中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：7月24日，第二屆中國(guó)新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展大會(huì)暨第二屆全國(guó)虛擬電廠技術(shù)高層研討會(huì)召開，聚焦新型儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展熱點(diǎn)問題，為新型儲(chǔ)能高質(zhì)量規(guī)模化發(fā)展賦能助力。
在論壇現(xiàn)場(chǎng)，新風(fēng)光電子科技股份有限公司儲(chǔ)能產(chǎn)品總監(jiān)石廣保發(fā)表了名為《高安全、高經(jīng)濟(jì)儲(chǔ)能系統(tǒng)——新一代高壓級(jí)聯(lián)解決方案》的主題演講。
石廣保：第一部分是儲(chǔ)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(jí)聯(lián)技術(shù)，第三部分是應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)，第四部分是新風(fēng)光公司的介紹。
儲(chǔ)能里面應(yīng)用對(duì)廣泛的方案是集中式儲(chǔ)能系統(tǒng)，這種方案可以看到左邊這邊是多組電池進(jìn)行并聯(lián)形成電池堆，和PCS進(jìn)行連接，通過變壓器升到35KV這樣的方案，這個(gè)路線架構(gòu)比較簡(jiǎn)單，我們可以看到電池簇多組進(jìn)行并聯(lián)，然后與單臺(tái)PCS連接，這樣的拓?fù)浯嬖诘膯栴}是環(huán)流，好處是性價(jià)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(chǔ)能這個(gè)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(chǔ)能用電芯100Ah以上，到最高560Ah，一個(gè)電芯不能單獨(dú)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(shí)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(gè)PACK進(jìn)行串聯(lián)，串到咱們需要電壓，現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)大儲(chǔ)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(gè)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(zhǎng)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(shí)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(gè)問題是多簇進(jìn)行并聯(lián)存在簇間環(huán)流不可控，影響整機(jī)的效率，當(dāng)然了咱們這個(gè)簇有一個(gè)均衡，上午專家也說到了，有被動(dòng)均衡或者是主動(dòng)均衡，現(xiàn)在提得比較多。
為了解決這個(gè)問題，各廠家也做了一些方案，咱們看第一個(gè)，是分布式儲(chǔ)能，這一塊就是說我們把這個(gè)電池簇不再并聯(lián)，我把簇分開，一簇電池對(duì)應(yīng)一個(gè)PCS，這樣的話把直流側(cè)進(jìn)行解耦不再并聯(lián)，這樣單簇對(duì)應(yīng)一個(gè)PCS，解決了一個(gè)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(gè)不利的因素，就是因?yàn)榇睾图惺降牟畈欢啵@樣PCS勢(shì)必要增加，量增加之后成本也會(huì)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(chǔ)能，一個(gè)園區(qū)內(nèi)多個(gè)工廠可以把多個(gè)聚合在一起，也是分布式儲(chǔ)能的方案之一。
第二個(gè)是組串式的系統(tǒng)，這樣對(duì)電芯做了更精準(zhǔn)的控制，把每個(gè)PACK做了優(yōu)化器，然后每一簇電芯又做了簇控制器，這樣對(duì)每顆PACK內(nèi)電芯，包括每簇電壓進(jìn)行精準(zhǔn)控制，通過這種控制實(shí)現(xiàn)了所謂的一包一優(yōu)化，一簇一管理，這樣對(duì)單個(gè)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(zhǎng)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(jí)聯(lián)的技術(shù)，咱們看拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，也是一個(gè)電池簇對(duì)應(yīng)一個(gè)PCS，但是這個(gè)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(jí)聯(lián)的方案，輸出電壓直接達(dá)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(jí)數(shù)來看，集中式需要2級(jí)變換，一級(jí)是DC/AC，第二級(jí)是通過變壓器升壓，分布式也是兩級(jí)能量變化，組串式需要三級(jí)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(diǎn)，而對(duì)于級(jí)聯(lián)式?jīng)]有變壓器，效率在當(dāng)中是最高的。
下面分享一下新一代的高壓級(jí)聯(lián)技術(shù)，安全性和經(jīng)濟(jì)性是咱們儲(chǔ)能行業(yè)非常關(guān)注的兩個(gè)點(diǎn)，安全性從3個(gè)維度，一個(gè)是設(shè)備本身，第二個(gè)電壓角度，還有電流角度。
設(shè)備本身方面，電池簇進(jìn)行了直流解耦，然后就可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)電池簇的控制，通過PCS，然后多級(jí)進(jìn)行串聯(lián)，這地方有人可能提到，如果是某一個(gè)模塊出現(xiàn)問題怎么辦？其實(shí)不管是一簇電芯或者是哪個(gè)PCS出現(xiàn)問題，這個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有一個(gè)自動(dòng)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(dāng)?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(gè)是電壓并聯(lián)，一個(gè)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(shí)候儲(chǔ)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(shí)候往往是多臺(tái)設(shè)備進(jìn)行并聯(lián)，把其中一臺(tái)作為主機(jī)。
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(shí)這三要素沒有了，就需要其中一臺(tái)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(tái)是作為一個(gè)主機(jī)運(yùn)行，其他就作為從機(jī)，然后來適應(yīng)第一臺(tái)的電壓、相位、頻率。
而采用這個(gè)方案以后，假如說主機(jī)出現(xiàn)問題，剩下的那些都要重新建立，控制的話是比較復(fù)雜，也是比較麻煩的事情。另外如果采用這個(gè)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(shí)現(xiàn)多機(jī)電壓源不用主從控制，所有的這個(gè)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(tái)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?cè)瓉聿⒕W(wǎng)的產(chǎn)品需要離網(wǎng)控制器，對(duì)每臺(tái)并網(wǎng)進(jìn)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(gè)是用在咱們?nèi)绻翘嵘龣C(jī)的工況下，提升機(jī)下方會(huì)給儲(chǔ)能充電。
剛剛說的電壓角度，第二個(gè)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(cè)+虛擬阻抗的方案，左邊這個(gè)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(hù)，加了虛擬阻抗后，電流包絡(luò)線收住了，設(shè)備就正常啟動(dòng)了。
采用這種控制策略后可以實(shí)現(xiàn)變壓器和電機(jī)空載的啟動(dòng)，離網(wǎng)情況下，因?yàn)殡姍C(jī)啟動(dòng)電流比較大，是正常電流的4-7倍，電力電子設(shè)備對(duì)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(shí)現(xiàn)這個(gè)抗沖擊，但是采用這個(gè)算法以后，我在配置容量的時(shí)候不需要達(dá)到電機(jī)功率的7倍范圍，2倍左右就可以。
第二個(gè)方面經(jīng)濟(jì)性，從4個(gè)角度分析，一個(gè)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(dá)到國(guó)標(biāo)的電流波形，就需要達(dá)到3—5K的開關(guān)頻率，高壓級(jí)聯(lián)小于1K就可以了，影響IGBT的發(fā)熱，有兩個(gè)方面，一個(gè)是導(dǎo)通電流，一個(gè)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(jí)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(gè)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(cè)算一個(gè)100MW/200MWh的電站，按照效率提升5%，咱們上網(wǎng)電價(jià)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(dá)到2000萬-3000萬之間。
另外高經(jīng)濟(jì)性方面，這個(gè)設(shè)備單臺(tái)功率大，可以達(dá)到30MW，總?cè)萘抗潭ǖ那闆r下設(shè)備臺(tái)數(shù)少，現(xiàn)場(chǎng)控制的時(shí)候比較簡(jiǎn)單，系統(tǒng)響應(yīng)速度快，套數(shù)少大大降低了多機(jī)并聯(lián)諧振風(fēng)險(xiǎn)。
這個(gè)是現(xiàn)場(chǎng)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(jìn)行鑒定的，結(jié)論是在煤礦行業(yè)做了工業(yè)性試驗(yàn)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定技術(shù)可靠，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平，同意通過評(píng)價(jià)，建議進(jìn)一步推廣應(yīng)用。
簡(jiǎn)單匯報(bào)一下新風(fēng)光，是世界500強(qiáng)，山東能源集團(tuán)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(jì)寧設(shè)有生產(chǎn)基地，在濟(jì)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(gè)是生產(chǎn)環(huán)境，我們公司在流水線上，特別注重?zé)o塵車間，我們經(jīng)過幾十年的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的故障率比較高的點(diǎn)在板卡上，所以我們花很大的精力在這個(gè)生產(chǎn)端做提升。
公司有13個(gè)實(shí)驗(yàn)室，并且取得了認(rèn)證，公司比較重視科創(chuàng)平臺(tái)，有一個(gè)院士工作站，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室，博士后創(chuàng)新基地，八個(gè)中心等等，這個(gè)是獲得的一些榮譽(yù)（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(bào)就這些，謝謝！
