電流角度，增加虛擬阻抗算法之后，可以采用電流預(yù)測+虛擬阻抗的方案，左邊這個圖是沒有加虛擬阻抗的，我們看設(shè)備一投入電流包絡(luò)線立馬發(fā)散，出現(xiàn)了過流保護，加了虛擬阻抗后，電流包絡(luò)線收住了，設(shè)備就正常啟動了。
采用這種控制策略后可以實現(xiàn)變壓器和電機空載的啟動，離網(wǎng)情況下，因為電機啟動電流比較大，是正常電流的4-7倍，電力電子設(shè)備對電流比較敏感，所以說需要增加一些算法，不然要超配額定功率實現(xiàn)這個抗沖擊，但是采用這個算法以后，我在配置容量的時候不需要達到電機功率的7倍范圍，2倍左右就可以。
第二個方面經(jīng)濟性，從4個角度分析，一個是載波頻率，就是控制IGBT開通關(guān)斷的速度。低壓為了輸出達到國標的電流波形，就需要達到3—5K的開關(guān)頻率，高壓級聯(lián)小于1K就可以了，影響IGBT的發(fā)熱，有兩個方面，一個是導通電流，一個是開關(guān)損耗，開關(guān)次數(shù)越多發(fā)生的熱量越大，效率就越低，效率低發(fā)熱量大溫控也需要提高。第二方面就是級聯(lián)這一塊沒有隔離變壓器，也是省了一部分的損耗，第三個線纜這一塊，低壓需要連電池很多線，高壓方案連線少，輸出濾波低壓是LCL，高壓方案是L，綜合提升5%左右。
據(jù)測算一個100MW/200MWh的電站，按照效率提升5%，咱們上網(wǎng)電價是3毛的情況下，按電站的全生命周期25年估算，這一快就可提高收益達到2000萬-3000萬之間。
另外高經(jīng)濟性方面，這個設(shè)備單臺功率大，可以達到30MW，總?cè)萘抗潭ǖ那闆r下設(shè)備臺數(shù)少，現(xiàn)場控制的時候比較簡單，系統(tǒng)響應(yīng)速度快，套數(shù)少大大降低了多機并聯(lián)諧振風險。
這個是現(xiàn)場的應(yīng)用，假如說煤礦停電以后，我們要保證人員安全作為應(yīng)急使用，這地方是做了鑒定，是由安全專家進行鑒定的，結(jié)論是在煤礦行業(yè)做了工業(yè)性試驗，系統(tǒng)運行穩(wěn)定技術(shù)可靠，取得了顯著的經(jīng)濟效應(yīng)，達到了國際領(lǐng)先水平，同意通過評價，建議進一步推廣應(yīng)用。
簡單匯報一下新風光，是世界500強，山東能源集團旗下的專業(yè)做電力電子節(jié)能控制技術(shù)的企業(yè)，公司在濟寧設(shè)有生產(chǎn)基地，在濟南有分公司和研發(fā)中心，在蘇州和青島都有分公司，公司在2021年科創(chuàng)板上市，公司的產(chǎn)品戰(zhàn)略是1+2+N的方向。
這個是生產(chǎn)環(huán)境，我們公司在流水線上，特別注重無塵車間，我們經(jīng)過幾十年的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場的故障率比較高的點在板卡上，所以我們花很大的精力在這個生產(chǎn)端做提升。
公司有13個實驗室，并且取得了認證，公司比較重視科創(chuàng)平臺，有一個院士工作站，兩個實驗室，博士后創(chuàng)新基地，八個中心等等，這個是獲得的一些榮譽（PPT圖）。
另外我們公司在出門處設(shè)置有開05展位，有需要了解的話可以看一下，我匯報就這些，謝謝！
