中國儲能網(wǎng)訊：4月24日－25日，第七屆中國國際儲能大會"儲能電站暨微電網(wǎng)專場"在蘇州舉行。
專場論壇由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會、中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司廣電設計院、協(xié)鑫集成科技股份有限公司、浙江南都電源動力股份有限公司、深圳市科陸電子科技股份有限公司、珠海銀隆新能源股份有限公司、廣東猛獅新能源科技股份有限公司、惠州億緯鋰能股份有限公司、合肥過宣告可動力能源有限公司聯(lián)合主辦。針對儲能商業(yè)模式、應用場景等熱點議題，共有30余位行業(yè)專家與企業(yè)代表發(fā)表了精彩的主題演講。
專場演講內(nèi)容如下：
主持人：桑頓新能源科技有限公司副總工 李海波
主持人：各位專家，各位同仁，女士們、先生們，大家下午好。今天下午的會議由我來主持，我來自桑頓新能源科技有限公司。
首先介紹一下今天下午的儲能電站及微電網(wǎng)專場的演講嘉賓：
中海油研究總院規(guī)劃研究院綜合規(guī)劃資深工程師 許江風
清華大學教授 王保國教授
桑頓新能源科技有限公司副總工 李海波
南瑞集團公司裝置研發(fā)中心經(jīng)理 侯凱
浙江高泰昊能科技有限公司總經(jīng)理 張偉峰
烯晶碳能電子科技無錫有限公司技術(shù)總監(jiān) 孫偉
下面的嘉賓在演講的時候再繼續(xù)介紹。
首先有請中海油的許江風為大家做演講，大家歡迎。
許江風：我是唯一一個傳統(tǒng)化石能源的代表做報告的。雖然化石能源冷炸山、挖洞、鉆眼，四川放火污染地球，但是化石能源還是中國的主導能源，我在化石能源里面選一個干凈點的，幫助可再生能源，協(xié)同儲能一塊兒把能源的清潔問題解決。
所以我的題目是《關(guān)于液化天然氣接收站和儲氣庫協(xié)同儲氣調(diào)峰》。第一，儲氣調(diào)峰的戰(zhàn)略價值，第二，國內(nèi)外儲氣設施發(fā)展。因為天然氣和煤炭石油不太一樣，可以儲存在地下，也不占什么空間。第三，儲氣調(diào)峰政策建議。
因為我對電和儲能不是太懂，如果遇到大的臺風，包括08年寒流的時候，電網(wǎng)體系包括運煤的路都有問題，好多地方的能源都有問題，但是天然氣可以通過管道，通過地下儲氣庫，可以抗拒臺風。
天然氣儲氣調(diào)峰包括季節(jié)性波動，短期需求波動，供應應急，天然氣除了滿足自己華北、東北、西北的采暖調(diào)峰之外可以協(xié)助電網(wǎng)，而且這是可以以人的意志為轉(zhuǎn)移的，想出就出，七天的調(diào)峰靈活性是高于煤電的。
能源儲備我從廣義上來講，因為電只是儲能的一部分，包括原油的儲罐，LNG儲罐、LPG儲罐、煤炭地面儲存，電力戳水蓄能以及電力蓄能電池的儲存。我覺得地下儲氣庫成本比較低，而且穩(wěn)定、安全。原油儲罐遇到戰(zhàn)爭，一個導彈把整個儲罐就可以干掉。而且它很環(huán)保，地下儲氣庫可以解決這個問題，而且如果儲存構(gòu)造不受大的地層破壞，可以存幾百上千年。
所以地下儲氣庫可以作為中國的固態(tài)能源、液態(tài)、氣泰、電子態(tài)能源體系調(diào)峰首選。我個人認為天然氣儲氣庫可以在對抗地球的各種災害里面發(fā)揮較大的作用。而且地下儲氣庫是確保氣源低價采購不可或缺的基礎設施。因為油價波動很大，100多美元的時候，折合天然氣四五塊錢一方。你沒有儲氣庫還要去買，有了儲氣庫的時候可以和那個結(jié)合起來，便宜的時候你買，不便宜的時候可以不買，因為你儲氣庫里有。我個人認為地下儲氣庫也應該作為中國天然氣的戰(zhàn)略儲備基地，石油有戰(zhàn)略儲備，備著打仗用。天然氣在能源的比重越來越重的時候，戰(zhàn)略儲備也非常重要。
天然氣儲氣庫面臨的挑戰(zhàn)，因為中國的天然氣需求，雖然煤炭在遞減，石油增加不多，天然氣還是增加很快的，北京基本沒有煤電了，所有的煤炭這兩年就要離開了，周邊的廊坊、保定也要去煤，天然氣的需求很大。但是大部分用就是冬天在用，60%、70%就是冬天采暖用的，淡季不太冷不太熱，誰也不愿意花錢燒天然氣。
另外一個功能就是淡季儲氣，氣田都要限產(chǎn)，因為它沒有那么多需求。畢竟中國的電過剩，天然氣在淡季的時候就要關(guān)井限產(chǎn)。為了不限產(chǎn)，配上地下儲氣庫是比較好的一個考慮。
LNG儲罐一般16萬方，折合天然氣是不到1億方，但是它不穩(wěn)定，如果儲氣庫和LNG接收站協(xié)同起來，便宜的時候把LNG買回來氣化之后注到地下儲氣庫，如果有足量的大的規(guī)模的儲氣庫，可以有多少買多少。
所以儲氣庫可以作為天然氣市場的調(diào)節(jié)器，包括作為能源系統(tǒng)的儲能器，保證天然氣的安全供應，也可以保證電力的安全供應。
這是美國的地下儲氣庫，美國有400多個儲氣庫，他們的管網(wǎng)體系也很發(fā)達，他們有50萬公里長的管道，中國的管道不到十萬公里，美國的整個天然氣體系包括天然氣管網(wǎng)和儲氣庫對它的電力支持力度很大，但是中國管道不是很多，儲氣庫也剛開始建，所以對電力的調(diào)峰體系還沒有發(fā)揮太大的作用，目前還是以煤電為主。
歐洲的儲氣庫也是發(fā)展的比較早，英國北海的一個老氣田在海上采伐，采完之后就變成儲氣庫，現(xiàn)在冬季的采暖英國大部分都是靠那一個儲氣庫解決了它整個冬季采暖和電力的調(diào)峰。
因為陸上，中石油、中石化都翻箱倒柜找了不少老氣田，但是都不是特別理想，因為既然是氣田，就證明它可以儲存，如果是油的話注進天然氣不知道跑哪里去。所以一般不敢用老的油田。
這是歐洲儲氣庫的運行特性，冬天滿足采暖，整個歐洲靠天然氣，雖然歐洲的可再生能源發(fā)展很好，但是它的調(diào)峰目前還是以天然氣為主。這是它的運行機制，包括歐洲和美國的天然氣價格是放開的，求大于供就漲價了，供大于求就降價了。便宜的時候美國四五毛錢一方氣，用不了就存起來，到了冬天天氣很冷的時候，賣到三四塊錢完全有可能，這套體系儲氣庫和管道，包括電網(wǎng)都可以實現(xiàn)盈利，但是價格要放開。這是其他國家的一些海上儲氣庫，因為我們海油主要是從海上的老氣田轉(zhuǎn)儲氣庫?，F(xiàn)在的管道都聯(lián)同了，可以互相互聯(lián)相互串氣。到了冬天如果華北、東北、西北需要采暖的時候，我們和他簽增量合同，完全可以解決。
最后一點談一下儲氣調(diào)峰政策建議，為了更好的打響藍天保衛(wèi)戰(zhàn)，城市能源以電力和天然氣為主導能源。因為去煤炭，全國全省都很難，但是在大城市，有錢的大中城市，蘇州、北京、上海這種有錢的城市，高素質(zhì)人群聚集區(qū)對清潔空氣有向往，而且他有這個財力，所以我個人覺得去煤炭最好是從大中城市把煤炭去掉，適當?shù)纳弦恍┤細鉄犭娐?lián)產(chǎn)和調(diào)峰電站，與可再生能源配合調(diào)峰，可以助儲能一臂之力，整個解決調(diào)峰的問題。
LNG接收站與地下儲氣庫協(xié)同儲氣調(diào)峰，在滿足天然氣調(diào)峰需求的同時，完全可以滿足電力調(diào)峰需求。省會GDP超過五千億的大城市，陸續(xù)的用燃氣熱點換燃煤電廠，把這個事兒辦了之后，中國治理霧霾不能光從北京周邊治，其他的城市愿意花這個錢呼吸好空氣，包括青島、鄭州、石家莊污染都很厲害。建議鼓勵發(fā)展混合所有制形式的液化天然氣接收站和儲氣庫，因為儲氣庫投資很大，各種資本都進來很好。我們也很歡迎各種資本一塊兒來共同努力。儲氣設施是儲能的重要組成部分，可適度發(fā)展部分規(guī)模戰(zhàn)略儲備。
謝謝。
主持人：下面有請東莞市邁科新能源有限公司產(chǎn)品部高級經(jīng)理董俊先生上臺演講。
董俊：各位來賓，各位專家下午好，我現(xiàn)在帶來的是針對電網(wǎng)級鋰電儲能的應用及其價值，從下面這四個方面來為大家闡述一下，第一個部分是針對我國現(xiàn)階段的電網(wǎng)架構(gòu)，我們可以看一下現(xiàn)在這個圖上所顯示的，2016年我國裝機容量，火電占了64%，基本上占據(jù)了主要發(fā)電的布局，很大程度上是針對化石能源的利用。對于火電的發(fā)電弊端，現(xiàn)階段火電主要是針對煙氣污染、粉塵污染和能源的損耗這部分，針對燃氣的排放，主要是針對二氧化硫還有一些氮化物，造成酸性氣體的不斷增加，使國內(nèi)很多地區(qū)酸雨的量有明顯的增加。全國每年會產(chǎn)生大概140萬噸的二氧化硫的氣體。
對于粉塵這部分，在臨近電站的附近，粉塵污染是相當嚴重的，使生活及植物的生長造成不良的影響，每年會產(chǎn)生150萬噸的煙塵。對于能量損耗，火電發(fā)電機主要是通過水作為冷卻介質(zhì)，一座1千MW的火力發(fā)電廠，日耗水量在十萬噸左右。全國每年消耗500萬噸標準煤。
當前霧霾的主要產(chǎn)生，基本上是以火力發(fā)電和和汽車排放兩種形式產(chǎn)生。
現(xiàn)階段，火力發(fā)電比例的減少，必須提高水電、光伏、風能等可再生能源的發(fā)電比例，隨著光伏以及風能的再生能源在電網(wǎng)中的比重增加，由于風力跟光伏的間歇性、波動性，或者不可確定因素受到天氣的影響，所以在一些場合，針對光伏和風電認為是垃圾電，因為它對整個電網(wǎng)的運作來說，是帶來了很大的調(diào)頻的壓力。所以儲能裝置的引用可以在很大程度上，使光伏和風電平滑輸入電網(wǎng)，提高它們的應用率。
針對儲能的應用領域，在火電發(fā)電側(cè)，基本上它可以作為減少系統(tǒng)的裝機容量的需求，再一個是提高發(fā)電設備的利用效率，第三個是提高可再生能源計劃發(fā)電的計劃，第四個是穩(wěn)定輸出提高效率。發(fā)電廠投資和運營的費用會降低，第二，發(fā)電成本會降低，第三個，網(wǎng)損會降低。
在電網(wǎng)側(cè)是延緩了輸配電的投資，提高了資產(chǎn)利用率，第三個，提高了可再生能源的接入量，第四，穩(wěn)定供求的平衡。它的價值體現(xiàn)主要是輸入電投資減少，再一個是網(wǎng)損的減少。
在終端用戶層，第一點提到了需求側(cè)的管理，第二個是提高用電設備的資源配置。第三個是備用電源，其價值體現(xiàn)第一點是對于用電成本的降低。第二個是點能質(zhì)量的提高，還有可靠性的提高。第三個是提高了生活質(zhì)量。
傳統(tǒng)的儲能電網(wǎng)是發(fā)輸配用一氣呵成，單向鏈式的結(jié)構(gòu)。有了儲能的接入之后，使能源互聯(lián)網(wǎng)成為了一種可能，使交互式的結(jié)構(gòu)體系，就地發(fā)電，就地儲存，就地使用，余電共享，在電動汽車的應用領域，機動車的尾氣排放已經(jīng)成為空氣污染的主要來源之一，減少機動車的尾氣排放成為我國空氣質(zhì)量改善的重要手段，其中電動車將是不可缺少的主要手段。而加強智能電網(wǎng)的建設，大大的促進了電動車的發(fā)展，包括完善電動車的基礎配套設施?？茖W合理的電動車充電站的布局，充放電站的基礎設施，主要是滿足了電動汽車行業(yè)的發(fā)展和消費者的需求，同時減少了充電站對電網(wǎng)帶來的沖擊，針對風力的應用，主要是在平滑輸出和削峰填谷，針對風電本身的特性，由于風電固有的隨機性、間歇性，決定了其規(guī)模越大，對電網(wǎng)的調(diào)峰運行的需求量就會越大，基本上在風機的裝機總?cè)萘康谋壤窃?0%以內(nèi)，基本上是依靠傳統(tǒng)的調(diào)峰調(diào)頻手段可以滿足電網(wǎng)安全需求的。如果達到20%甚至更高，電網(wǎng)的調(diào)控能力和安全運維，基本上是面臨著比較巨大的挑戰(zhàn)。
目前為了減少其對電網(wǎng)的沖擊，每一臺風機需要配備其功率4%的后備蓄電池。它還需要1%的蓄電池用于緊急情況時能量的需求。隨著風電的快速發(fā)展，風電和電網(wǎng)之間的矛盾也是越來越突出，如果需要平滑風電90%以上的電力輸出，則需要為風電廠配置20%額定容量的儲能電池。如果希望風電廠還能具備削峰填谷的功能，需要具備相當于40%到50%的儲能電池。如果風機需要離網(wǎng)發(fā)電，則需要更大的儲能電池作為能源的支撐。針對光伏發(fā)電側(cè)，也和風電類似的，一個是平滑功率輸出，再一個是削峰填谷，光伏主要是依賴于太陽光，在大型光伏電站主要是采用并網(wǎng)發(fā)電的模式，對于電網(wǎng)的調(diào)峰能力有比較高的要求。目前我國電力系統(tǒng)煤電比較高，核電和熱電機組不能參與調(diào)峰，水電、燃氣發(fā)電具有比較好的調(diào)峰性能，但所占比例不高。如果說光伏發(fā)電接入電網(wǎng)的比例增加，其對輸出穩(wěn)定性的電網(wǎng)調(diào)控造成非常大的困難。光伏發(fā)電系統(tǒng)中儲能電池的作用就是貯存太陽能電池矩陣受光照時多余的電能，隨時可以向負載進行供電。光伏發(fā)電對儲能電池的基本要求是自放電率低、使用壽命長、深放電能力強、充電效率高、少維護或者是免維護，工作溫度范圍比較寬，價格需要低廉。
針對在分布式場合的應用，對于分布式電站的市場機會，分布式的能源可以用在離網(wǎng)運行，也可以用在并網(wǎng)運行，避免電力系統(tǒng)在遠距離傳輸時的一些線路損耗，及一些極端惡劣環(huán)境下的應用場景，具有非常好的經(jīng)濟效益跟節(jié)能減排的效益。分布式發(fā)電與儲能技術(shù)的結(jié)合，大大提高了系統(tǒng)能源利用率，改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性及經(jīng)濟性。
在商業(yè)應用場景主要是作為峰值控制，減少負荷峰谷差，提高系統(tǒng)效率和設備利用率，如果電力系統(tǒng)大規(guī)模的使用儲能電站，即在晚間負荷低谷時段進行儲存，白天再釋放出來，就能在一定程度上減少企業(yè)在高峰時對電網(wǎng)的需求，提高系統(tǒng)的效率和輸配電設備的使用效率，延緩新的發(fā)電機組或者線路增容的需求，節(jié)約大量的投資。鋰電池系統(tǒng)的高效率、高功率和高速反應速度特別適合這種應用場景。
在調(diào)頻市場主要是作為平衡電網(wǎng)，電網(wǎng)供需的不平衡直接反映到電網(wǎng)頻率的偏移上，負荷過大的時候頻率減低，發(fā)電量過多，頻率提高，相對于傳統(tǒng)調(diào)頻技術(shù)，鋰電池儲能在響應速度上具有壓倒性優(yōu)勢。
從圖上可以看得到，在傳統(tǒng)調(diào)頻的機組實際處理和調(diào)度指令之間的反差，造成調(diào)節(jié)的反向，或者說調(diào)節(jié)的偏差，再就是調(diào)節(jié)的延時。
如果采用鋰電池儲能技術(shù)，在額定功率范圍內(nèi)，可以做到在1秒內(nèi)滿足99%以上的精度，完成指定的功率輸出。其綜合影響能力完全可以滿足在AGC調(diào)頻的時間尺度的大功率的變換需求。
對于傳統(tǒng)的調(diào)頻技術(shù)，電池儲能系統(tǒng)在調(diào)頻能力上具有明顯的優(yōu)勢，以這個表為基礎，假設這個區(qū)域的電網(wǎng)需要在2秒內(nèi)有20兆瓦的功率提升，對系統(tǒng)的爬坡能力是在10兆瓦每分鐘，如果火力機組的爬坡效率是2%每分鐘，則需要配備一個500兆瓦的火電機組來滿足這個需求，如果采用20兆瓦的儲能系統(tǒng)，瞬間就可以完成功率提升需求。在調(diào)節(jié)速率的需求下，一兆瓦的儲能系統(tǒng)提供的AGC調(diào)頻能力相當于是25兆瓦的火力發(fā)電機組的調(diào)頻能力。如果我們的功率調(diào)節(jié)需求提升到20兆瓦每分鐘的情況下，儲能的調(diào)頻替代效果相當于燃氣機組、火力發(fā)電機組的50倍。
可以看出系統(tǒng)對調(diào)節(jié)需求越緊迫，儲能技術(shù)的優(yōu)勢就越明顯，在美國西太平洋國家研究中心同樣也是通過這種復雜的仿真得到了相似的結(jié)論，具有快速調(diào)節(jié)能力的儲能技術(shù)，能夠更有效的提供調(diào)頻服務，根據(jù)電力市場的電源特點，平均來看，儲能的調(diào)頻效果是水電機組的1.7倍左右。是燃氣調(diào)頻機組的2.5倍左右，是火力發(fā)電機組的20倍以上。
針對不同儲能技術(shù)的特點，從這個表上可以看到，我們一般的儲能類型分為機械儲能、電磁儲能以及電化學儲能?，F(xiàn)在大規(guī)模應用的主要是以抽水蓄能為主?？諝鈮嚎s它的規(guī)模大，但是國內(nèi)應用相對來說沒有美國這么普遍，它主要是響應慢，然后對地理環(huán)境需求比較苛刻，需要有一定的地理資源才能滿足系統(tǒng)的搭建。對于飛輪儲能，它的比功率很大，但是成本高，噪音相對也比較大。
在電磁儲能部分，它的特點主要是相應快，功率高，但是相對的成本也比較高，超導的維護比較麻煩，高能電容的比能量又太低，對于超級電容來說它的比能量也比較低。
在電化學儲能這邊，鉛酸電池這塊技術(shù)是最成熟的，但是它帶來的最主要問題還是環(huán)保問題。液流電池的壽命長，可深放，適于組合，效果高，環(huán)保性好，但是儲能密度稍低。對于鈉硫系統(tǒng)來說，比能量和比功率比較高，高溫條件、運行安全問題有待改善。對于鋰電池來說，它的比能量比較高，成組壽命和安全問題還是有待改善。
下面介紹一個儲能的案例。這里給大家展示的是一個4兆瓦和2兆瓦時儲能系統(tǒng)的構(gòu)架，這邊采用的電芯是32650的5.5Ah電芯，通過15并16串形成13個子單位，然后形成一個最小的電池柜，由這種電池柜在5并的結(jié)構(gòu)下形成一個最小的儲能子系統(tǒng)。然后由8個這樣的子系統(tǒng)形成一個2兆瓦時的堆棧的電池儲能系統(tǒng)。它的主要成分就是50千瓦時的電池柜有40臺，總控系統(tǒng)分了8路。500千瓦的變流器8臺，升壓變壓器配置了4臺，有就地監(jiān)控系統(tǒng)一1套，裝備是由4臺集裝箱整合在一起。但是升壓變在系統(tǒng)能是不安裝的。
這是框圖的介紹。對于這個系統(tǒng)來說，是由4個這樣的子系統(tǒng)構(gòu)成，底部有電子系統(tǒng)、變流器，兩套這樣的儲能系統(tǒng)有一臺分葉式升壓變，變?nèi)氲诫娋W(wǎng)側(cè)的并網(wǎng)接入點，由這樣4套系統(tǒng)形成一個大型的4兆瓦200小時的儲能系統(tǒng)，接入電網(wǎng)，參與到電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻的應用中。
這個是系統(tǒng)的通訊拓撲圖，對于儲能來說，大堆棧的系統(tǒng)整合，一般情況下采用的是三級架構(gòu)的管理系統(tǒng)，最底層的BMU，是剛剛提到的最小的子單元，主要提到的采集的過程。它的中間層是分BMS，由一個分BMS管理13個BMU，然后由主BMS管理5個這樣的分BMS，也就是5臺電池柜形成了一個最小子單位的電池系統(tǒng)，然后有兩套這樣的電池系統(tǒng)整合在一起，形成了一兆瓦500千瓦時的儲能子系統(tǒng)。
下面看到的就是500千瓦時，250千瓦時的儲能最小子單位的系統(tǒng)，它的系統(tǒng)配置是在250千瓦時，標稱電壓是在665，工作電壓是在600到750伏之，標準的充電倍率是在250千瓦，容許的也是按照標準來。它的放電倍率是按照2C的放電倍率標準，這套系統(tǒng)是可以滿足500千瓦的放電功率，工作溫度范圍是在負10度掉5度之間，放電范圍是在零下20度到60度之間，存儲溫度范圍是在負2我度到40度之間，循環(huán)壽命是在衰減80%的情況下，環(huán)境溫度以25度，以0.5C的倍率進行放電，可以滿足大于三千次以上的放電。通訊接口的RS485的通訊，采用的是被動均衡為主。
這個框圖是我們根據(jù)一兆瓦500千瓦時的子系統(tǒng)，20個集裝箱的布局形式，一臺總控柜負責5臺電池柜，有一臺是作為預留的空間，以便后期的增容。在右側(cè)是兩臺500千瓦的變流器，基本上一個20尺的空間可以滿足1兆瓦的功率輸出能量，500千瓦時的電池系統(tǒng)。
針對這個方案我就介紹到這里，謝謝大家。
主持人：接下來是來自清華大學的教授王保國老師，跟大家一起探討《對電能轉(zhuǎn)化與儲能產(chǎn)業(yè)的再思考》。
王保國：各位專家，各位代表下午好。我是來自清華大學的王保國，這個題目為什么叫再思考，因為這次會議來的人很多，去年在深圳有六七百吧，今年有一千兩百人，因為在這個行業(yè)大家都在聚集隊伍、聚集力量，儲能逐漸引起更多的關(guān)注，有儲能裝備的生產(chǎn)，還有儲能應用的，還有做微電網(wǎng)的，還有投資界的朋友們。所以在這里面怎么把這個事兒做好，保持這個產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展，我覺得這是我們要很好的考慮的問題。把我們自己想過的一些問題，做過的一些事情跟大家分享一下，也是接受大家的批評和評價，所以叫“再思考”。
儲能支撐可再生能源發(fā)展，在分布式、多用戶、大電網(wǎng)方面，特別是在自愈、兼容、經(jīng)濟的方面，以及促進可再生能源接納這些方面是一個不可缺少的環(huán)節(jié)。
在這里面有一些基本的問題，2016年的時候，習總提了能源革命，國家在制訂能源發(fā)展的技術(shù)路線，以及去年的指導意見里面，把幾個方面，大容量儲能方面擱進去了，其中提到了全釩液流電池，一個光熱發(fā)電一些事情。2017年3月底的時候，國家能源局的征求意見稿也講了很多，大規(guī)模的抽水蓄能，壓縮空氣、超導、鉛酸、鋰電池都列在這塊了。市場是需要引導的，把這些都擺在這兒，讓市場說話，基本上是這么一個態(tài)度。因為最終大家都是要取得一個利潤空間的，那么這些技術(shù)怎么樣真正的實現(xiàn)良性循環(huán)，這里面到底干什么事兒，往哪方面發(fā)展可能很重要。基于這個事情，橫坐標是它的功率，電能大家關(guān)注兩個事兒，一個是功率大小，再一個是它的持續(xù)放電時間，從小一點的金屬空氣，到液流電池，那邊的壓縮空氣、抽水蓄能，這么多的場合，如果你想介入這個，想做這個，就看哪方面的市場定位。確實給業(yè)界的每一個從業(yè)者都提出了，哪種儲能技術(shù)更具有發(fā)展前景，特別是投資的更關(guān)心這個事情。
根據(jù)這個情況，從基本方面我們提出一個判斷的基本準則，一共四個方面，不敢叫四項基本原則，但是四個準則還是可以考慮的。
第一個，安全，這么大一個電池系統(tǒng)出了問題不得了。這個安全有兩方面，一個方面是它本體上安全，還有一種是通過人們的發(fā)展技術(shù)，通過技術(shù)提升來實現(xiàn)的安全。
剛才大家講高溫型的鈉硫電池，日本的公司應該說做產(chǎn)品是很細致的，但是最終還是出問題，該著還是著。我是搞化工的，不得不讓我們思考，我們講綠色化工不能只停留在嘴皮子上，一定是本質(zhì)上安全，本質(zhì)上綠色的東西，所以我們把安全作為第一個方面，而且是本質(zhì)安全。鋰電池搞水基的我特別同意，還有固體電解質(zhì)這都是本體上安全的技術(shù)。
第二個方面，資源可持續(xù)性。無論我們抽水庫抽水蓄能，我們大量的在甘肅、內(nèi)蒙，本來就沒有那么多水，搞抽水蓄能沒有辦法。在江蘇浙江這一帶，山水多適合這樣搞。所以在南方能搞抽水蓄能不要搞別的。還是要講經(jīng)濟效益，因地制宜的搞儲能，這才是一個正確的。我是搞電化學儲能的，一定要問，儲能介質(zhì)，電化學活性物質(zhì)有沒有這樣的資源，如果我們所有的資源都靠進口，或者從天然氣拿非常昂貴，那你這個搞不下去的，資源限制是一個不可逾越的障礙，所以在這點上，走哪些路線，搞哪種儲能一定要考慮這個。
第三個方面，我們講全生命周期的環(huán)境友好性，不能只講使用，要從它的研究開發(fā)、生產(chǎn)制造、使用報廢全生命周期你是綠色友好的，還是只講一個環(huán)節(jié)的。
最后一個環(huán)節(jié)，一定要能賺錢。很多來自業(yè)界的，一個產(chǎn)品一個技術(shù)路線如果不能賺錢，只是靠國家補貼，這不稱為真正的產(chǎn)品，特別是大家發(fā)展新的儲能產(chǎn)品，新的儲能技術(shù)的時候，一定把這四個方面同時考慮。如果只講一點一定是不全面的。
那么多應用場合，你把這四點都擱進去以后，最后你自己就會得到一個判斷，哪方面是可以搞，哪方面是不可以搞的。這個事情不是我現(xiàn)在提出來的，2015年我們制訂國家十三五的儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，當時大家爭論的非常激烈，各說各的好。我自己雖然一直搞全釩液流電池，我說大家還是要有一個客觀公正的尺度來分析這個事情。使國家的儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展不至于走的太偏。所以在這個事兒上我想說要從四個方面同時來考慮，然后給一個綜合評價。
還有一個規(guī)模，在規(guī)模儲能，集中發(fā)電的場合，輸電網(wǎng)配的一定是一個相當大的，大規(guī)模的石油化工行業(yè)，剛才談的儲氣庫我是堅決同意的，因為那種場合我們是解決一個城市一個區(qū)域的能量穩(wěn)定問題，一定要那種辦法搞。但是局域的，我們在一個微電網(wǎng)里面，你再配儲氣庫就劃不來了。這里面還有一個匹配的問題，分散的、單元樣式得你要按分散的單元方式搞，這里有一個物理尺寸的匹配。
談到液流電池，因為我自己最熟悉這方面，最早應該是1973年，當時美國的宇宙航天局他們提出來，后續(xù)到2000年以后，因為新能源這個產(chǎn)業(yè)發(fā)展起來以后，對儲能的需求比較多 ，所以大家研究開發(fā)種類，現(xiàn)在有20多個體系在談這個。最早德國跟法國人打仗的時候，就把這個東西擱在飛艇上它也能飛起來。
這些年發(fā)展下來，底下這個是多硫化鈉溴體系，這是90年左右，那個時候是英國人搞的多硫化鈉溴，能源效率也不錯，但腐蝕性太厲害，就是因為溴的腐蝕，他們建了一個20兆瓦的儲能電站，最后銹的一塌糊涂，最后不得不下馬了。
上面這個體系是新溴體系，是第二個進入示范工程階段的，美國人把奧巴馬拉到那個地方去看，國內(nèi)也在開始銷售這樣的。
工程案例最多的還是全釩液流電池體系，這個體系是1984年開始研究，1986年申請第一個專利?，F(xiàn)在發(fā)展這么多年，液流電池里面，工程案例最多的還是全釩液流電池底細。這個體系它的一些技術(shù)特征，一般來講大家講電化學儲能，功率和容量都是合在一塊兒的，像我們現(xiàn)在鉛酸電池，鋰離子電池，液流電池最重要的特征，電容乘電壓，是靠電堆決定的，容量是靠電解液循環(huán)，靠電解液的量來決定的，這樣在大系統(tǒng)里面能夠得到優(yōu)化和匹配最容易，所以從規(guī)模上、壽命上有它本質(zhì)的一些重要特征。
關(guān)鍵是安全可靠，20%的硫酸水溶液里面，把硫酸氧釩溶解進去，這么一個無機的體系，水溶液不可能燃燒爆炸，在常溫幸運星。然后它里面就是無機體系，不管擱多長時間也不會發(fā)霉變質(zhì)。當然時間久了離子遷移要控制一下，這個可能是消耗一點電能，是這么一個體系，個頭比較大，能量密度不夠高，這是它的弱點?；旧显谑覝剡\行，希望高到50度左右，使熱管理更簡單一點，直接用空氣換熱，成本就下來了。目前還是要求5度到45度這個范圍。當然這個電解液能量密度低。電解液千萬不要擱在車上用，相當于拉著水在跑，劃不來?，F(xiàn)在網(wǎng)上各種各樣的消息炒的比較兇，覺得它可以當汽油使，完全不是一回事。
我們自己從04、05年，課題組安排研究生來做，09年和企業(yè)結(jié)合來做，目前它的關(guān)鍵的質(zhì)子傳導膜材料，電解液和電堆技術(shù)一點一點發(fā)展起來的，標準的5千瓦和15千瓦兩種電堆，完全是我們自己搞的技術(shù)確立起來的。能量效率75%到80%，電堆這個，發(fā)展了電極，國內(nèi)生產(chǎn)的，我們自己的膜，自己的電解液。
市場上看到的是你的電堆產(chǎn)品，真正重要的是怎么做電池的生產(chǎn)線，那些裝備是買不著的，你必須把這些裝備從頭開始研發(fā)，困難點是在這個地方。
當然電堆我們從單電池，小的小電堆，到大的電堆，從十一五、十二五到十三五逐漸把這個工作做起來。
電解液就拿兩個儲槽擱在這個地方，你需要多一點就多加一個儲槽，這樣容量和功率可以單獨來搞。250千瓦1兆瓦時的標準模塊，后續(xù)再組裝就非常簡單了。
小規(guī)模應用，儲能電站，給車充電，風力發(fā)電，園區(qū)里面這些東西我們最深的體會就是做這些事情的時候，技術(shù)只是一方面，發(fā)展這些裝備，發(fā)展技術(shù)的過程中，把會干這些的技術(shù)隊伍培養(yǎng)起來，是我們最重要的事情，也是最困難的事情。只有把這樣的隊伍發(fā)展起來以后，才能支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展，這是我們設計的，進一步搞250千瓦的模塊，然后變成標準的商品。這樣使它的性價比達到最好。
在專利上形成一系列的從材料到裝備，到系統(tǒng)不同級別的，有些已經(jīng)授權(quán)了。
中國的液流電池的水平在國際上橫向比較，2014年的時候，當時拿到日內(nèi)瓦國際博覽會上，德國的和法國的電工專家看到我們的技術(shù)以后，認為還是比較不錯的，當時給了我們一個展覽會特等金獎。
2014年4月份，在IEC，我們拿著我們的技術(shù)，在華盛頓會場，大家在爭這個事兒，誰去主導國際上的液流標準這個事兒。我們拿到了穩(wěn)定性的質(zhì)量標準，這一項是我們中國人制訂的。在IEC的標準體系里面，能夠把中國人放進去還是很不容易的，證明我們的全釩液流電池技術(shù)在國際上是有發(fā)言權(quán)的。和日本住友電工討論，去年到日本東京開會，和他們這些人他，至少是平起平坐的。所以在這點來講，技術(shù)水平在國際上還屬于相對靠前的地位。
咱們的會議上，昨天楊院士講你不能只做全釩的，還有鐵鉻也很有趣，我們還是要降成本，使它的利潤空間更大，這才是重中之重。所以聚焦液流，安全壽命是根本。對工業(yè)產(chǎn)品，特別是兆瓦級的，你不能有10年到15年的使用壽命，兩三年就換這是不行的，民用的還可以，但是工業(yè)產(chǎn)品至少十年。發(fā)展儲能，中國的市場最大，中國還有美國的加州，另外是歐洲、德國，這幾個地方是儲能發(fā)展最重要的。
在技術(shù)發(fā)展過程中，好多技術(shù)已經(jīng)成熟的，我們跟上，但是在新能源儲能技術(shù)，特別是先進的電池技術(shù)方面我們并不比別人落后。在這個事情上面，做好中國的事情就是解決世界的事情，謝謝大家。
主持人：介紹一接下來我給大家介紹一下桑頓在儲能系統(tǒng)集成方面的技術(shù)。
李海波：我演講的題目是《大規(guī)模電池儲能系統(tǒng)的集成與管理關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)》，首先介紹一下技術(shù)背景，然后開發(fā)流程以及關(guān)鍵技術(shù)?，F(xiàn)在的電池儲能系統(tǒng)對經(jīng)濟可行性可能是最敏感的，再就是安全的挑戰(zhàn)，第三個就是系統(tǒng)復雜帶來的管理和控制，以及它的維護。第四是單體電芯的一致性和環(huán)境的適應性帶來的壽命衰減問題。
針對這些問題，我在這里對電池儲能系統(tǒng)進行分解，從電芯開始，接下來是PACK，再到儲能集裝箱，再到儲能電站，這個是涉及到多個方面的技術(shù)要求。排在前面的，電芯這邊是低成本，對于成本的要求越來越高，真正要市場化，在沒有補貼的情況下，在成本上我們是要在技術(shù)上進行大力的開發(fā)的。
第二個是長壽命，第三個是電芯一致性，最后是安全和能量密度。電芯的一二三項都是跟成本相關(guān)的。長壽命也是跟成本相關(guān)的。在PACK這塊，高壓電器，它的安全這塊因為是涉及到高壓的一個體系，所以安全這塊我把它排在第一位，接下來是低成本以及標準化的更新，還有系統(tǒng)的能量密度，后來我會講為什么把能量密度放到這里面來。
集裝箱這塊就是機構(gòu)、PCS、EMS這塊，安全也是第一位的，接下來是低成本、標準化，第六項是故障追溯。
我們在儲能系統(tǒng)開發(fā)上，如果這些基礎條件滿足的話，我們在大規(guī)模應用上，在市場開拓上，應該是比較適應的。
在里我做了一個標準的設計開發(fā)流程，這個其實是借鑒其他產(chǎn)品開發(fā)的流程來做的，從方案設計到方案細，以及測試到系統(tǒng)調(diào)試。在這里我列出了這么幾個關(guān)鍵技術(shù)點，第一個是低成本的系統(tǒng)集成開發(fā)技術(shù)，有這么幾個點，因為我們現(xiàn)在儲能系統(tǒng)實際上是一個多學科、多領域的集成，在這樣的系統(tǒng)下進行開發(fā)首先要對成本進行分解，然后找到各種各樣的設計點，再找到設計點，同時簡約化設計。第二個就是長壽命，首先是對電芯的循環(huán)壽命和日歷壽命的要求，然后是對一致性的要求，然后對環(huán)境溫度和充放電深度的要求，第三個是標準化的開發(fā)，這個也是主要體現(xiàn)在成本上，接下來是成組效率的提升，以及能量密度的提升，還有安全性，最后是智能網(wǎng)聯(lián)的方向。
這么幾個關(guān)鍵技術(shù)，因為我主要是提出來，然后具體的方案可能在這里不討論了，我只是把它先提出來。首先我講一下低成本的PACK、墊片以及制造這塊。
在現(xiàn)在的儲能這塊，BMS現(xiàn)在的成本占比算比較大的，目前有十幾個點的比例，最大的成本就是電芯，占了將近50%的比例，所以我們?nèi)绻M行低成本的儲能系統(tǒng)的開發(fā)，電芯首當其沖要去降成本。電芯怎么去降呢，這邊是電芯的分解，這幾大主材，正極、負極、電解液、隔膜還有單體，正極材料占了比較大的比，然后是電解液跟隔膜，正極材料怎么去降，我們在設計儲能專用的電芯的時候，要區(qū)別于動力電池的電芯，因為儲能電池電芯并沒有像動力電芯那么嚴的要求，它的技術(shù)要求會低一點。這樣的話我們要如何避免形成過設計？在正極材料這塊，我們可以有一些技術(shù)方向以及負極材料。隔膜也可以不用陶瓷隔膜，單體容量這塊把它拎出來是因為鋰電池做儲能應用，在行業(yè)內(nèi)都是形成共識了，做的越大越好。
電芯成本降完了以后就到了PACK這塊了，BMS現(xiàn)在有點貴，怎么樣把這塊成本降下來，還是有很多工作要做的個。這種BMS跟車的BMS是不一樣的，因為車很多要求車硅級的芯片，但是儲能用工業(yè)級的就OK。然后是PCS，成本也是偏高的，EMS以及電池模組這塊，成本比重不是那么大，但是這幾塊實際上是有比較大的降價空間，通過計算是可以做到這一點的。再一個是低成本的制造。
電芯這一塊，如果是自動化制造，你的一致性好的話，你在配組的時候成功性是比較高的，如果一致性比較差的話，分布范圍比較大的話，你為了保證它電量的要求，你會以最低的電量去配，結(jié)果就很容易形成多配電量的情況出現(xiàn)。比如說客戶可能只要200度電，你可能給他配了205度電，那多配了幾度電，這個成本一下就上去了。所以設計的時候剛剛好，這是我們所要掌握的一個度。規(guī)避系統(tǒng)過設計，這是系統(tǒng)這一塊，設計上的降成本。
再就是零部件的簡化設計。系統(tǒng)涉及的零部件種類多，數(shù)量又大，那你如何在進行設計的時候，將零部件的個數(shù)降低，這也是我們的一個方向。
到了壽命這一塊，這是電芯的壽命，做過電芯的大家都知道，電極膜天的多孔結(jié)構(gòu)設計，對膜片的壽命是有比較大的影響的。因為里面的黏結(jié)劑還有導電劑，它對膜片的多孔結(jié)構(gòu)，它的強度是有比較大的影響的，如果你在電池的充放電過程中多次循環(huán)，它的膜片如果發(fā)生了脫落，會直接導致它的壽命衰減。
第二個就是電解液體系，以及它的電化學反應界面的設計，主要是SA膜方面的設計。
第三個就是電芯結(jié)構(gòu)，和它的裝配工藝。電芯結(jié)構(gòu)這種多層復合結(jié)構(gòu)，對于壽命的影響也是比較明顯的。
第四個就是合理的充放電制度，這個在我們做系統(tǒng)設計的時候，你可能為了保證它的壽命，電量會多配一點，在保證正常的充放電過程中間，放電深度不用達到每次都90%以上。這個就到了PACK這塊了，PACK的壽命跟高效的配組是很相關(guān)的，就是我剛剛講的電池的一致性。再接下來就是熱管理，環(huán)境適應性，以及電池管理系統(tǒng)這塊的內(nèi)容，包括我們的均衡管理。均衡做了之后壽命會有所延長的。
接下來就是標準化的設計，標準化有一個原則，將所有能夠進行標準化設計的結(jié)構(gòu)和零部件進行標準化，包括里面的銅牌，線束，如果你做到標準化了這是很有必要的。因為這樣的話你在PACK或者電芯的生產(chǎn)過程中，自動化程度會比較高。因為你的設計是統(tǒng)一的，那就說明你的模組，你的電池柜，電池架都是標準化的，你在自動化設計的過程中，是可以統(tǒng)一來進行設計，而不是單獨的進行個性化的設計。
這里標了很多電器的連接，電池架，PCS、EMS，所有的只要是能夠進行標準化設計的，都是建議進行標準化設計，這樣的話不光是我們的設計研發(fā)成本有很大的降低，還有制造成本。
接下來是儲存效果的討論，電芯的充放電效率這塊，我也做了一個單獨一頁來說明。
在這里再講一下為什么要提能量密度，在儲能這塊它跟動力電池是不一樣的，儲能是講究體積能量密度，那就是說在有限的空間內(nèi)，我要裝更多的電量。儲能這塊的電芯更多的是體積能量密度，跟消費性電子是比較類似的。第二個，我們在系統(tǒng)設計的時候，在空間優(yōu)化上要盡量做到緊湊。這樣的話你在相同的電量下，有可能會減少你集裝箱的個數(shù)，你只要減少一個集裝箱，你你這個集裝箱里面的電芯零部件，包括箱體也就少了一個，但是你的電量是一樣的，這個時候你的成本下降是很明顯的。
這個也是聽說韓國的一些企業(yè)，他們是用高能量密度的電信，在國外跟人家市場競爭的時候，提出這個概念，就是能量密度高的話，它的競爭力在成本上是有優(yōu)勢的。
安全，大家講的太多了，我稍微分了一下，一個是安全設計，還有一個是安全管理。實際上BMS、EMS是屬于安全管理的范疇，電化學、熱、電氣這塊都是設計的一些安全，這塊大家談的都比較多，安全是放在第一位的，這是必須保障的。
再講一下互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)時代的儲能系統(tǒng)，是能源互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，這塊大家也比較熟悉了，這個趨勢肯定是很明顯的，在微網(wǎng)體系里面，在儲能系統(tǒng)后面會是一個重要的中心，連接上下游。
BMS電池云平臺四大功能，在云平臺這一塊，儲能系統(tǒng)除了它跟互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合以外，跟大數(shù)據(jù)，跟互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合以外，我們的電池作為一個獨立的系統(tǒng)，它也可以形成一個云平臺，也就是說它可以在全生命周期之內(nèi)，去監(jiān)控電池的走向。如果我這個電池在儲能用完了之后，梯次利用或者回收，那我怎么樣去監(jiān)控這個電池，這是我們在這個的探索。包括它的回收利用，送到拆解廠去拆截，怎么定位、跟蹤，找到這個電池，這也是我們在做的一個工作。
接下來我介紹一下我們公司桑頓新能源的布局，這是桑頓新能源的全產(chǎn)業(yè)鏈，從前軀體開始，正極材料，再到金屬，到回收，再到動力電池、電池系統(tǒng)、云平臺，以云平臺為主，在全生命周期來追蹤電池的走向，再到車、儲能系統(tǒng)，一個全產(chǎn)業(yè)鏈的閉環(huán)。
這是桑頓在儲能和梯次利用這塊的想法和摸索，包括不拆解和少拆解，梯次利用BMS系統(tǒng)，還有分充合放技術(shù)，以及工業(yè)建筑供電。
我的報告到此結(jié)束，謝謝大家。
接下來有請南瑞集團公司裝置研發(fā)中心經(jīng)理侯凱先生為大家做報告，一起討論《MW級儲能虛擬同步及的關(guān)鍵技術(shù)與工程應用》有請。
侯凱：我們的題目是把儲能的變流器模擬成電力系統(tǒng)中常用的發(fā)電機接口性質(zhì)的裝置，這樣使儲能的變流器既具有電網(wǎng)的調(diào)峰性能，同時也具有調(diào)頻性能，使新能源更好用，更容易接入電網(wǎng)。
報告主要分為四塊，第一，技術(shù)背景。南瑞集團是國家電網(wǎng)公司直屬的科研單位，也是國內(nèi)最大的蛇杯弓影商和工程服務商，所以我們也致力于解決國家電網(wǎng)公司在面臨大容量新能源接入所帶來的一些問題，我們對這些問題提供比較好的解決方案。目前來看，我們國家的能源和負荷相對來說不是特別平衡，新能源負荷大多集中在西北部地區(qū)，從負荷主要集中在東部、中部、南部地區(qū)，所以中國有遠距離的新能源的直流輸電、交流書店，同時隨著電容電子新型的裝置接入，使得電網(wǎng)中的新能源出現(xiàn)了剛性比較強，而柔性不足，特別是電力系統(tǒng)的備用容量不足，慣性不足，所以就使得新能源的接入不是非常的友好。所以我們現(xiàn)在認為隨著大容量輸電，使得電網(wǎng)的穩(wěn)定性不足，同時由于新能源的柔性不足，所以這些新的能源，無法支持電網(wǎng)的調(diào)頻和調(diào)峰應用。
目前在我們系統(tǒng)內(nèi)已經(jīng)充分的挖掘了新能源調(diào)頻調(diào)峰的能力，我們把它捆綁起來綜合的發(fā)揮效益，同時也有增加一些備用的旋轉(zhuǎn)容量，相當于發(fā)電機組，同時根據(jù)我們的開發(fā)特點，提供優(yōu)化的調(diào)度，包括機群的控制策略，深度的挖掘現(xiàn)在有的新能源機組和常規(guī)機組的特點，提高它的調(diào)頻調(diào)峰性能。
這個報告是我們最新的一個科學研究和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的成果，叫做虛擬同步發(fā)電機，就是用虛擬的把電容電子的變流器，相當于光伏的變流器也好，或者風力的變流器也好，或者儲騰的PCS逆變器，利用特殊的算法加上一定容量的儲能電池，虛擬成常規(guī)的發(fā)電機組。右邊的圖就是我給出了一個從常規(guī)的發(fā)電機組，右邊把它模擬成了一個虛擬的發(fā)電機組，來做一個對比。簡單來看，通過我們用儲能電池和我們獨特的虛擬同步機的算法，可以實現(xiàn)同樣的電網(wǎng)的阻尼特性。而常規(guī)機組的阻尼特性是機械的，它的機械參數(shù)設定好之后就是一個恒定值，而通過儲能電池盒我們的特殊算法，模擬出來這種阻尼特性，參數(shù)是可以改變，可以設置的，更加靈活。同時電網(wǎng)調(diào)頻，兩種常規(guī)的機組和我們的虛擬同步機組都可以調(diào)頻，可以參與一次調(diào)頻，甚至通過電池容量的提升，可以進行長時間的小時級的二次調(diào)頻。微電網(wǎng)調(diào)壓，常規(guī)機組可以支撐系統(tǒng)的電壓，靠自主的被動支撐系統(tǒng)電壓。而我們的虛擬機組可以自動的追蹤電網(wǎng)的電壓變化，來自動的調(diào)節(jié)。
第二部分介紹我們科研裝置的特性。這邊給了一個簡單的示意圖，左下角畫的是一個光伏的陣列，中間放的是風機的機組，常規(guī)做法是通過DC/AC把光伏產(chǎn)生的直流電逆變成交流電，接入電網(wǎng)，同時風機我們也做一個直交流變換，也通過升壓變壓器接入電網(wǎng)，這是常規(guī)的做法。
而這個項目中最新的做法是我們加入一定的儲能，然后把儲能通過一個直交流變換器接入電網(wǎng)，我們做的核心的算法就是在這個儲能的DC/AC變流器中執(zhí)行進去的。
我們的控制算法是由儲能單位結(jié)合電子逆變器的虛擬同步機控制策略，模擬常規(guī)的發(fā)電機組的一次調(diào)頻還有勵磁控制的特點，主動適應電網(wǎng)的頻率，電壓的變化，既追蹤，又能夠響應。這樣就可以實現(xiàn)風機和光伏的友好接入電網(wǎng)。
右圖是我們一個比較典型的靠虛擬同步發(fā)電機接入電網(wǎng)的一個配置圖，可以看到這個虛擬同步發(fā)電機在中間這邊直流側(cè)接入儲能電池單元，交流側(cè)接入升壓變壓器接入電網(wǎng)，這是一個雙向的過程。一旦電網(wǎng)有電壓的跌落或者頻率的變化，升、降，我們的并網(wǎng)點就會檢測到這點變化，從而虛擬同步機自主的調(diào)動儲能的能量，如果電壓跌了我們可以輸出能量，如果電壓升了，我們可以通過儲能電池的充電特性，快速的吸收電網(wǎng)中多余的有功或者無功，所以總的來說特點就是快速主動的參與電網(wǎng)的有功調(diào)頻和無功調(diào)壓，同時像常規(guī)機組一樣提供一個虛擬的，相當于編程控制的轉(zhuǎn)能管量，提升系統(tǒng)的魯棒性或者說抗擾動性。
各位專家比較熟悉的儲能機組常規(guī)的削峰填谷的特點在這里面都是可以實現(xiàn)的。
這種虛擬同步機我們開發(fā)了三種產(chǎn)品，一種是光伏虛擬同步機，就是在常規(guī)的光伏的逆變器上，并入一定能量的儲能單元，相當于是分布式的做成虛擬同步機特性的光伏逆變器，同時還有風機虛擬同步機，我們現(xiàn)在做的是不并儲能單元，主要靠風機葉片本身所具有的旋轉(zhuǎn)備用容量，把類似于風能儲能挖掘出來，靠我們的控制算法來實現(xiàn)一定容量的調(diào)頻調(diào)壓特性。然后這邊的工作主要介紹的是集中式的儲能式的虛擬同步機，我們又叫電站式或者叫整場式，一定容量的光伏也好，風機也好，比如說幾十個兆瓦的光伏陣列或者風機陣列，我們可以裝一臺10兆瓦或者5兆瓦的虛擬同步機往上一并，這樣比較適合整站式的改造，我們叫虛擬同步性改造。不需要單臺改造，直接接入，很方便，而且可以統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制，比較容易實現(xiàn)。因為有了儲能單元，可以保證每臺風機或者每臺光伏逆變器都可以最大程度出力，使新能源發(fā)電站的經(jīng)濟效益實現(xiàn)最好。
這邊對儲能裝置，儲能變流器在國網(wǎng)公司提出的智能電網(wǎng)中的特性進行了總結(jié)，我們認為儲能裝置可以實現(xiàn)需求側(cè)管理，對負荷可以進行平滑，消除峰谷差，降低我們的供電成本。同時依靠虛擬同步機特性可以跟蹤電網(wǎng)的頻率或者電壓的變化，實現(xiàn)調(diào)頻調(diào)壓。同時也可以實現(xiàn)對于負荷波動的補充和平滑，這都是儲能應用于電網(wǎng)的特點，所以我們的虛擬同步特性主要基于第四點，針對電網(wǎng)的快速頻率變化去補償它。
第三部分介紹我們產(chǎn)品相應的開發(fā)工作。這張圖給出了虛擬同步機從科研上來看，或者從產(chǎn)業(yè)上來看，給了一個路線圖，大家可以看到，97年從IEEE的工作組，一直到歐洲的一些科學家和一些研究院所，對虛擬同步機特性進行了一些比較深度的研究，也發(fā)表了相應的工作組報告，和一些學術(shù)論文。然后到近年來，英國、美國的一些科學家，也提出了一些實踐的方案，但是主要停留在學術(shù)上面，南瑞集團在2016年，是世界上首次把這個方案進行產(chǎn)業(yè)化的，而且提出了自己的虛擬同步機方案，也進行了產(chǎn)業(yè)化應用。
這一部分匯報一下我們自己提出的一些關(guān)鍵技術(shù)，對虛擬同步機的特性，我們在研發(fā)的過程中主要實現(xiàn)了一些對魯棒性和間歇性的控制技術(shù)，同時對建模包括融合的過程中實現(xiàn)常規(guī)控制策略，和虛擬同步機的控制策略的一些自主的、同步的、快速的切換，包括電壓原型或者電流原型的一些輸出特性需求，我們都可以在使用過程中快速的切換，根據(jù)用戶、根據(jù)場景的不同，來自主無縫的切換。對有歸無功可以自主的均分，對于虛擬阻抗都可以自主的設定。
在使用過程中，用戶可以實現(xiàn)電網(wǎng)的電壓頻率的自動調(diào)整，有功無功可以自己均衡，并行運行自整步。
這張圖是我們最新研究的一個5兆瓦的單機的虛擬同步機，本身它也是一臺5兆瓦的雙向的儲能變流器，整個裝置并不大，集成度非常高，這個裝置總體上寬是三米四，前后深是一米二，高度是一個標準的兩米二的機柜。在不到五平方的占地下，就實現(xiàn)了一個儲能變流器，左邊是控制部分，中間是電容電子的變流單位，下面紅色的是并網(wǎng)的濾波變換器。第三個柜子是直流的和儲能連接的直流的斷路器或者直流濾波器的柜子，最右邊是我們水冷控制的柜子。從裝置的測試來看，整個運行效率可以達到98.5%，是國內(nèi)目前最大的儲能變流器產(chǎn)品。使用過程中用戶也可以自主選擇進行削峰填谷的應用，同時也可以作為虛擬同步機自動的設定好，然后放那邊不用管了，可以自動跟蹤頻率電壓變化，一旦有變化就反向的補償它，從而使電壓的頻率保持穩(wěn)定。
在研發(fā)過程中，我們對整個的從系統(tǒng)級的，包括源程序級的都進行了仿真和系統(tǒng)化的設計，同時也對單機包括虛擬同步機接入電網(wǎng)之后，對電網(wǎng)的影響分析，都做了比較詳細的仿真驗證，后面有我們的一些運行結(jié)果。
左邊這個圖是我們的虛擬同步機，前面是開機部分，中間是接收電網(wǎng)的頻率調(diào)度，實現(xiàn)了功率響應的過程。在這個圖中我們還人為的加入了一些電池的變化差異，雖然單臺是5兆瓦的，實際上接入4路電池，每個電池是1.5兆瓦，我們?nèi)藶榈脑陔姵厣辖尤肓艘恍╇妷翰町?，然后靠我們的自己控制技術(shù)，雖然有一些分布不均勻的差異，可以在虛擬同步機之后，自動的把電壓進行均衡，從而實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的儲能的工作。
右邊這張圖就是虛擬同步機對電網(wǎng)頻率電壓的響應特性。上面一部分是電網(wǎng)頻率，我們做的一個系統(tǒng)接入仿真，一旦頻率增加0.2赫茲之后，虛擬同步機會自動的吸收這個頻率的變化，吸收有功，這邊叫慣性調(diào)頻，可以有一個快速的調(diào)頻響應，如果我們需要它進行長時間的調(diào)頻的話，我們還可以把它設置為吸收一部分頻率變化之后，再長時間緩慢的對頻率變化進行吸收，從而保持頻率的穩(wěn)定。
下面兩個圖是針對電網(wǎng)頻率如果有跌落的話，我們可以出現(xiàn)一個正電峰，靠快速的吐出一部分的功率，來支撐電網(wǎng)頻率的變化。
這兩張圖是我們根據(jù)電網(wǎng)的實際做的一個在線仿真，把虛擬同步機接入電網(wǎng)之后，模擬電網(wǎng)故障，當電網(wǎng)有一個線路故障，有30%的用戶或者負荷脫網(wǎng)了，這個時候如果沒有采用虛擬同步機控制策略的話，左邊這條藍線，新能源發(fā)電機也好，或者風力變流器也好，它的有功保持輸出不變，而如果采用了新能源發(fā)電機，在旁邊并上了我們的虛擬同步發(fā)電機，相當于儲能變流器，采用我們的虛擬同步控制策略之后，它就會快速的實現(xiàn)有功的降低輸出，從而基本降到0，這樣的話既然負荷掉了，我的發(fā)電機出力也跟著掉了，從而保持系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定。如果我出力不減少的話，這邊的負荷脫了之后，整個系統(tǒng)頻率會快速的往上升。
所以結(jié)果就是如果不采用儲能虛擬同步發(fā)電機的話，最高頻率右邊可以升到52.7赫茲，而采用了虛擬同步發(fā)電機，最高點大概到51.4赫茲左右，也就是小于51.5赫茲，基本上兩個圖相比的話可以比較好的穩(wěn)定系統(tǒng)頻率的變化。
下圖是對新能源如果并網(wǎng)故障產(chǎn)生的無功補償?shù)耐顺?，對電壓的無功補償沒有了。如果不采用儲能虛擬同步機的話，整個無功輸出是保持不變的，而采用了儲能虛擬同步機的話，懼色的線就會看到，快速的無功輸出的響應，后面長時間內(nèi)保持無功輸出的穩(wěn)定支撐。所以在右邊這張圖上就會看到，同樣藍線和橘線，如果不采用儲能虛擬同步機的話，藍線電壓會陡降到0.83個pu穩(wěn)態(tài)會降到0.94個pu。如果采用了儲能虛擬同步機之后，降可以最多降到0.9個pu，穩(wěn)態(tài)的話可以穩(wěn)到0.96個pu，可能比較好的支撐電壓跌落。
除了常規(guī)的大電網(wǎng)，針對小電網(wǎng)、微電網(wǎng)，或者區(qū)域性電網(wǎng)，我們的虛擬同步發(fā)電機也可以實現(xiàn)黑啟動，這邊我們也對黑啟動進行了仿真，大概300毫秒的時間內(nèi)，整個電網(wǎng)可以從0直接啟動到系統(tǒng)的設定電壓，右邊頻率也可以從0直接啟動到50赫茲。比較完好的在很短的時間內(nèi)實現(xiàn)把小孤網(wǎng)帶起來。
最后一部分是應用示范。從我們的分析來看，這種儲能虛擬同步技術(shù)，主要可以用于新能源的并網(wǎng)消化，對新能源的接入進行一個平滑的輸入輸出響應，以及系統(tǒng)的一次調(diào)頻，同時對區(qū)域性的負荷，我們同樣可以兼顧儲能變流器的削峰填谷的功能，對于大型的電站，如果需要備用溶，我們的虛擬儲能發(fā)電機也可以進行調(diào)頻的備用，因為我們的開機速度只需要300毫秒就可以把一個機組帶起來，這也是依賴于在座各位專家研究出來的高性能電池來實現(xiàn)這種快速的響應特性。
在2016年，國家電網(wǎng)公司在張北風光儲示范基地也開展了虛擬同步機大范圍的示范工程，有12兆瓦的光伏變流器，也配備了10%容量的電池進行分布式的虛擬同步機改造對于435兆瓦的風機，這個主要是利用它自己葉片的特性進行虛擬同步機控制器的技術(shù)改造，同時由單列了兩臺每臺5兆瓦的儲能電站式的虛擬同步機并在電網(wǎng)上，進行整場式的虛擬同步機改造。
上個月我到英國去也和英國的Energy Circle進行的洽談，他們目前也是把儲能用在天然氣發(fā)電并網(wǎng)的調(diào)頻調(diào)峰項目上，他們在國外有比較好的調(diào)頻的政策補助，所以電力系統(tǒng)的運營商更愿意做這些事情。也在積極的和其他的網(wǎng)廠公司進行積極的虛擬同步機的示范應用。
從目前來看，整個新能源發(fā)電電網(wǎng)中，比例是不斷上升的，而且有減小煤炭發(fā)電和取代常規(guī)能源發(fā)電的特性，這個是毋庸置疑的，我們認為儲能技術(shù)和虛擬同步及技術(shù)是目前解決新能源消化，平滑功率以及友好并網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，國網(wǎng)公司也把虛擬同步機技術(shù)列為當下十大重點科技創(chuàng)新技術(shù)，組織技術(shù)攻關(guān)，從而推出一些比較好的解決新能源并網(wǎng)的產(chǎn)品。
借助本次儲能大會的契機，我們希望跟各位專家，各位科研院所合作，為新能源的發(fā)展作出更大貢獻。
謝謝大家。
主持人：下面有請浙江高泰昊能科技有限公司總經(jīng)理張偉峰，給大家?guī)怼缎酒夹g(shù)水平和整車研發(fā)平臺下對BMS的認知和思考》。
張偉峰：各位嘉賓下午好。我今天的題目比較微觀一點，剛才各位講的都是比較宏觀的，都是儲能系統(tǒng)的應用，電網(wǎng)的東西，我這個東西比較小，是芯片，BMS相關(guān)的東西。我們公司本身是做BMS和整車控制器的，我本人在做這個之前也有十幾年的芯片設計的經(jīng)驗，我想這個題目可能對大家有點幫助，可以了解一下我們底層的東西。
這是我們之前的一些小小的業(yè)績。
看一下芯片技術(shù)及其發(fā)展。芯片是我們整個電池行業(yè)的技術(shù)，從中國的芯片行業(yè)來講，這么多年來中國的芯片行業(yè)一直沒有太本質(zhì)的發(fā)展，因為我自己做這個行業(yè)這么多年，確實是深有感觸，尤其是在汽車級和工業(yè)級領域，我們的芯片一直沒有特別長足的進展。
今天我們看一下電池管理系統(tǒng)對芯片的基本要求，簡單看可以分六個方面，第一個是電壓采集，這是一個最最基本的功能，最核心的需求，所有的功能都需要借助于這個功能來實現(xiàn)。第二個是溫度，可以簡單的轉(zhuǎn)化為電壓采集，因為相對比較簡單一點，還有一個是均衡控制，大家都知道在我們電池管理行業(yè)來講主要分為主動均衡和被動均衡，被動均衡比較簡單，因為它的控制各方面對芯片的要求都比較簡單一點，主動均衡一般是沒有辦法集成的。
還有一個現(xiàn)在也是越來越重要了，就是故障診斷，對硬件的可靠性能診斷和預警，目標是要實現(xiàn)失效安全機制。還有一個是通信接口，實現(xiàn)采集芯片和主控芯片的信息互通。最底層的芯片就是一個傳感器，物聯(lián)網(wǎng)的概念，它必須要通過一個通信手段來上報，最后一個是可靠性要求。既然我們是用在車上，用在儲能上也好，它對可靠性的要求是非常高的。
目前電池管理芯片的主流廠家，大家可以看一下，排在最前面的是LinearTech名頭比較大一點，Intersil也有，但是它的系列不是很全Maxim也在推，它的系列也不是特別全，TI現(xiàn)在有兩款，PL536系列和PL455系列，還有NXP有33771系列。后面簡單講一下高泰之前也做了一款芯片，可以跟大家分享下
這是一個簡單的對比，一個是通道數(shù)，精度、診斷功能、通信接口這幾個方面來比較一下這幾家的差異和共同點。目前主要的通道數(shù)都是在12路左右，個別的有6路和16路，還有14路的，目前來講主要12路為主。精度上，各家都是比較精確的，我們講精度是講全溫度范圍的精度，不是說你在常溫下的精度，常溫下的精度一般在3個mv，或者5個mv。診斷功能就是剛剛講的硬件上的全面預警和判斷，這一塊也是各家各有所長。有些做的比較弱一點，基本上沒有，后面早期一點的產(chǎn)品基本都是沒有的。
還有一個就是通信接口，通信接口這里面雖然跟我主要的采集功能沒有特別的關(guān)系，但是它跟整個系統(tǒng)的成本是很有關(guān)系的，BMS的成本比較貴，這里面核心來講還都是芯片的成本，尤其像通信接口這里，現(xiàn)在一般來講會有兩種形式，一種叫SPI，SPI相對比較簡單。還有一種是菊花鏈。SPI一般是標準接口，它整個的接口定義是業(yè)內(nèi)標準的，但是它需要一些器件來支撐，所以帶來的成本比較高。菊花鏈是自定義接口，現(xiàn)在各家各有自己的通信手段，它是沒有兼容性的，它主要的目的是為了減化隔離的成本，所以想了這么的花招。但是菊花鏈要做好，要做穩(wěn)定可靠是不容易的。
一個芯片發(fā)展的趨勢，第一個，安全性永遠是第一位的，安全性沒有的話，什么都談不上。所以第一個我們可以看，現(xiàn)階段大部分芯片廠家都已經(jīng)開始按照功能安全的標準，26262的標準進行芯片的安全功能的設計，并且進行相關(guān)的認證。但是功能安全要求反過來講對芯片的成本肯定是有增加的，任何事情都不可能既要馬兒跑的快，又要馬兒不吃草，這不現(xiàn)實。
功能安全的核心來講，就是要做到冗余和診斷。冗余就是我至少一個關(guān)鍵功能是有兩個備份的，自然我的成本就增加了。另外它要診斷。診斷就是要有另外的電路去判斷它是什么狀態(tài)，所以核心來講也是增加我的成本的。所以安全診斷這塊從芯片來講是增加成本的，但是對于企業(yè)的長期可靠性肯定是帶來好處的，所以我們?nèi)绻獜氖褂贸杀緛碇v，應該是有降低的。
另外一個發(fā)展趨勢就是通道數(shù)，我總結(jié)為兩種方向的發(fā)展，并不是說通道數(shù)集成越多越好，因為這個是有物理條件限制的。它有兩種方向，第一種方向是通道數(shù)增加，現(xiàn)在主流的是12路，但是現(xiàn)在也有16路、18路，都開始有這個規(guī)劃。簡單講它的邏輯是什么呢？就是你通道數(shù)增加，集成度增加，我的硬件成本肯定會下降。但是它也并不是那么簡單，通道數(shù)增加以后，單個芯片需要處理的共模電壓升高了，也就是我要耐壓提升，其實我們芯片行業(yè)最難做的一個是射頻，一個是高壓。芯片上面的那些基本的芯片，怎么做上去，它對耐壓是有要求的。所以芯片的制造成本會增加，因為芯片的成本主要分兩塊，一塊是裸片的面積，還有一個就是我的制造工藝。大家都說芯片其實是沙子做出來的，沙子里面提煉出硅，硅變成硅片，在硅片上面我們印刷電路。但是印刷電路的過程就叫制程工藝，不同的制程成本是不一樣的。再繼續(xù)增加通道數(shù)成本是不會下降的，甚至是不可能實現(xiàn)的。
一般來講芯片耐壓越高，它對芯片的線寬要求就越高，因為芯片集成電路為什么可以降低成本，主要是因為我們講納米級的工藝，它是把線寬越變越小，所以我的硅片面積可以下降。但是高壓之后我的線寬就不能無限的往下降，降了以后安全就有問題，芯片就不能工作，所以并不能降低成本，甚至是不可能實現(xiàn)的。
還有另外一個方向是通道數(shù)減少，比如4串、6串甚至1串，這方面也是有一定的邏輯的，不管是電芯場還是PACK大家都喜歡建立一個標準化的模組設計，希望有分布式的電池管理，我們也碰到好多有這樣的需求，這樣的好處是便于標準化、組裝方便，我可以隨時組裝。同時減少串數(shù)就是降低共模電壓，所以成本也會降低，這是另外一個邏輯。我把通道數(shù)降低了，所以我的制造工藝就簡單了，我的成本也會下降。這里面有個難點是什么呢，因為我把它分解成越來越少之后，通信的開銷就增加了，所以通信開銷這里我們需要仔細設計一個通信的接口，否則成本會增加，可靠性也會降低，因為通信的過程就是跟噪聲在抵抗的過程，我們?nèi)绾螐脑肼曋刑崛⌒盘柕膯栴}，所以通信接口也是一個比較可觀的成本。
還有一個是均衡，被動均衡和主動均衡，被動均衡一般都可以集成到采集芯片里面去，但是集成到芯片里面的電流一般不可能太大，因為過電流一定會發(fā)熱，發(fā)熱的話芯片就必須要把封裝做大，把硅片面積做大，這樣就會增加成本。而且集成MOS之后可能會帶來可靠性的下降。因為芯片里面是有很多集成通道的，芯片內(nèi)部有大量的集成通道，一不小心這個芯片可能就會被搞死了。
還有一個是主動均衡，目前來看你要想完全集成在采集芯片里面幾乎是不可能的，現(xiàn)在能提供的也就是所謂的獨立功能的芯片，而且是比較受限的。它的難度在哪里呢？就是因為涉及到功率電路及其環(huán)路控制，跟采樣電路本身關(guān)系不大，而且不同的電池，比如一個BMS或者一個芯片我可能管十幾路，我每一路的電池它是不一致的，都各自有各自的電壓，我怎么去解決它的參考地的問題呢？這是不好弄的。在電路控制上其實是非常復雜的事情，所以目前芯片廠家還不能提供有效的高性價比的可靠性的主動均衡的控制芯片，這也是為什么在市面上你們很難看到這樣一個芯片的原因。
這個是高泰做的一款芯片，我們當時是基于國家智能電網(wǎng)的智能電芯的項目，當時的出發(fā)點是說我單顆電芯或者單個電芯模塊，就可以做成一個智能的東西，它自己可以管自己了，實現(xiàn)電壓溫度采集，以及主動均衡的環(huán)路控制，達到智能電芯的目的。我單個電芯就是一個智能化的東西，你可以隨便給我組裝，這是我們當時的一個出發(fā)點。做這個事情大概在2013年左右，當時申請了國家的創(chuàng)新基金項目完成了設計和流片，這是當時流片的芯片。
這個是單通道，我們當時為什么選擇單通道，主要是剛才說的幾個問題，一個是我們需求上做一個單個的智能芯片，另外高壓問題很難把握，多通道之后你的均衡其實是很難實現(xiàn)的，主動均衡的控制很難實現(xiàn)，所以我們選擇了單通道的采集和控制。當時也已經(jīng)采用了一些功能安全的概念，比方說有兩路的冗余電壓，雖然我只有一顆電芯，但是我有兩路的冗余電壓，增加冗余就增加安全性。兩路的溫度采集和集聯(lián)的通信接口，通信這里要特別講一下，通信是一個很復雜的東西，你做的不好你的可靠性會降低，同時你的成本會增加。
另外通信地址自動分配邏輯，因為我每一顆電芯做完之后出場都是一樣的，配上一顆芯片以后我就隨意組裝了，我一旦排好之后我要讓他們通信的話，我必須要有地址的區(qū)分。怎么區(qū)分呢？我不可能用手工一個個去貼，或者說裝個什么東西，這樣的話你自動化就沒法做了，而且成本也非常高，所以這里面要解決一個自動地址分配的算法，還有它的算法邏輯的實現(xiàn)。
還有通信數(shù)據(jù)的糾錯，剛才說了通信一定要考慮糾錯的問題。我們之前最早跟林特的芯片，他們早先的芯片里面就有一個通信的抗干擾能力的問題，當時也是我們跟他們的設計者溝通之后，在后續(xù)的產(chǎn)品里面把它改掉了。被動均衡控制，主動均衡的PW的環(huán)路控制，這些東西都會做在里面。
接下來我簡單對整車和儲能這兩個相關(guān)的應用進行一些比較，這是一個典型的三層架構(gòu)的整車拓撲，最上面一層就是車上的東西，跟我們電池相關(guān)的最下面的就是電池組，從整車來看是一個三層架構(gòu)。
這是一個典型的集裝箱的系統(tǒng)拓撲，是比較復雜四層架構(gòu)，所以從這個三層架構(gòu)來看，跟整車架構(gòu)是一一對應的，從拓撲來看沒有本質(zhì)的區(qū)別，區(qū)別只在于要求和策略的不同。
這是我做的一個對比，整車和儲能系統(tǒng)的要求，電壓采集精度，整車要求高，儲能要求相對低，這是因為整車上面對于SOC這些比較敏感，因為它畢竟是跟人直接關(guān)聯(lián)的。溫度采集是一樣的，肯定都要求很高的，因為溫度直接代表了安全性的問題。溫度采集的通道數(shù)，儲能會相對更多一點，因為儲能里面的電池更多。還有安全診斷，安全診斷我認為兩者的要求其實都是很高的，而且儲能系統(tǒng)因為能量集中，對安全性的要求會更高。還有SOC的精度，整車要求是比較高的，因為整車存在行駛里程焦慮的問題，這塊如果你做的精度不高，有個20%的誤差那完蛋了，你到20%人家還可以可以開到家里，然后停路上就麻煩了。SOH也是一樣的，因為在車上的話，它的循環(huán)次數(shù)非常多，登輝我們后面可以看到我舉個例子，我們在失控電動的案例里面，一塊電池一天可能要循環(huán)好幾次。SOP都是對功率的控制，整車因為涉及到加速、減速、自動、能量回饋，它的應用場景是比較復雜的。
抗震動或者是抗擾性，整車最大的要求就是它是一個動的東西，所以它抗震動要求比較高，儲能影響是靜態(tài)的，所以在抗振動這塊沒有特別的要求。
另外工作環(huán)境，整車是很惡劣的，冬天在外面零下40度都有可能，夏天在地面溫度可能是四五十度，電池真是飽受煎熬。
工況，整車的工況復雜多變，儲能有一定特定的規(guī)則。
串聯(lián)數(shù)目，整車上面串聯(lián)比較少，因為像乘用車在300多伏的檔次，大巴在5、6百的檔次，但是儲能的總壓很多，一串非常多。
并聯(lián)數(shù)目，整車的并聯(lián)一般用的比較少，串完之后再并。儲能上面我們用的比較多了，我們叫簇的并聯(lián)，及其切換控制，這個是比較重要也比較特殊的。
標準化問題，整車上面的標準化是很難的，尤其是我們做電芯和PACK的，因為你的客戶是整車廠，每輛車都不一樣，你想把它做成標準化比較困難，但是對于儲能來講，基本都是做電芯的廠家自己控制，或者說做儲能的系統(tǒng)自己控制，我們是有可能做成一個標準化的東西的。而且大家剛才也都說了，第一個是安全性，第二個是低成本。低成本怎么來呢，肯定是規(guī)?；藴驶?。
這個是簡單下的一個結(jié)論，從幾個方面，對安全的要求，對電池參數(shù)估算的要求，對電池均衡的要求。無論是儲能還是整車，對安全的要求都是第一位，最重要的，而且相對來講儲能系統(tǒng)儲存容量更加集中更加高，對安全的要求應該更加高。對電池參數(shù)估算的要求，整車需要精準的SOC的估算，儲能方面相對要求低一些。對電池均衡的要求，集裝箱儲能由于其串門屬于更加多，從而電池一致性差異帶來的影響更為明顯，需要有效的處理手段。以整車電池管理的要求來設計儲能系統(tǒng)，可以達成上述目標。
剛剛講到均衡，我們這里簡單介紹一下目前的均衡的解決方案，一種就是被動均衡加上均衡管理的系統(tǒng)，優(yōu)勢就是成本比較低，因為被動均衡的電池管理系統(tǒng)相對成本低一點，劣勢就是維護不方便，這是一個維護設備，非實時在線，得人給它拿過去，用完再實時拉走，所以不方便，可能也不及時。
如果是主動均衡管理系統(tǒng)，優(yōu)勢當然是自動均衡，無須現(xiàn)場人員安裝操作，反正我天天在那兒工作，隨時保持電池的有效性。劣勢就是成本相對高一點，主動均衡的可靠性和安全性要加強，避免主動均衡電路失效帶來了漏電甚至短路，這個是之前有一些案例發(fā)生的。因為任何電路都是有失效風險的。
這是我們一種主動均衡的解決方案，一個是性價比、兼容性和失效安全，性價比就是我們要實現(xiàn)用的起的產(chǎn)品，主動均衡的產(chǎn)品相對于被動均衡的產(chǎn)品大概增加15塊左右，兼容性就是主動均衡和被動均衡接口保持一致，第三個最重要的是失效安全。對失效這塊來講一定是假設所有的器件都是可能失效的，不能說我這個東西是某某廠家買的，我絕對不可能失效，這是不可能的。主動均衡因為和電池直接連接，尤其需要做到失效安全。萬一沒控制好失效了，電池燒了怎么辦呢？所以你一定要做到即使相關(guān)器件短路開路故障，電池仍然是安全的，短期看沒有問題，長期看一定會有風險。
我們講一個實際的應用案例，杭州的時空電動，我們跟他們一起做整個項目，他們是從整車到儲能系統(tǒng)完整的標準化，就是把我們剛才說的這些概念都體現(xiàn)出來了。第一個核心理念，我們看它是從整車應用到儲能系統(tǒng)，電池是標準化的，因為它們自己造車，所以可以控制這個標準化。第二個是直接整包級別的梯次利用。這里面要做到核心理念你需要后面兩個東西，一個是兼容性，一個是長壽命。兼容性不管是整車充電模式還是換電模式，還是說儲能這里可以用大型集裝箱，我的電池接口、能量規(guī)格、系統(tǒng)協(xié)議、系統(tǒng)控制是全部兼容的，實現(xiàn)即插即用。最理想的是我把車上的拆下來，直接塞到另外一個地方就可以用了。還有一個長壽命，長壽命一個是通過一開始電池儲存時候的配組，還有一個是通過均衡管理，維持一致性，延長循環(huán)壽命，保障整包級別的梯次利用，否則你時間不到，它已經(jīng)沒了，或者說已經(jīng)放不出電了。
還有一個實例是我們跟一些儲能廠家做的標準化的案例，基于標準箱的儲能電池系統(tǒng)。所以核心理念也是差不多的，從家儲系統(tǒng)到集裝箱系統(tǒng)，電池箱體標準化，直接堆疊使用。兼容性，不管是家儲還是大規(guī)模的船并聯(lián)，電池箱不管從尺寸、協(xié)議等等都要實現(xiàn)標準化兼容，長壽命也需要均衡的參與。
這里是我們儲能電池系統(tǒng)的解決方案，有三個重要的點，一個是標準箱，尺寸和接口固定，協(xié)議標準化，可以以任意方式組合，無須修改軟硬件，即插即用。
第二個是串并聯(lián)，我的電池箱怎么去串并聯(lián)，要求可以支持多種組合形式，不管你是單箱使用還是多箱并聯(lián)使用，還是多箱先串再并，多簇并聯(lián)使用，我根據(jù)系統(tǒng)的方案可以隨時快速的變化。
后面這個是我們的一些應用案例。累計有9萬臺車的供貨經(jīng)驗，還有一些儲能的案例。
謝謝大家。
主持人：接下來有請烯晶碳能電子科技無錫有限公司技術(shù)總監(jiān)孫偉，來跟大家一起探討《GMCC超級電容器儲能在新能源發(fā)展中的應用》，有請孫總。
孫偉：大家下午好，我是烯晶碳能的孫偉，我們公司是做超級電容器的，很高興參加這個大會，大家也做電力系統(tǒng)的，有做BMS的，也做電池的，今天我想介紹一下超級電容。
因為在和朋友交流的過程中，尤其在儲能領域，大家對超級電容會有一些疑問，借此機會我想給大家介紹一下什么是真正的超級電容，針對疑問也為大家做一個解答。
我今天匯報分為四個部分，第一，簡單介紹一下我們公司，一個什么是超級電容，和對超級電容質(zhì)疑的解答。烯晶碳能2010年成立，位于江蘇無錫，我們業(yè)務范圍主要做的是超級電容，從電容電極到電容產(chǎn)品，覆蓋了從材料到儲能系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)鏈，應用領域主要是新能源，新能源汽車，智能電網(wǎng)和軍工領域。6年來我們也通過了TS16549包括ISO9000、14000、18000的質(zhì)量體系，也通過了201所的強制性檢測，也有30個發(fā)明專利申請，其中17項已經(jīng)授權(quán)。
下面我從原理上介紹一下什么是超級電容，目前我們講的超級電容主要是指的EDLC，利用電極與電解液溶液的固液界面影響的雙電層儲存電何，利用的是靜電吸附原理。這是一個斯特恩的雙電層模型，是一個固體的電子層加上一個離子的液體層，這個層的厚度就相當于離子的半徑，所以很薄。我們超級電容里面用的材料，是每克展開可以上千平方米的材料，所以這個A很大。從容量公式我們可以算出超級電容的容量很大，可以做到法拉級別，幾百法拉或者上萬法拉的電容。
中間是超級電容的結(jié)構(gòu)，超級電容的原理基于雙電層，它是兩個電極，一個正極一個負極加上兩個隔膜，這兩個電極分別是兩個雙電層，簡單來講超級電容是正極的一個雙電層電容和負級的雙電層電容串聯(lián)起來的，置于一個密封的客體中的結(jié)構(gòu)。
這是雙電層電容的電化學體系和等效電路，它可以等效為一個不同時間常數(shù)的RC回路的串聯(lián)的階梯網(wǎng)絡，由于它是多孔的結(jié)構(gòu)，有的孔大可能時間常數(shù)比較小，有的孔小，時間常數(shù)比較大，一個微孔的結(jié)構(gòu)是很復雜的，這是超級電容結(jié)構(gòu)，剛才講的正極極流體、負極及流體，搜集電核作用。正極活性材料、負極活性材料，這里面都是碳，當然了我們后面會有一些攙氮的或者導電高分子的材料。隔膜是一個電子絕緣，離子電導的多孔膜結(jié)構(gòu)。
這是一個超級電容EDLC的頻率特性，上面那個圖，超級電容是一個卷繞的結(jié)構(gòu)，在沒有注入電解液之間，它是一個以隔膜為電解質(zhì)的傳統(tǒng)的電容器，它這個值是在400多納，電極的單層的面積大概是一個平方米，針對三千法的電容來講。
注液之后，由于電解液的浸潤，它的比表面積發(fā)生了很大的變化，在一萬赫茲的時候，它的容量提升了三個數(shù)量級，當頻率再降低時，它的離子擴散有足夠的時間，在0.1赫茲我給它10秒鐘，離子擴散時間是足夠的。這個情況下超級電容的容量又升了好幾個數(shù)量級。
可以簡單來講，注液之后超級電容變成了兩個雙電層，也稱之為以界面勢磊為電介質(zhì)受擴散控制的雙電層的結(jié)構(gòu)。
這是大家眼中的超級電容器儲能特性，它是一個功率型器件，處于電容和電池之間，具有中等的能量密度和功率密度。但是其實在功率密度上，和能量密度上，距離傳統(tǒng)的電解電容和電力電容，它也酉空間，它的頻率在10的4次方赫茲下，沒有濾波能力，濾波很小，我們也正在開發(fā)一種電容，看看是不是能到毫秒級，或者說能做濾波的應用。
另外一個是提升超級電容器的能量密度，這個是大家一直追求的，希望擴展它的應用時間，目前超級電容的時間常數(shù)以3000法超級電容為例，時間常數(shù)在0.5秒到1秒左右，這說明什么事兒呢？這個電容充滿電短路，經(jīng)過3個時間常數(shù)，經(jīng)過2秒到3秒，這個電就放沒了，所以它能具備大功率的放電，它可以被短路。。
我們講的很多電池具有大倍率充電，這里面電池如果等效成一個電容的話，它應該也有個時間常數(shù)，這個常數(shù)在分鐘級別，分鐘級別的常數(shù)電池做的是小時級別，甚至幾十分鐘級別的，把能量從前一個時間和空間移到下一個時間空間，超級電容做的是秒級到分鐘級的事情。
右邊就是超級電容的優(yōu)勢了，有人可能會問超級電容是不是真的這樣，這四點我是我遇到的大家對超級電容質(zhì)疑的地方，第一個能量密度太低，但是理論上提升空間比較大。第二個問題，超級電容真的能循環(huán)100萬次嗎？這個沒問題，單體實驗我們在家里做過100萬次，充放電循環(huán)，81秒是一個充放電循環(huán)，我們做了三年多的時間。但是對于整個系統(tǒng)來講，安全可靠性確實有很大的影響，它不光是電容器件本身。另外一個，很多人覺得超級電容漏電很快，尤其在低壓，比如我用超級電容啟動車，和鉛酸電池并聯(lián)，會不會把電池的電拉光了？
另外一個價格太高了，用不起。
針對第一個問題，超級電容的能量密度，它的能量是1/2CV的平方，按這是很簡單的。提升能量密度也很簡單，提升C，當然在同樣的體積或者同樣的重量下，提升C、提升V。提升C的方式，剛才這個公式也介紹了，怎么用呢？提升比表面積的利用率，提升相對徑限常數(shù)，減小半徑，但是這個半徑首先于離子很難減小了，那我們做的就是怎么樣提升比表面積。超級電容是一個電極材料和電解液材料相互配合的，從C的角度來講，可用的比表面積必須和電解液中的電解質(zhì)、離子的庫存量具有正相關(guān)，而且電解液離子庫存量應該大于兩倍的可用比表面積。另外，電解液所具有的極性，或者溶媒的極性，要和我的電極材料，碳材料表面官能團具有類似于相似相溶的特性，才不至于相互排斥。第三個，我的孔粒分布和離子分布，因為超級電容器的電極材料是有很多孔，一個材料打開那么多比表面積，多孔結(jié)構(gòu)這個離子是不是進的去，如果孔太大了，空間利用率太低，孔太小了離子進不去。按照我們市場用的活性炭，比如說這個材料是1600平方米每克，真正按照容量來算只有幾百，可能利用率只有15%左右。
另外孔容包括粒徑匹配和電解液濃度，這個就有很多關(guān)系了。
這是我們在提升材料克容量的工作，第一個對活性炭進行改性，改變它的界面性質(zhì)。因為活性炭也具有類似于石墨的特性，我們利用石墨硒的分子結(jié)構(gòu)，石墨硒是一種結(jié)構(gòu)，不是一種材料，它是一種具有蜂窩狀的碳的6個原子的一種單層結(jié)構(gòu)，我們把石墨硒結(jié)構(gòu)科學引入到活性炭上做了改性處理，這個能量密度可以進一步提升。
我們引入氮材料之后，這屬于導電高分子的范圍，我們可以做到400F/g的容量。但是這400還是在實驗室的級別。
另外我們想再提升V，因為對于電解液來講，鋰電池的電解液已經(jīng)做到了耐壓5伏，那對超級電容現(xiàn)在有提供3伏電解液的，離子液可以用4伏，但是現(xiàn)在適用的3伏電解液，它在光伏的條件下耐電壓可以到3.8、3.9伏，我們合成的一些材料，我們想找到正極材料配合陰離子，負極材料配合陽離子，這樣找到一個很好的，能最大化的電壓串口的結(jié)構(gòu)，我們在實驗室里發(fā)現(xiàn)，我們能找到一種材料，在穩(wěn)定性上達到3.5V穩(wěn)定的。當然我們做這個實驗的時候，是把兩個實驗材料的正負極對換，它做正極的時候可以在3.5V穩(wěn)定，做負極的時候，極化就比較大，那這個材料我們找了一種異構(gòu)材料，我們還在寫專利。
第二個，超級電容的可靠性、安全性真的那么高嗎？從大規(guī)模的儲能，它的安全性、可靠性，首先取決于整個系統(tǒng)的架構(gòu)，這個里面剛才有位講BMS，其實我認為BMS起到的作用更多的是監(jiān)控和保護，真正的提高安全性、可靠性，最基礎的還是技術(shù)元件，也就是電容器本身。
我們提出一個CRAMS，其實是借用了一個高鐵上的檢測手段，我覺得這個很好，特別適合超級電容，當然也適合電池，一致性非常重要，是所有電化學器件必須要有的，這個一致性指的是從材料、工藝、初始性能一致性，并且在整個全生命周期都要一致，其實對電池也是這樣的，這個可能做到比較難。
我們怎么樣做到一致性呢？這里面有一個技術(shù)邏輯，我們把特征分成兩部分，一部分是特殊特性，可能是引起比較大的安全性隱患的，另外一部分是它的技術(shù)性能，比如容量、內(nèi)阻、自放電、溫度特性、循環(huán)，這個東西和什么有關(guān)，我們從機理上來試圖理解它。例如電阻和什么有關(guān)，和集流體有關(guān)，和電解液的固體和液體界面的電焊轉(zhuǎn)移有關(guān)，把這些東西對應到我們的物料場，這就相當于我們做控制計劃的基礎。
我們做了控制計劃怎么實現(xiàn)呢？就需要自動化設備去實現(xiàn)，去根據(jù)計劃去制訂工藝，定SOP，通過設備實現(xiàn)我們的工藝，我們希望我們不同車間的工藝參數(shù)，首先實現(xiàn)設備聯(lián)網(wǎng)，不同的過程參數(shù)、結(jié)果參數(shù)都能形成一個大數(shù)據(jù)，甚至和我的策略工程，甚至在應用中的，我們期望在應用中的，例如在不同功率、不同電流，不同溫度下造成我的壽命衰減，能和我前期建成一個關(guān)系，這個東西可以形成一個數(shù)據(jù)的閉環(huán)，它可以指導我去更改配方，更改工藝，當然我們現(xiàn)在樣本太少也做不到這種。
另外是關(guān)于自放電的問題，針對這個問題我們做了分析，自放電和什么有關(guān)，第一個，所有的電池也好，電容也好，這種器件有一個等效電源電阻，通過這個自放電。另外一個就是法拉第副反應，還有濃差極化，因為它有陰陽離子的吸附，在充放電的過程是一個消耗電解液離子的過程，在這個過程中我們建立了一些關(guān)系，我們做了一個120小時的自放電，然后用對數(shù)函數(shù)進行模擬，它也是0.14的速率在衰減，現(xiàn)在我們3伏產(chǎn)品在1000小時，電壓保持率還能在2伏以上。
最后一個是價格問題，現(xiàn)在超級電容器是秒級到分鐘級的儲能器件，在一分鐘之內(nèi)超級電容是有優(yōu)勢的，你找一個儲能說我是500千瓦，1分鐘那超級電容還是便宜的，到兩分鐘超級電容就不便宜了。但是從整個生命周期來講，從性價比來講可以到5分鐘的級別。但是目前超級電容大規(guī)模的應用起來可能成本比較高，一次投資比較大。但這也是由于產(chǎn)業(yè)鏈不成熟，我們認為未來超級電容成本下降空間還是比較大的，第一個，超級電容的基礎材料為碳和鋁，資源豐富，降本潛力很大，第二，能量密度的提升會大幅度的降低超級電容的使用成本。我們期望未來超級電容能在15分鐘級別的儲能能占據(jù)一席之地，尤其對功率要求比較高的。
后面是我們超級電容的應用，目前的情況是針對于源和負載之間的平衡，更多的是短時間的平衡，不管是源切換、源波動。這是在微電網(wǎng)中的應用，這是做一個大電流的發(fā)生器，是一個檢測設備，一千伏一萬安的檢測設備，要在5毫秒之內(nèi)輸出，減少了變壓器的投資。
這是在長北分布式的光伏虛擬同步機，我們?yōu)樗麄兲峁┑?0臺超級電容。
這是我們正在做的一個項目，基于超級電容的快速充電特性我們做了一個能量回收裝置，這是一個峰值功率4兆瓦的，把原來的電阻能饋用超級電容做能量回收，這里面配置4個柜子，每個柜子是2.4度電，總共是9.6度電。
這是功率補償，在修井機、鉆井平臺的110千瓦和500千瓦的系統(tǒng)。
這是一個更小型的應用，要求非常長壽命的超級電容的應用，在東南亞的一個路燈，一個韓國客戶在做的。這個是物聯(lián)網(wǎng)概念的，微能源的收獲，這里面是采用的光伏，其實我們可以采用振動還有各種其他的能量，包括射頻、溫差，來實現(xiàn)能量搜集、儲存和管理。
謝謝，這就是我要匯報的內(nèi)容。
主持人：接下來有請?zhí)旖虼髮W副教授王易峰老師為大家?guī)怼段㈦娋W(wǎng)的運行和規(guī)劃問題》的討論，大家歡迎。
王易峰：我叫王易峰，來自天津大學，很高興能夠有這個機會來做這個報告，我是代替天津大學的郭力教授來做匯報的。我對微電網(wǎng)這塊的裝置理解的不是很深入，希望大家多多包涵。
剛才各位專家高屋建瓴，從各個方面做了很完整的介紹，我想就微電網(wǎng)規(guī)劃和運行這方面，我們之前做過的事情做一個介紹
我來自天津大學教育部智冷電網(wǎng)重點實驗室，所以我們在技術(shù)研究和裝置研發(fā)，和系統(tǒng)開發(fā)、工程應用方面都有一些成果。我本人對這些東西不是特別了解，說的時候可能不是特別具體，如果各位前輩同行有興趣的話，可以到天津大學做訪問交流。
技術(shù)研究方面，主要包括微網(wǎng)規(guī)劃，和微網(wǎng)能量管理技術(shù)，研制開發(fā)方面我們做了一些設備研制，和軟件開發(fā)，包括規(guī)劃軟件，運行監(jiān)控軟件和管理軟件，工程應用我們做了一些獨立微網(wǎng)的項目也做了一些并網(wǎng)型的項目，天津大學的智能電網(wǎng)教育部實驗室在我們國家是做微電網(wǎng)方面最早也是最完善的一個科研機構(gòu)之一。
今天的匯報包括四個方面，首先是微電網(wǎng)的優(yōu)化規(guī)劃。我們知道對于一個微網(wǎng)的優(yōu)化規(guī)劃，一般是基于兩個層面，基于雙層的微網(wǎng)多目標優(yōu)化設計方法，外層優(yōu)化模塊決定的是最優(yōu)設備組合和設備容量。內(nèi)層優(yōu)化模塊根據(jù)外層的優(yōu)化模塊給出的優(yōu)化配置方案，計算系統(tǒng)最優(yōu)運行策略。我們課題組主要處理的問題是針對不確定性的問題，因為微網(wǎng)做規(guī)劃的時候，不確定性是一個主要的問題。針對這個不確定性問題，我們提出了包括魯棒優(yōu)化方法，隨機機會優(yōu)化方法，主要處理的是包括負荷預測的不決定性，還有成本預測的不確定性的問題。首先是并網(wǎng)型的，也就是我們要把微網(wǎng)系統(tǒng)連接到大電網(wǎng)之后，這樣一個系統(tǒng)，我們在做規(guī)劃設計的時候，它需要考慮的問題是比如光伏容量，儲能容量，還有儲能更換計劃，還有儲能成本下降的不決定性和負荷增長的不確定性。我們在傳統(tǒng)建模的基礎上提出了兩階段魯棒優(yōu)化建模方法。對于這樣一個建模方法來講，首先要考慮的是不確定極，對于這樣一些輸入?yún)?shù)，怎么樣在成本上面和負荷增長上面的不決定性進行建模研究，包括不確定性的偏差，和不確定性調(diào)節(jié)參數(shù)，引入這兩個系數(shù)。
目前函數(shù)方面，主要是尋求一組投資組合和儲能更換計劃，極小化規(guī)劃期內(nèi)的最惡劣場景下的投資成本。這個可能是電網(wǎng)里面比較專業(yè)的東西，所以這里就不細講。
這里主要是對參數(shù)進行隊列替換，采用bonds（音）分解方法進行解耦，最后利用微電網(wǎng)的規(guī)劃和運行文化的交叉求解得到的一種結(jié)果，上面是并網(wǎng)型的，對于獨立微網(wǎng)的設計方法需要考慮的重點問題又不太一樣，主要是包括資源和負荷的不決定性，還有負荷的可靠性和分布式電源容量，所以對于獨立微網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃設計，首先要考慮運行場景聚類分析，也就是我們利用實測的或者歷史數(shù)據(jù)進行大規(guī)模數(shù)據(jù)的聚類分析，得到一些離散的典型場景，在這個基礎上進行多狀態(tài)的可靠性建模。最后再進行多狀態(tài)的規(guī)劃設計。
首先要對數(shù)據(jù)進行聚類操作，作用就是想對大規(guī)模的數(shù)據(jù)，比如現(xiàn)在研究的大數(shù)據(jù)的概念，對于這些大數(shù)據(jù)我們要進行數(shù)據(jù)的簡化，所以這個操作主要是進行數(shù)據(jù)的典型化的操作。在數(shù)據(jù)操作之后我們需要考慮多能系統(tǒng)，它的資源隨機性和設備可靠性的結(jié)合，這樣一個結(jié)合可以準確的評估可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的供電可靠性。
然后是系統(tǒng)狀態(tài)和可靠性指標的設計，因為我們的多能系統(tǒng)里面包含源網(wǎng)和多種狀態(tài)，所以我們對它進行插機?？煽啃灾笜税ㄘ摵傻那须姇r間期望，還有電量不足的期望等等這樣一些參數(shù)。這個是以加拿大某一個獨立的微電網(wǎng)為例，對它的數(shù)據(jù)進行了實際的分析。我們可以看到對大量的數(shù)據(jù)進行聚類操作之后，可以得到一些很典型的運行場景，這樣的話有助于我們數(shù)據(jù)特征的提取。
這是系統(tǒng)最優(yōu)化配置之后的結(jié)果，我們可以看得到采用這樣一個規(guī)劃方法，我們可以得到不同的規(guī)劃方法之后的設備的容量，也可以得到系統(tǒng)的經(jīng)濟性，和可靠性指標，甚至是可以得到新能源的利用率，滲透率的這樣一些指標。比如針對這樣一個系統(tǒng)，我們得到的結(jié)論，風電接入大規(guī)模降低系統(tǒng)的總成本，有一個節(jié)能就是儲能的接入，它的經(jīng)濟性優(yōu)勢并不明顯，但是能夠提高風能的滲透率，減小柴發(fā)的容量，所以儲能接入可以降低污染物的排放，并不能直接帶來經(jīng)濟性的優(yōu)勢。
從可靠性的角度，我們來論證規(guī)劃的結(jié)果，我們可以看到儲能在可靠性變化的時候，它對系統(tǒng)的經(jīng)濟性的變化并沒有那么大影響，第二個方面是講微電網(wǎng)運行控制的研究，現(xiàn)在非常典型的就是交流微電網(wǎng)和直流微電網(wǎng)的混合體，直流微電網(wǎng)現(xiàn)在開始越來越引起研究者的關(guān)注，特別是直流配電網(wǎng)和直流用電網(wǎng)。對于這樣一個微電網(wǎng)而言，它存在的問題有這么三個方面，第一個是交流微電網(wǎng)它的電壓頻率控制，交流側(cè)的這些控制。第二個是直流微電網(wǎng)它的母線電壓的控制，第三個是多種分布式電源它的協(xié)調(diào)控制，這樣三個方面的問題。我們目前采用的方法是引入到微電網(wǎng)的分層控制體系，在不同的時間尺度上實現(xiàn)設備級和系統(tǒng)層面的控制，最后完成電氣量的控制，電能質(zhì)量調(diào)節(jié)以及經(jīng)濟運行控制，實現(xiàn)微電網(wǎng)控制系統(tǒng)的標準化、可擴展性以及提高微電網(wǎng)整體的運行性能。
在傳統(tǒng)的交流微電網(wǎng)的運行控制方面我們主要工作是兩個方面，一個是儲能與同步發(fā)電機組的協(xié)調(diào)控制，包括雙電源的切換控制，儲能阻尼控制和調(diào)頻控制。這就和剛才南瑞講的虛擬同步機的概念有點相似，利用儲能來提高系統(tǒng)的阻尼，和它的關(guān)量。
第二個是通過混合儲能系統(tǒng)有功功率分配方法，通過兩級控制合理給出超級電容和蓄電池的指令功率值，將蓄電池和超級電容的SOC調(diào)整到合理工作范圍?；旌蟽δ艿呐渲梅绞?，在電網(wǎng)里面也具有很好的控制的優(yōu)勢。
下面這些是具體的控制圖，對交直流混合的微電網(wǎng)統(tǒng)一控制，目前我們主要的關(guān)注點在接口電路，也就是逆變器的對整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性有至關(guān)重要的作用。由于電網(wǎng)的系統(tǒng)功率都比較大，所以多逆變性的并聯(lián)，實現(xiàn)交直流微電網(wǎng)相互支撐是一個關(guān)鍵點。這就包含兩個方面的內(nèi)容，一個是互聯(lián)容量本身比較大，多逆變器進行并聯(lián)運行。還有一種是什么？它們之間存在多個互聯(lián)通道，這個時候也可能會存在多個逆變器分散并聯(lián)的問題。總體來講，都要解決多逆變器的協(xié)調(diào)控制。我們主要的研究是交直流混合，微電網(wǎng)運行模式的平滑切換，比如并網(wǎng)時候的PQ控制和離網(wǎng)時候的AF控制。還有無互聯(lián)通信的多變流器協(xié)調(diào)控制，現(xiàn)在咱們的這種系統(tǒng)層面的控制，對于通信系統(tǒng)的依賴非常嚴重，通信系統(tǒng)的延時和它的可靠性對我們的控制會有很大的影響，所以我們很希望能夠通過這種沒有互聯(lián)的通信控制方式，進行協(xié)調(diào)控制算法的研究，最后希望控制器結(jié)構(gòu)通用，而且易于實現(xiàn)即插即用這樣的功能，最終目標就是要實現(xiàn)控制結(jié)構(gòu)的通用化，控制模式的靈活性，和即插即用。
這個是我們對于直流母線電壓控制的一些研究，是基于非干擾觀測器的控制系統(tǒng)，包括一個核心的非線性干擾觀測器，實際上就是一個非線性前饋，包括下垂控制，包括電壓電流雙閉環(huán)控制，包括基于2GA廣義積分器的電源濾波器的電流反饋，這樣一個系統(tǒng)我們希望它實現(xiàn)的目標是什么呢，目標一個是要減小電壓環(huán)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定度，保持系統(tǒng)可以在較大的下垂系數(shù)，減小線路阻抗對于簇率分配的影響，我要實現(xiàn)無通訊互聯(lián)線的分布式的控制。
第二，我要提高直流母線電壓控制系統(tǒng)的抗干擾的性能，也就是我在提高穩(wěn)定的同時，我還要保證這個系統(tǒng)在動態(tài)過程中，盡量減少波動，所以減少暫態(tài)時直接母線電壓的波動，這是我們在直流側(cè)集中控制這塊做的工作。
在分散式協(xié)同控制方面我們也做了一些工作，主要的控制目標是什么呢？對于這樣一個獨立的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，我們第一個要保證直流母線電壓的穩(wěn)定，第二個要保證在這個系統(tǒng)內(nèi)部的各個儲能單元，根據(jù)自身的SOC和容量合理分配出力。第三個，希望各單元靈活切換控制模式，主動參與母線電壓的調(diào)節(jié)和控制。
上述目標的手段，主要是采用點對點的分布式的通訊網(wǎng)絡，意思就是每一個分布式電源只與臨近節(jié)點通信，憑借自身或者臨近單元信息，智能的實現(xiàn)上述的控制目標。
這是我們在實驗室已經(jīng)做出來的一些初步成果，可以看到在考慮線路的阻抗，和考慮各個單元容量不一致的控制模式下面，我們已經(jīng)取得了一些初步的結(jié)果。
因為這種點對點的通訊結(jié)構(gòu)，它造成的系統(tǒng)延時和信息的缺失是更加嚴重的，所以我們的控制效果看右圖的實驗工況1和試驗工況2，肯定是沒有完全依賴全通訊系統(tǒng)的控制方式，它的效果沒有那么好，但是起碼我們能夠保證這個系統(tǒng)的穩(wěn)定，同時減少對通訊系統(tǒng)的依賴。
在微網(wǎng)能量管理方面，主要研究的基于多時間尺度協(xié)調(diào)的滾動優(yōu)化調(diào)度方法，我們主要的目標是要減小長時間尺度的預測誤差，同時又要減小短時間的計算量，所以它的技術(shù)特點，一個是要可再生能源多時間尺度的出力預測，第二個是多目標優(yōu)化，第三個是與能量平衡策略共同實現(xiàn)微電網(wǎng)能量優(yōu)化。前面講的是裝置層面的，這里講的是系統(tǒng)管理層面的。我們以一個工程實例來分析這個問題，這是一個孤網(wǎng)運行的含風機和柴油發(fā)電機以及儲能的獨立微網(wǎng)系統(tǒng)，它的負荷是海水淡化負荷機組作為可控負荷，研究了其含可控負荷的能量管理方法，提出了基于超短期預測和改進硬充電策略的實時控制方法，能量管理根據(jù)風速預測結(jié)果，制訂機組投切計劃，能夠有效減少柴油消耗量，提高系統(tǒng)經(jīng)濟性。我們沒有完全以儲能作為控制的補償量和誤差的修正，而是以負荷的平移，作為我們對負荷偏差的補償。后面我們應該可以看到，在這種優(yōu)化調(diào)度的時間上的偏差問題，可能不僅僅要靠儲能去進行修整，而更多的是靠可控負荷和儲能同時進行，這樣的話可以保證系統(tǒng)的經(jīng)濟性。
這個是多能系統(tǒng)，有冷熱電聯(lián)供的微網(wǎng)系統(tǒng)的不確定調(diào)度，這樣一個系統(tǒng)的調(diào)度會更復雜，包括各設備的啟停計劃，蓄冰裝置的蓄融冰的計劃，多冷機系統(tǒng)供冷分配，還有可再生能源日前預測誤差，所以它的優(yōu)化量更多，它的偏差量更多。我們針對這個問題采用的是兩階段的魯棒建模的方法。
這也是一個典型的例子，并網(wǎng)型的微網(wǎng)，里面有光伏，也有地緣熱泵這樣的新能源系統(tǒng)，采用的是兩層的調(diào)度框架。剛才在前面已經(jīng)講到了，兩階段的魯棒控制，最主要的就是不確定極的制訂，所以我們需要尋找一組設備，日前的運行組合極小化的最惡劣的場景運行成本，不確定的調(diào)節(jié)參數(shù)可以調(diào)整整體運行方案的魯棒性。
我們可以看到它的輸入數(shù)據(jù)主要包括系統(tǒng)運行的模擬基礎數(shù)據(jù)，和日前的預測數(shù)據(jù)，這個當然就要包含它的誤差了，還有一個是不確定極的制訂，這是它典型的一個運行結(jié)果，我們可以看到它日間的運行總成本，約占27.86%，降低了低于傳統(tǒng)方法的28.28%，取得了一定的經(jīng)濟性的優(yōu)勢。
這是針對魯棒優(yōu)化的不確定范圍進行的對比仿真結(jié)果，我們可以看到25%和50%設計的日負荷的場景下面，隨著不確定性偏差縮放系數(shù)的增大，微網(wǎng)日間運行成本呈現(xiàn)增加的趨勢，所以這個不確定性越大的時候，運營成本會呈現(xiàn)增加。
隨著不確定性系數(shù)的繼續(xù)增加，這個方法就已經(jīng)不具備特別明顯的變化規(guī)律了，所以說這個時候它的優(yōu)勢就會變的很低。
在這個時候我們對不同的控制策略進行比較的話就會發(fā)現(xiàn)，在25%和50%設計的日負荷的場景中間，也就是我的可控偏差在能接受的范圍內(nèi)的時候，魯棒運行策略和模型預測控制方法，它的均值是相近的。但是前者在標準型上面有一定的優(yōu)勢。如果說魯棒優(yōu)化的偏差在75%到100%的時候，這個時候它的優(yōu)勢就已經(jīng)不明顯了。最后我們得出的結(jié)論是什么，在25%到100%的設計日負荷場景中間，可選用魯棒運行，在75%或者以后，就可以采用這種模型控制和魯棒運行優(yōu)化的結(jié)合，這樣可以保證系統(tǒng)整體的經(jīng)濟性。
后面是一些現(xiàn)在我們做的一些事情介紹。這個是我們已經(jīng)做的微電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃設計軟件，這個軟件的好處就是，我可以可視化的去對微網(wǎng)的結(jié)構(gòu)進行編程，同時我們還可以對它所有的組件進行特性的編輯，結(jié)果就可以得到它包括容量的配比，甚至它的運行數(shù)據(jù)都能得到，所以這樣一個軟件，是能夠更直觀的指導我們進行規(guī)劃和設計。
設備方面，這些設備不是我本人做的，30kVA光儲虛擬同步機，和250kVA液流用的DC/DC雙向充放電。
如果去過天津大學的應該都知道，天津大學現(xiàn)在正在運行的一個微網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)，它可以實時的采集我們整個系統(tǒng)里面所有的數(shù)據(jù)。這個是它的主界面。所以這個是天津大學已經(jīng)建成的一個可以仿真50多種運行模式的交流微電網(wǎng)。我們也正在建一個直流微電網(wǎng)，我們希望對現(xiàn)在這個做直流配電和直流用電方面的研究做一些前瞻性的技術(shù)探討。它的特點一個是多端的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，然后是雙極型的三線制，比如說正負400伏或者正負200伏再加上地線。第三個是六段的直流母線，最后是利用隔離型的DC/DC柔性互聯(lián)，直流微電網(wǎng)最大的好處就是它的柔性互聯(lián)會更容易，更簡單。而且它可以形成一個環(huán)網(wǎng)，所以直流微電網(wǎng)如果不保護裝置方面，它的安全性是具有一些優(yōu)勢的，最后要考慮分布式電源靈活接入，直流微電網(wǎng)還有一個特點它對于光伏、儲能這樣的裝置，它能夠更高效、更靈活的接入。
后面是我們實驗室在微電網(wǎng)方面做過的一些項目，包括廣東佛山的冷/熱電聯(lián)供的微電網(wǎng)系統(tǒng)。這是我們國家首個冷電的微電網(wǎng)。第二個是浙江的東福山島的微電網(wǎng)系統(tǒng)，也是我們國家目前最大的海島微電網(wǎng)。第三個是廣東萬山群島的微電網(wǎng)，第四個是加拿大魁北克原住民區(qū)的微電網(wǎng)。最后是西藏阿里獅泉河微電網(wǎng)，包括南方電網(wǎng)5兆瓦的儲能電站，還有江蘇大豐的萬噸海水淡化獨立微電網(wǎng)項目。咱們課題組做了很多事情，但是因為我不是這個行業(yè)的專家，所以很多事情沒有講的很清楚，如果有感興趣的前輩和同行，可以到我們學校去看一看，謝謝。
主持人：接下來有請廣東新會中集特種運輸設備有限公司銷售總監(jiān)王寶臣先生，來跟大家一起討論《儲能集裝箱的合理設計與應用》，大家歡迎。
王寶臣：各位大家好。我是一個行外人士，也希望借助中集的力量能夠為儲能這個新能源領域助一巴里。我來自新會中集，是中集集團南方特種集裝箱制造基地，全稱廣東新會中集特種運輸設備有限公司。今天給大家匯報的內(nèi)容包括下面五個方面：
第一、介紹新會中集；
第二、集裝箱箱體設計；
第三、包括防腐設計；
第四、溫控設計；
第五、集裝箱的裝卸與維護，分享我們的一些經(jīng)驗。
新會中集成立于1996年，位于廣東省江門市，年產(chǎn)能標準單位箱18萬T，特種箱超過3萬T?；?0多年的集裝箱經(jīng)驗，我們也正在策劃轉(zhuǎn)型，這幾年我們連續(xù)開發(fā)了污水處理集裝箱化，淡水養(yǎng)殖集裝箱化，以及海水淡化集裝箱化，光伏逆變器箱，海上風電箱，還有儲能與數(shù)據(jù)中心方面也做了一些探索，目前在珠三角地區(qū)，在新能源包括特種設備集成領域里面也是佼佼者。
在集成領域里面針對儲能這塊我們聯(lián)合天津力神交付了一條在澳洲近海儲能的集裝箱系統(tǒng)，在這個領域里面我們也是挑戰(zhàn)的難度比較大的。除此之外包括集裝箱化系統(tǒng)，也是中國國內(nèi)第一家做全系統(tǒng)集裝箱化污水裝備，包括臭河道治理，生活污水處理集裝箱一體化的系統(tǒng)。
我們未來針對特種產(chǎn)品的戰(zhàn)略，包括以集裝箱概念集成城鎮(zhèn)各構(gòu)架體系必需元素，形成集裝箱模塊化能源與儲能、移動充電、水凈化、污水處理、數(shù)據(jù)中心與通訊，體育場館等子系統(tǒng)，與中集模塊化建筑體系構(gòu)筑中集未來的模塊智慧城鎮(zhèn)系統(tǒng)。
此外我們基于中集集團的金融優(yōu)勢，我們也原以為客戶提供中集租賃服務，包括直租、售后回租、杠桿租賃、委托貸款等等，如果各位企業(yè)有什么意向可以與我們交流。
我們經(jīng)常做的一種就是直接租賃，租賃公司、供應商、承租企業(yè)三方的租賃模式。
第二種是售后回租，我們產(chǎn)品賣出去之后，與租賃公司形成按期支付，這樣一種處理模式。
下面是我分享的產(chǎn)品設計。第一個我們想分一下常見的我們目前在做的常見的集裝箱儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計，第一類大家可以看到，兩個間，一個是設備簡，一個是做電池間，兩端開門，這種結(jié)構(gòu)非常便于集裝箱內(nèi)單面拆卸與維護的電池儲能系統(tǒng)。但是有一個小小的問題，由于電池很重，偏心，所以在吊裝過程中要有一定合理的吊裝方法，否則的話容易對系統(tǒng)形成破壞。
第二個是比較理想的，但是按照兆瓦時的性價比來講可能也會偏高一點，端部開門式，電池放在中間，在箱體內(nèi)部進行這種雙面維護，這種是比較好的模式，但是成本偏高。
第三種模式從性價比來講是比較高的，大家可以看到這里面淺藍色的部分都是電池模組，這樣的話就要求集裝箱整體的結(jié)構(gòu)設計的性能方面要很強，本身電池重量就很重，所以它的維護模式是內(nèi)外兩個面都可以做維護，但是在運輸過程中會有很多問題，因為重量很重，運輸過程中可能要把一部分電芯或者PACK拆下來，到現(xiàn)場再安裝。
第四種，現(xiàn)在全釩液流電池用的比較合適一點，箱體兩個外側(cè)進行維護，如果是液流電池的話，可能單獨運輸、現(xiàn)場裝，不知道可不可行。
剩下的是承重設計，我們承重設計有一個流程，我們會按照客戶的需求進行結(jié)構(gòu)設計，然后模擬分析，分析完之后對于弱項進行加強，根據(jù)客戶需求做樣品，做完樣品以后做實物進行實驗，實驗之后這種重大變形確認之后再進行生產(chǎn)。目前我們設計的在靜態(tài)下的承重可以達到60噸。
下面是抗風設計，最大的17級的風速在56.1千米每秒，這個是非常大的風速，現(xiàn)在按照我們的設計能力，我們可以做到，在地基做的相對合理的情況下，我們的抗風等級可以達到80米/秒。
下面是針對集裝箱設計的物流標準體系設計，在去年9月21號，中國出了一個新的標準，叫《超限運輸車輛行駛公路管理規(guī)定》，以后的超重超寬車輛都有嚴格的管理規(guī)定，一般集裝箱含貨物總重量不能超過30.5噸，車加箱的總重不能超過49噸。集裝箱的長度不能超過13.5米，高度不能高于2.8米，寬度不能寬于2.55米，整車的長度要小于18.1米。車貨離地高度小于4米。這個在經(jīng)過高速的時候大家要關(guān)注這些，否則的話有些地方會很麻煩。
在海運方面，因為我們做海運集裝箱做了幾十年，這塊跟大家分享一下集裝箱在海運方面的要求。在總重量要求這塊，一般貨物總重含集裝箱一般是32.5噸，是國際通用標準，集裝箱的尺寸，列了很多數(shù)據(jù)，在物流集裝箱里面有幾個標準尺寸，一個是20英尺40英尺，45英尺以及53英尺，上面的數(shù)據(jù)是從20英尺到50英尺的尺寸的要求，最大的長度可以做到16.154米，最寬的寬度可以做到2.6米寬，最高的高度可以做到3.06米，現(xiàn)在的物流只要你的寬度和長度滿足這幾個尺寸，高度上有一些可調(diào)空間，最終取決于海運到陸運兩端的一些具體的路徑要求。
下面我給大家分享的是集裝箱的仿佛設計，這兩個集裝箱已經(jīng)爛的不成樣子了，正常的集裝箱的油漆是120個um左右。正常集裝箱都要2年、3年，最多超過5年，一定要維護一次，否則的話它的油漆就會破損。如果安全的話形成點蝕，慢慢的就會很厲害。尤其是腐蝕條件很惡劣的，高濕、高鹽分的話，集裝箱的維護還是很重要的。所以從這個角度我想重點給大家分享一下集裝箱的防腐設計這一塊，在ISO12944的明確規(guī)定，防腐等級分C1、C1、C3、C4、C5、C6六個等級的分類。我們常規(guī)的一般做到C4級，它每平方米的腐蝕損失量是400克到650克。這個級別像海船、船廠，近海地區(qū)是達到這個腐蝕的級別。針對不高于這個級別的，我們做了一個設計總結(jié)，從起初我們要做好設計防腐，從幾個方面，第一個要從結(jié)構(gòu)方面做好設計防腐，我們認為在方案上要增加防腐介質(zhì)抵達保護體的途徑，比如增加過渡區(qū)，防止直接腐蝕到電芯。第二個要設計腐蝕介質(zhì)的濾除系統(tǒng)，比如除鹽霧，凈化或者降低鹽霧含量。
第三個是材料的選擇，在材料選擇這塊有幾個方面，一方面就是本身鋼材的選擇，我們還是傾向于Corten的耐候鋼，因為比普通的碳鋼它的耐候性能要提升2到8倍，而且涂裝性能也很好。同時使用抗腐蝕的噴涂，以及防紫外線的油漆防護工藝。此外還要針對特定的環(huán)境，選擇耐腐蝕的一些材質(zhì)的零件，包括鎖桿、膠條、百葉窗等等。在工藝控制上有三個方面，一個是提高抗腐蝕的噴涂工藝，我們目前做的是三層的噴涂方案，360um的油漆，可以在15年質(zhì)保。同時在前期的預處理一定要按照國際油漆標準嚴格執(zhí)行。另外在焊接的時候一定要嚴格注意，能夠采用自動化的進行自動化焊接，因為人工焊接的時候會產(chǎn)生很小的微孔，這個可能成為未來腐蝕的一個潛在危險點。
最后建議大家定期維護，定期巡檢，按時維護。
針對集裝箱制造這個環(huán)節(jié)，大家可以看到大概分6個主要工藝流程，第一個是原材料的預處理，進行零件制造，裝配，裝配完之后進行二次打砂，對焊道進行處理，然后再進行油漆的噴涂，然后進行輔件的安裝，最后檢驗。這里面有兩個關(guān)鍵點，第一個一定要做到SA2.5的打砂標準，它可以把鋼材表面的油脂、污垢、氧化批等等清除掉。第二個在焊接之后，由于焊接的影響，焊道會有一些氧化和污染，在這個位置要進行二次的處理，處理完之后才能進行尤其噴涂，根據(jù)尤其的施工工藝嚴格按照溫控標準進行施工工藝。大家可以看到左下角的第一張照片，因為油漆施工工藝不合格，導致的在溫度70度左右的情況下，集裝箱的頂板油漆全部成片脫落，這個是在集裝箱交付兩年的案例。
下面是關(guān)于溫控設備與材料方面，針對這個我們有一個建議，大家還是根據(jù)設備的發(fā)熱量，選擇設計理論，我們是按照熱仿真設計，選擇CFD穩(wěn)態(tài)方法，湍流模型進行仿真模擬，根據(jù)空間設備的放熱量，去設計選擇冷卻系統(tǒng)，一般水冷系統(tǒng)用在數(shù)據(jù)中心，針對儲能最多也就選擇精密空調(diào)。一般選擇合適的保溫層，我們常規(guī)選擇的是巖棉或者聚氨酯夾芯板，主要是成本方面。內(nèi)部和外部都可以對巖棉進行涂層處理，這樣的話可以取得更好的保溫效果。
在集裝箱的裝卸與維護方面，這是我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的一些案例，這種吊裝的模式非常容易導致集裝箱頂梁的位置，形成局部的過載，過載之后容易變形，尤其在裝滿貨物之后，所以我們一般建議集裝箱頂部的吊具垂直起吊，如果做不到的話，作用線不能與水平面的夾角不能小于46度，同時吊起的速度不能超過2倍的重力加速度，最好是利用集裝箱的吊具起吊，如果有雙面吊，正面吊，碼頭吊當然是最好的操作。
下面是集裝箱的裝卸與維護，集裝箱裝滿貨物都有幾十噸，在滿足海運標準的情況下，建議大家運輸?shù)臅r候最好放在甲板的下方，這樣比較牢固一些。同時在運輸過程中，一定要做好相關(guān)的物流方面的準備，因為集裝箱在運輸過程中很難免有磕磕碰碰，在達到目的地的時候一定要對油漆防護進行二次處理，避免有些地方油漆碰壞了之后，時間長形成了點蝕，慢慢慢慢就會腐蝕掉。
在維護方面，針對集裝箱油漆，我們建議根據(jù)具體環(huán)境不一樣，一般箱外油漆是三個月或者一年維護一次，內(nèi)部是一年要維護一次，看看有沒有什么大的問題。
在配件方面，主要看一些箱體設計的配件，密封膠條、百葉窗、防塵棉等等的配件維護。
以上是我的內(nèi)容，如果有什么問題歡迎大家批評指正，謝謝。
主持人：接下來有請深圳普瑞賽思檢測技術(shù)有限公司首席技術(shù)官朱靜博士，跟大家分享《固定式儲能系統(tǒng)國際認證一站式解決方案》的內(nèi)容。
朱靜：大家下午好，我是來自深圳普瑞賽思檢測技術(shù)有限公司的朱靜，非常高興今天能有機會在這里和各位同仁共同探討《固定式儲能系統(tǒng)認證的一站式解決方案》，我昨天看到現(xiàn)場各位同仁里有一些同事可能是做業(yè)務，和市場開拓的，所以我昨天晚上已經(jīng)把我的簡報做了一些調(diào)整，原本是側(cè)重在電池安全的分析上，今天我更多的內(nèi)容是側(cè)重在儲能系統(tǒng)的整體滿足世界各國認證要求的解決方案上。
首先我來簡單的介紹一下普瑞賽思，普瑞賽思成立于2013年4月份，我們在2015年投入了八千萬建立了一個動力電池測試中心，目前這個動力電池測試中心實際使用面積是一萬五千平方米，主要做電芯、電池模組、電池系統(tǒng)以及BMS和充電機的檢測和評價的工作。
這個是我們實驗室的一些服務內(nèi)容，在材料分析上我們不僅僅做電池的基本材料的分析，還利用這些分析的手段做一些電池失效的分析，包括它的安全失效和循環(huán)壽命使用壽命的失效。其次就是做電芯，模組級別的性能、可靠性和安全的測試。
另外一部分是做動力電池系統(tǒng)級別的安全的評價和一些方針，例如大家現(xiàn)在比較關(guān)注的熱時空擴展和熱時空蔓延的測試，以及BMS的評價和評測，包括BMS可靠性的檢測，在這部分充電樁和電池的火災分析這是我們實驗室的一個重頭的部分，我們借助一些實際實驗的數(shù)據(jù)擬合，搜集了電池在以及火災蔓延的控制，建立了一些電池包括生產(chǎn)和倉儲過程，以及實驗過程，實際應用場景的消防控制的理念。
另外一個我們實驗室的一部分服務內(nèi)容就是在儲能電池盒儲能系統(tǒng)上，這部分主要是配合我們國內(nèi)的電池公司和儲能系統(tǒng)集成的制造商，幫助大家的產(chǎn)品走向國際市場，主要應用包括光儲充一體的儲能系統(tǒng)、軌道交通以及分布式的儲能系統(tǒng)。
那么這個是我們實驗室，在儲能方面經(jīng)常為大家提供的服務，就包括去歐洲我們的儲能電池要做的認證，有一些標準都給大家列出來，還有去往北美的UL164和UL1973的認證，另外一部分就是我們電池的運輸安全的檢測和評價，還有就是BMS的功能安全的評價，這是我們服務的內(nèi)容。下面我就開始我今天報告的主要部分，今天的報告分為三個部分，第一部分跟大家簡單的分享一下，固定式儲能系統(tǒng)市場的情況，第二部分是固定式儲能系統(tǒng)認證標準，第三部分集中在儲能電池系統(tǒng)測試和測試的基本條件。
我們都知道在近幾年的固定式儲能系統(tǒng)在智能電網(wǎng)、新能源發(fā)電，以及家用分布式儲能系統(tǒng)上，和微電網(wǎng)方面發(fā)揮著越來越重要的作用。儲能系統(tǒng)的迅速發(fā)展也推動了我們儲能電池的市場活躍，我們來看一下，另外一個是儲能系統(tǒng)的應用，還有針對新能源車市場的迅速發(fā)展，來推動光儲充一體的，為新能源車提供充電的裝置。
另外就是輕型軌道交通用的儲能系統(tǒng)。
接下來的話題就是鋰離子電池的梯次利用，這個就是因為新能源車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，也推動了電池的梯次利用，現(xiàn)在比較多了解到的梯次利用是用在通訊基站的通訊系統(tǒng)上，鐵塔集團有做動力電池的梯次利用，但是目前來說這個梯次利用還處于研發(fā)的階段，首先目前動力電池的電池系統(tǒng)并不是完全的統(tǒng)一，而且現(xiàn)在的電池，大家在做設計的時候，考慮后續(xù)的電池模組的拆解以及電池在實際使用過程當中的一致性，和動力電池退役以后殘值的評估還處于初級研發(fā)的階段，這也是我們做電池的技術(shù)人員需要共同和研究的一些課題。
來自美國電力科學院的一份報道，從2010年到2020年是我們儲能電池系統(tǒng)在研發(fā)和發(fā)展的階段，2020年以后會進入儲能市場的迅速爆發(fā)的時期。目前大部分的儲能市場還都依賴于世界各國，包括我們中國在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)政策的推動上，政府給予了很多補貼，下面我們看到就是2016年到2020年，預計的全球的電網(wǎng)儲能市場，年增長率平均大概是37%左右，預計到2022年儲能市場會達到68.1億美金，這一個非常龐大的市場。主要活躍的幾個儲能市場也是目前大家客戶比較關(guān)注的。包括北美的市場，日本的市場，德國和澳洲的市場。其實大家目前來說，我們的儲能產(chǎn)品走向各國的時候也重點關(guān)注各國的產(chǎn)業(yè)資金支持項目，比如說美國紐約他有減負計劃，要求對每一項減負計劃要減少用量，對于儲能電池也給予一定的資金補貼。另外就是日本，面向日本市場大家比較關(guān)注的是，有些客戶也在問我們你們是不是做JET的認證啊，這些都是為了大家去申請日本市場的補貼，想拿到日本市場儲能的，基鋰離子電池的儲能市場的補貼。德國市場主要是德國聯(lián)邦經(jīng)濟委員會對于光伏儲能系統(tǒng)，也就是光伏加儲能在一起的分布式的儲能系統(tǒng)，可以得到接近30%的建筑投入的經(jīng)濟補償。在澳洲市場也是近幾年非?；钴S的，主要推動家用分布式的儲能系統(tǒng)，澳洲政府也對家庭給予5年的政府的資金的支持。
接下來就是我們最大的市場，不管是電動汽車市場還是儲能市場，中國大陸都是最大的市場，在十三五的規(guī)劃當中重點發(fā)展的也是可再生能源的發(fā)儲電系統(tǒng)。我們看到統(tǒng)計的數(shù)字，2016年年末，中國的光伏發(fā)電新增裝機容量達到34.54GW其中地面電站是30.3GW分布式電廠4.24GW。重點發(fā)展的就是智能電網(wǎng)，可再生能源發(fā)電，以及大規(guī)模儲能技術(shù)的發(fā)展，這都是十三五儲能市場發(fā)展的一些熱點話題和熱點的方向。
接下來來看一下固定式儲能系統(tǒng)認證的一些相關(guān)知識。目前化學儲能電源像鈉硫電池，鉛酸電池、鋰離子電池，一個釩流電池，這些都是非常常見的儲能系統(tǒng)。昨天我又聽到陳普教授在說，目前的鋰離子電池在儲能領域里面是非常廣泛應用的，但是陳普教授給了一個非常恰當?shù)谋扔?，他說一面是天使，一面是魔鬼，鋰離子電池具有它本身的優(yōu)勢，首先它的能量密度很高，循環(huán)壽命比較高，但是鋰離子電池有著它致命的缺陷，就是因為它是有機電解液來填充的，因此電池存在著一定的安全性的隱患。這一點也是我們要重點關(guān)注的，不僅是在儲能電池上，還有新能源車方面，我們也聽到了無數(shù)次的鋰離子電池出現(xiàn)起火核爆炸的情況。
現(xiàn)在談到鋰離子電池，幾乎所有人都不敢承運鋰離子電池，這些也是因為鋰離子電池本身的特性，導致它存在一定的安全風險，因此我們在做儲能系統(tǒng)和儲能電池的時候，也要關(guān)注一些安全標準的要求，讓您的產(chǎn)品去滿足世界各國的準入門檻的要求。
下面我們來看一下，這個是我們儲能系統(tǒng)，基本包括幾個部分，最危險的就是這個部分，一個是高壓系統(tǒng)部分，一個是電池模組真正的儲能裝置部分，還有一部分就是控制單元部分，還有電池的冷卻系統(tǒng)部分，一個整個儲能系統(tǒng)的外殼部分，這是我們基本的結(jié)構(gòu)圖。這個是我們比較常見的大型的集裝箱式儲能系統(tǒng)，包括整個集裝箱的貨柜，或者寶貴的尺寸、結(jié)構(gòu)要求還有防腐、承重的要求，還有核心的部分，電池這塊，以及逆變器或者叫PCS部分，還有一些輔助的部件，包括配電柜，開關(guān)柜，還有空調(diào)系統(tǒng)以及消防系統(tǒng)。我們整個儲能系統(tǒng)，當你出口的時候，一定要讓整個系統(tǒng)去滿足世界各國的要求。首先我們要考慮包括哪幾部分，這是最基本的要求，你要考慮電氣安全的問題，除了關(guān)注逆變器和能量變換器以外，就是電池盒電池充電器這部分的安全，還要考慮既然你有BMS，既然你有逆變器，你還要考慮它是不是功能安全，今天王教授也在上面說這個小小的激光筆出現(xiàn)了錯誤，只要是電子電器的產(chǎn)生，有電路的元器件就有一定的失效概率，所以大家也要考慮功能安全的作用。
另外一部分比較重要的是EMC我們做電池的很少關(guān)注EMC，因此通常我們在給大家提供的服務也會建議說先做一個EMC的測試，避免所有的測試都通過了，最后EMC沒過，再去整改，這種成本就會比較高了。
另外我們也關(guān)注整個系統(tǒng)當中所有零部件的安全性，比如電池系統(tǒng)的性能、安全性，還有高壓線束滿足哪些要求，還有空調(diào)系統(tǒng)、變壓器、配電柜以及照明需要基本滿足哪些，讓您整體合規(guī)，最起碼滿足各國市場準入的要求。
我們比較熱門的幾個市場，第一歐洲市場和北美市場，這也是比較嚴格要求的，今天跟大家分享一下，含有逆變器的系統(tǒng)要去歐洲市場要關(guān)注什么之您的核心部件，就是PCS部分，如果是接入電力，符合的就是62477—1的要求，它是儲能系統(tǒng)用的，以及設備安全的通用要求。如果我的逆變器需要有光伏接我們要關(guān)注的就是IEC的62109，同樣是逆變器，標準不太一樣。我們還要關(guān)注電池模組和電池系統(tǒng)，它是我們儲能系統(tǒng)當中的核心部件，要滿足電池系統(tǒng)的安全性，以及它的運輸安全，無論你去往世界哪一個角落，你的電池是一定要運輸?shù)模@一定是大家一定要非常關(guān)注的，除非你說我用卡車一直拖著它在路上跑，這個可能不太現(xiàn)實。
另外一方面是配電柜和開關(guān)柜，如果我做的是家用分布式的比較簡單，無非就是逆變器加上電池這部分就滿足要求了。如果我做的是一個大型的集裝箱式的儲能系統(tǒng)，除了逆變器、PCS、電池之外還要考慮配電柜、開關(guān)柜、空調(diào)相關(guān)的要求，首先配電柜要符合低壓開關(guān)的相關(guān)標準要求，就是IEC的61439—1，這是歐洲要求的，還有開關(guān)柜要符合62271—1的標準要求?？照{(diào)目前大家采用的都是家用空調(diào)比較多，所以說在儲能系統(tǒng)上這個空調(diào)是要符合家用電器的相關(guān)要求，它沒有特殊的工業(yè)要求。
另外大家比較關(guān)注的是你的EMC這個EMC我們是在工業(yè)場景去應用的，那就符合IEC61000—6—2和—6—4的組合。如果是家用的就符合61000—6—1和—6—3的組合。
如果您是去往歐洲的市場，電池主要是安全要符合IEC62619的相關(guān)要求。性能部分是符合62620的要求。另外一部分就是非常重要的，UN38.3，這個已經(jīng)發(fā)行到第六版，從2017年的1月1號開始正式實施第六版的相關(guān)要求。除此以外我們電池的BMS還要符合功能安全的要求，如果去往歐洲有一個比較簡化的，就是IEC61730這是最基本的要求，或者說整個電池的BMS就符合IEC61508，這是比較復雜和完整的可靠性驗證的一個功能性評估，這樣你的電池BMS也是滿足要求的了。
還有一個比較活躍的是北美的市場，北美的標準和歐洲是不太一樣的，如果是分布式應用的儲能系統(tǒng)要關(guān)注的是UL9540，它是儲能系統(tǒng)以及儲能設備用的安全標準的要求。
另外還要關(guān)注UL1741或者CSA107.1，它主要是針對分布式電源逆變器、變流器、控制其標準要求。還要關(guān)注IEEE1547，主要是微網(wǎng)分布式的電源標準要求。這是對我們系統(tǒng)級別。我們的電池仍然是要符合BMS的相關(guān)要求。如果是針對大型的集裝箱式的儲能系統(tǒng)，您全部的零部件，也就是PCS、空調(diào)滿足了相關(guān)的家用電器的要求之后，您看一下整個系統(tǒng)要進行一個結(jié)構(gòu)的檢查，就是確認整個系統(tǒng)各個零部件安全的基礎之上，要確認整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是符合相關(guān)要求的。
去往北美的儲能電池，就要符合UL的相關(guān)標準要求了，對其中您所使用的電池電芯是要符合UL1642的要求，整個電池系統(tǒng)是要符合UL1973，除此以外還要對電池的BMS進行功能安全評估，就是要符合UL1998的要求，，相對于EIC19730復雜了很多，或者是符合IEC61508的要求，評估了電池BMS的功能安全。
在2016年的時候比較熱門，很多人問說你們是不是做KIT的認證，其實KIT不是一個認證，它是根據(jù)你所做的標準以后，形成了一個自我的打分，要求打分在110分以上，這個產(chǎn)品表明是符合KIT的要求，把它拆解成更細節(jié)的部分，KIT是說整個儲能系統(tǒng)經(jīng)過了IEC62619的測試，UN38.3的測試，以及EN50272—2的要求，你就可以去對你整個的儲能系統(tǒng)進行一個自我的打分。
接下來看一下對于儲能電池部分，在這些標準當中我們重點應該關(guān)注哪些的測試。這是我們儲能電池基本的結(jié)構(gòu)圖，儲能電池系統(tǒng)通常是包括電芯，有很多電芯組成電池模組，然后再加上一些傳感器，加上電池的管理系統(tǒng)，以及整個電池的外殼，構(gòu)成一個電池系統(tǒng)。通常我們這個電池系統(tǒng)大家在做測試的時候，你說我這個電池100多個千瓦時，我是拿它來做一個測試樣品，測試單元嗎？這樣沒有必要。通常情況下我們所有的測試是可以在子系統(tǒng)上完成，也就是說你的BMS能夠管理到這個系統(tǒng)就OK，我們可以拿它來作為被測試的單元，來替代整個系統(tǒng)的安全性。
這個是我們在儲能電池上關(guān)注的基本的參數(shù)，首先關(guān)注電池的一致性，循環(huán)壽命，這些就是電芯的一致性，特別是動態(tài)一致性決定了整個電池的壽命，還有BMS的管理精度，SOC的管理是不是真實有效的，即使我符合的標準要求，在全生命使用過程當中的時候，我們SOC的管理如果進行定期修整，這些都是影響電池安全性的很重要的因素，還有一些就是對于溫度的監(jiān)控，電池系統(tǒng)當中的各個位置的溫度是不是夠均勻，這樣是影響電池的循環(huán)壽命，更重要的影響電池的整體安全性，還有BMS的過充、過放、過溫、過流、短路保護，常出現(xiàn)的保護或者異常的點。
接下來就是接地還有絕緣的性質(zhì)的要求。
電池管理系統(tǒng)通常是要保護電池處于相對柔和的狀態(tài)，也就是讓我們每個電芯處于一個合理的電壓、電流和溫度的范圍內(nèi)去進行一個正常的工作，維持它相對柔和。因為最終起火釋放能量的一定是電芯，但是我們要讓這個電芯處于一個不被觸發(fā)和不被引發(fā)的狀態(tài)，通常我們都要設計BMS要保護電池不被過充，不會出現(xiàn)高壓的失效，不會出現(xiàn)過放，過熱，以及短路的狀況。因此我們所有的測試無非就是評價電池管理系統(tǒng)的保護功能。
上面是電芯的基本測試，電芯的基本測試無非就是我們常見的過充、過方、短路，以及電芯處于重沖擊或者跌落的情況下，大家說我在關(guān)注這些測試的時候，我應該怎么調(diào)整和整改？我們有SID，在單電芯的時候它處于短路保護，它可以很順利的動作。當我把這個保護的機制轉(zhuǎn)移到整個系統(tǒng)當中的時候，短路斷開的那一瞬間的拉弧應該如何有效的控制，它有可能就是引發(fā)這個電池整個系統(tǒng)出現(xiàn)失控的一個很關(guān)鍵的因素，因為我們也嘗試過不同組織情況下去做電池模組和電池系統(tǒng)的短路測試。這些我們應該如何的去設置有效的保護參數(shù)。
電芯一般情況下是不會處于過充的狀態(tài)，因為一般都是兩級以上的保護裝置，電池芯本身可以不具備防過充的能力。
接下來我們看更重要的一部分，也是更復雜的一部分測試，大部分都是壓在整個系統(tǒng)上，因為不管你電池芯做成了什么樣，你最終是要保證整個電池系統(tǒng)的安全，我們電池系統(tǒng)通常關(guān)注的這項測試就是熱失控蔓延或者熱失控擴展測試，這是是在電動汽車上非常多的要求的?，F(xiàn)在這個測試方法是可以用電芯的強制內(nèi)部短路來替代，它實際上是在模擬的是你一顆電芯如果出現(xiàn)異常的情況，會不會把整個電池系統(tǒng)或者電池模組引燃。我們一般是采用慢速針刺的方式，或者用過充的方式，把其中一顆電芯引燃，看整個失控蔓延的速度。大家更希望我這個電池不出現(xiàn)這種蔓延的情況是最好的。假如說我的電池出現(xiàn)過充過流，短路這種情況都是可以通過外部BMS的保護去終止它的，但是如果電池從內(nèi)部出現(xiàn)短路，你是沒有辦法從外部去停掉它的。
還有一部分是對BMS的保護功能的考核，對過壓的考核，過流保護的考核和過熱的考核，這些大家說，舉個例子過熱保護的測試，我是不是可以把我的單元房到溫箱里面去，看一下這個電池動作不動作，就證明這個電池是安全的嗎？這樣做是不可以的，一定要把電池系統(tǒng)放入到溫箱當中去。舉個例子，我宣稱我的電池使用溫度是60度，我把我的電池樣品放在60度的溫箱當中，可是當我在大電流充放電的時候，這個電池還是有一個溫升的，這樣會導致整個電池系統(tǒng)的溫度會升高，這種情況下看我們BMS是不是會切斷電池的充電，包括電池處于一個安全的狀態(tài)。
另外我們這個儲能系統(tǒng)還要關(guān)注不均衡的充電，當然大家電池一致性的時候這是一個最好的狀態(tài)，最可怕的就是有的已經(jīng)充滿電了，有的電池還處于非常低荷的狀態(tài)下，我曾經(jīng)有做過電池的模組，經(jīng)過長期的壽命循環(huán)，最終這個電池再循環(huán)到300多次的時候出現(xiàn)起火的情況。當我們?nèi)プ坊卦紨?shù)據(jù)的時候會發(fā)現(xiàn)，有部分的電池芯處于長期被輕幅度過充的狀態(tài)，導致了整個電池組的時空。還有像我們過壓的保護，不僅僅是保護整個系統(tǒng)的總電壓不被過充，還要保證其中每一顆的電芯或者每一個模組都處于一個正常的狀態(tài)。一組是測試總電壓不被過充，另外一個是測試兩端的電壓不被過充。
特別是一些靠海邊應用的，大家更多的去關(guān)注鹽霧的測試，包括集裝箱是不是符合防腐，特別是我們的一些接插件，如果接插件的配合都不好，很容易導致鹽霧出現(xiàn)失敗，因為鹽的結(jié)晶會引發(fā)傳感器的短路，這是我們常出現(xiàn)的失敗的情況。
非常感謝各位的聆聽，謝謝。
主持人：接下來有請國網(wǎng)冀北電力有限公司電力科學研究院高級工程師李娜，她的演講題目是《大容量電力儲能狀態(tài)評估及涉網(wǎng)性能檢測技術(shù)》。
李娜：大家下午好。我們這個單位原來是叫華北電力科學研究院，今天很高興能有這樣一個機會，讓大家認識我們。
我的匯報分為四個部分，第一是國家風光儲示范電站工程概況的介紹，因為我們這個冀北電力公司所處的三北地區(qū)，主要是風電比較多，另外還建有國家風光儲示范電站這個工程，我們這個儲能專業(yè)也是隨著這個工程的建設，逐步培育起來的。
接下來是我們這些年來對儲能系統(tǒng)狀態(tài)評估技術(shù)研究成果，還有涉網(wǎng)性能檢測技術(shù)研究成果，最后給大家介紹冀北電科院新能源所的相關(guān)業(yè)務。首先給大家介紹一下風光儲示范電站的工程概況，它的地理位置是坐落于張家口市張北縣境內(nèi)，一期建設風電100兆瓦，光伏40兆瓦，儲能20兆瓦，并配套建設一座220千伏的智能變電站，二期建設風電400兆瓦，光伏60兆瓦，儲能50兆瓦，這個是在規(guī)劃當中。風光儲新能源工程建成投運以來，在破解大規(guī)模新能源消納難題方面，以及大容量儲能在新能源電站的應用技術(shù)方面，起到了引領示范的作用。
下面給大家重點介紹一下風光儲示范電站的儲備系統(tǒng)，目前這個工程已經(jīng)開展了6類電化學儲能技術(shù)的運行研究以及實證評價，其中包括鋰電池儲能系統(tǒng)是14兆瓦，63兆瓦時，這個是涵蓋了4個鋰電池廠家。液流電池是2兆瓦、8兆瓦時，鉛酸電池儲能系統(tǒng)是2兆瓦時、2兆瓦時，這個也是涵蓋了兩個廠家。超級電容儲能系統(tǒng)是1兆瓦，鈦酸鋰電池儲能系統(tǒng)是1兆瓦，0.5兆瓦時。
我們作為一個省級電科院，我們對對風光儲進行了定期的測試，這是列出的是我們對風光儲示范電站儲能系統(tǒng)某次測試的結(jié)果，它實現(xiàn)了30多萬節(jié)電池的集成應用，能量轉(zhuǎn)換效率達到了92%，響應速度小于900毫秒，整體出力偏差小于1.5%，而且它設計的組態(tài)方式就是風、光、儲的出力疊加的方式達到了7種，發(fā)揮了儲能系統(tǒng)損失充放電的特性，可以迅速的調(diào)節(jié)風光的出力波動，輸出功率波動小于5%/10分鐘，發(fā)電計劃的跟蹤偏差小于3%，基本達到了常規(guī)電源的水平，我們也在這邊列舉了一些國外的先進水平，相比之下風光儲示范電站儲能性能還是比較優(yōu)秀的。
針對狀態(tài)評估的指標我們也做了一些評價，這是風光儲的風電分系統(tǒng)，光伏分系統(tǒng)和電池儲能系統(tǒng)的一些狀態(tài)評估指標，從儲能系統(tǒng)來看，可用容量達到91.5%，組間一致性偏差小于8%，也是處于領先的水平。
隨著梯次利用電池的發(fā)展，目前國網(wǎng)公司從2011年開始，就開始布局梯次利用電池相關(guān)的研究，這邊的表格里面列的是從2013年到2015年3個百千瓦級梯次利用電池儲能系統(tǒng)小的示范系統(tǒng)。隨著2016年國網(wǎng)公司有一個青島薛家島充換電站，它今年達到退役條件的電池有18兆瓦時，因此在這樣一個契機下，國網(wǎng)公司確定將薛家島退役的這批電池，應用于風光儲示范電站的二期建設，但是它是分批次建設，這一批次預計建設9兆瓦時。
我們作為技術(shù)服務單位，為了先期探索梯次利用電池儲能系統(tǒng)的工程化技術(shù)路線，也是在今年建設了1.2兆瓦時的梯次利用電池儲能系統(tǒng)，作為一個先期探索的實驗系統(tǒng)，已經(jīng)在風光儲示范電站投運，這是現(xiàn)場的照片，我們對它進行了一些跟蹤測試，表明它的性能是可以適用于電力儲能應用的。
以上是風光儲示范電站的工程概況。
下面給大家分享一下儲能系統(tǒng)狀態(tài)評估技術(shù)的研究成果。這是一個狀態(tài)評估的方法框架，首先我們考慮的是對于整個儲能系統(tǒng)，從可靠性和發(fā)電性能的雙重緯度指標下，去評價它的整體性能，如果整體性能出現(xiàn)問題的時候，再采用逐層評級的方法，去評估各個電池簇的狀態(tài)評估。評估指標我們依據(jù)電池的類型不同，給它設計了不同的指標，這里列舉的是鋰電池儲能系統(tǒng)的一些評估指標。為了實現(xiàn)儲能系統(tǒng)的現(xiàn)場評估，我們也研發(fā)了現(xiàn)場檢測裝置。
在風光儲示范電站我們建立了基于可靠性核發(fā)電性能雙重指標緯度的設備狀態(tài)評估體系，在儲能系統(tǒng)方面，使用可電量指標表征發(fā)電能力，使用設備故障頻次指標表征可靠性。當這兩個指標出現(xiàn)問題的時候，我們會接著往下面去評估。
針對不同的電池類型，我們設計出了不同的狀態(tài)評估體系，研制了移動式儲能系統(tǒng)檢測和缺陷診斷系統(tǒng)，使用我們這一整套的方法，可以使儲能單元的可用容量大幅提高，最主要的是它可以大大的節(jié)省維護的時間和人力成本。
這個圖是我們設備的照片，我們研發(fā)的這個設備特別的適合風光儲示范電站多類型、多廠家的應用場合，兼容多種通訊協(xié)議，并且能夠自定義充放電的流程，結(jié)果也可以溯源，是很適合在電站里進行性能評估和檢測的，這個是我們早期研制的設備，目前我們已經(jīng)針對梯次利用電池儲能系統(tǒng)，開發(fā)了第二代的現(xiàn)場診斷裝置。
這是我們在風光儲示范電站的狀態(tài)評估應用案例，對風光儲電站C001單元的某一臺變流器進行現(xiàn)場測試之后，發(fā)現(xiàn)它可用容量為標稱容量的65%，從狀態(tài)評估指標上來看，電壓一致性比較差。針對現(xiàn)場檢測的需求，我們也不是單純的去給它做充放查找它的異常單體，而是為了節(jié)省時間設計了一組實驗工況，能夠在短時間內(nèi)獲取電池的剩余容量、能量，一致性參數(shù)、功率性能、還有內(nèi)阻性能等等，所有這些狀態(tài)評估指標和維護用的參數(shù)。通過我們對一組實驗之后，就可以定位系統(tǒng)里面所有的異常單體，讓維護人員對異常單體進行補件或者更換備品之后，可用容量提升至標稱容量的92%，而且電壓一致性明顯好轉(zhuǎn)。
上面是我們針對常規(guī)鋰電池的評估，針對梯次利用電池，我們是基于我們在實驗室里面對梯次利用電池長期的研究，去讓它循環(huán)，去看它每一個狀態(tài)評估參數(shù)的變化程度。去挑選了我們這一批次的梯次利用電池狀態(tài)評估的敏感參數(shù)，設計到我們現(xiàn)場診斷裝置里面，并且針對梯次利用電池儲能電站要進行電池之間橫向?qū)Ρ鹊男枨螅约斑@次實驗和上次實驗歷史值縱向?qū)Ρ鹊男枨?，我們把這個設備里面新增了數(shù)據(jù)分析的功能，可以指導梯次利用電站的維護和檢修。
我們這套狀態(tài)評估體系，不僅包含儲能系統(tǒng)，而且風電廠、光伏電站的狀態(tài)評估和發(fā)電性能的提升以及缺陷的診斷，都有一個很好的應用，從2012年開始研究，2013年已經(jīng)把軟件輔助決策系統(tǒng)部署在風光儲示范電站，到目前為止這里列舉了一些我們完成的業(yè)績，也是大大提升了風光儲示范電站的發(fā)電性能。
下面說一下我們主要的業(yè)務方向，涉網(wǎng)性能的檢測。作為電科院我們常規(guī)開展的儲能系統(tǒng)的相關(guān)實驗，一個是整體性能的實驗，包括儲能電站及的效率或者是處理性能，以及出力相關(guān)的相關(guān)測試，另外是并網(wǎng)性能測試，包括功率類的，保護能力，電能質(zhì)量，連續(xù)運行能力等等，另外是業(yè)主比較關(guān)心的電池系統(tǒng)的狀態(tài)評估指標，包括充放電能量，能量效率，還有一致性，SOC估算準確度等等這些性能。
目前我們所已經(jīng)取得認證的參數(shù)，在并網(wǎng)檢測方面，時間類的有充放電響應時間，充放電調(diào)節(jié)時間，充放電轉(zhuǎn)換時間，功率類的有功的控制，無功的控制，有功無功組合、過載等等這些功率類的測試，還有效率實驗，電能質(zhì)量，充放電能量的測試，還有能量效率這八項參數(shù)現(xiàn)在已經(jīng)獲得了認可。
這里列舉的是我們一些檢測的業(yè)績，從2014年開始，我們對國內(nèi)的大約20家的先進儲能示范系統(tǒng)做了獨立的第三方性能驗收和評價，給他們出具了比較權(quán)威的報告。另外我們也長期跟蹤了風光儲示范電站的9臺磷酸鐵鋰電池、2臺新型鉛酸電池，1臺鈦酸鋰電池、4臺液流電池的電池系統(tǒng)性能驗收及儲能單元并網(wǎng)驗收，這些都是我們的檢測業(yè)績。
除了涉網(wǎng)性能以外，我們還擁有風光儲聯(lián)合發(fā)電運行技術(shù)實驗室，與儲能相關(guān)的是包括檢測平臺，常規(guī)的電池實驗我們都可以做。電池級、模組級還有循環(huán)性能測試等等都是符合標準要求的。另外比較有特色的是，我們擁有基于RTLAB的儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)半實物仿真平臺，深入開展電力儲能在新能源電站、高壓輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)等不同應用場景下的容量配置及運行控制技術(shù)。
這個是我們在實驗室里面，近期做的一個薛家島充換電站電池模組的實驗，右邊這個圖是我們把里面比較優(yōu)秀的單體和比較差的單體拿出來，比較它各個性能是如何變化的。
下面給大家介紹一下我們冀北電科院新能源所的業(yè)務。從專業(yè)的重點研究方向來說，我們是分為三個組，一個是并網(wǎng)組，風電組還有儲能及太陽能發(fā)電組。并網(wǎng)組也是電科院的主要業(yè)務，它主要研究的問題就是電力電子化，電力系統(tǒng)新型穩(wěn)定問題分析語控制，大規(guī)模新能源運行特性評價、大規(guī)模新能源集群控制及調(diào)度，新能源接入柔性直流電網(wǎng)適應性、大規(guī)模新能源并網(wǎng)消納機市場政策等方面的研究。
風電組主要開展的是場站機組的并網(wǎng)控制及檢測，還有維護、精益化運行維護等業(yè)務。儲能和太陽能組也是光伏并網(wǎng)控制技術(shù)及檢測，還有光伏電站的故障診斷，還有并網(wǎng)驗收這些都可以做。儲能系統(tǒng)剛才給大家介紹了，我們的主要業(yè)務也就是去做它的運行控制，故障診斷，運維這方面的業(yè)務。
從能力及業(yè)務方面，我們在電網(wǎng)側(cè)主要是有五大專業(yè)能力：第一、大規(guī)模新能源集群鼓掌機理分析及仿真驗證；第二、新能源運行特性分析語并網(wǎng)性能評價；第三、新能源發(fā)電實測建模與半實物仿真；第四、大規(guī)模新能源集群優(yōu)化調(diào)度控制；第五、新能源消納能力預測。
在發(fā)電側(cè)我們具備：第一、新能源設備/場站并網(wǎng)性能測試及性能提升；第二、新能源設備和電站性能測試、評估與性能提升；第三、第三方評估的能力；第四、電力儲能應用資訊及第三方檢測；第五、風光資源預測與評估服務；第六、提供新能源技術(shù)經(jīng)濟分析咨詢。
我們與風光儲示范電站之間我們?yōu)樗麄兲峁┤轿坏募夹g(shù)服務，生產(chǎn)方面我們?nèi)粘５尿炇諏嶒?、抽檢實驗，還有性能優(yōu)化，這些都是我們?nèi)粘５纳a(chǎn)工作。
科技方面我們每年都會聯(lián)合申報一些大型的科技項目，去解決風光儲示范電站生產(chǎn)實踐中遇到的問題。
目前我們正在開展的重點業(yè)務，在這里列了七條，和我們儲能相關(guān)的主要是虛擬同步機技術(shù)研究與示范工程的支撐，也是和風光儲示范電站的虛擬同步機工程相互支撐的研究方向。第三個是大規(guī)模動力電池梯次利用技術(shù)深化研究及運行示范，這個也是為風光儲示范電站正在建設的9兆瓦時梯次利用電站做配套的研究。第三就是大型風電廠智能運維關(guān)鍵技術(shù)研究及示范，這個也是我們開展的重點方向。
以上是我們冀北電科院的介紹，以及我們的分享，非常感謝大家，如果有任何需要交流的，歡迎與我們聯(lián)系，謝謝。
主持人：下面有請來自杭州高特新能源科技有限公司副總經(jīng)理謝建江，題目是《基于電池全生命周期應用的電池管理系統(tǒng)》，大家歡迎。
謝建江：謝謝大家。匯報的內(nèi)容大概包括四個部分：第一、全生命周期的應用；第二、電池標準模組的分布式BMS的設計事項；第三、滿足全壽命周期應用的主動均衡技術(shù)；第四、在梯次利用及分布式BMS案例的分享。
這個圖是一個比較理想的動力電池的全生命周期應用的效果圖，我們希望從動力電池到后備退役的電池到商業(yè)儲能，到高電壓、大電流的商業(yè)儲能到后備電源，甚至低電壓的商業(yè)儲能，最后到電池的回收，完成整個電池的生命周期。但是我們現(xiàn)在知道實際的情況并不理想。這個數(shù)據(jù)可能這兩天我們各個論壇都看到了這個數(shù)據(jù)。到2020年我們國家退役的電池達到十幾個GW，到2025年退役電池的總量達到100GW，這是一個非常龐大的數(shù)字。
面對這樣龐大的數(shù)字我們怎么辦？我們的地球只有一個，我們要合理利用我們的資源，所以現(xiàn)在大家都在提梯次利用。梯次利用我們這兩天的會上也交流了很多，到目前為止針對梯次利用的儲能技術(shù)或者梯次利用的相關(guān)政策，更加少，出臺的一些相關(guān)的政策，其實都是規(guī)范了一些梯次利用的標準，以及作為車廠，動力電池廠回收電池的主要責任落實，沒有具體的其他的一些政策。
包括剛才我們冀北院的也講了，目前梯次利用的技術(shù)仍然處于技術(shù)驗證和項目示范的階段。這個是我們公司實際做的一個基于磷酸鐵鋰電池的生命曲線，通過這個圖我們可以看到，整個磷酸鐵鋰電池的生命曲線相對線性還是非常好的。我們看到第一條紅線就是70%，這個時候電池從車上退下來，我們繼續(xù)做測試，當它容量達到30%的時候，它70%到30%之間這個衰減的曲線還是非常線性的。所以這個圖我們可以非常有信心的證明這一點，動力電池的退役電池，用在儲能上是非常有效跟可靠的。
這個電池也是一個三元鋰電池，因為它的曲線跳水特性，所以在后期的梯次利用上面有很嚴重的波動性。
我們現(xiàn)在對于動力電池的梯次利用 ，我們需要經(jīng)過以下幾個過程，第一我們需要將退役電池，或者將退役電池的PACK包從車上拆下來，第二我們要把PACK包拆解到單體，第三我們需要對單體進行篩選，或者對單體進行容量測試，第四我們要根據(jù)重新測試的電池數(shù)據(jù)重新重組，或者重新組成PACK，再到后面的梯次利用，從這四個過程來看，整個梯次利用的成本是非常高的?？赡茉谧囊灿须姵貜S的代表，大家現(xiàn)在也在討論這個問題
所以整個梯次利用的難點也呈現(xiàn)在我們面前，如何將動力電池整個PACK的拆解、重組包括性能的評估變的簡單可靠，如何讓整個儲能動力電池的梯次利用的商業(yè)模式和產(chǎn)業(yè)鏈能夠打通，所以我們需要在這些方面，尤其對電池的性能，以及對電池的PACK的重組、評估方面做大量的工作。
經(jīng)過這幾年高特在動力電池的大量研究基礎之上，我們提出來從BAM式的技術(shù)入手，去解決動力電池梯次利用的技術(shù)難題。第一部分我們通過模組級的電池管理系統(tǒng)，組成模組級的電池模組，然后有多個模組再組成一個電池PACK。第二部分，我們在動力電池初期利用的時候，預留主動均衡的接口，包括我們對已經(jīng)退役的電池增加主動均衡的模塊。
第三個，因為我們已經(jīng)在模組中集成了電池管理系統(tǒng)，這個電池管理系統(tǒng)我等下也會講，我們是一個分布式的電池管理系統(tǒng)，就是在二次拆解的時候，它只要拆解到整個模組，不需要拆解到每一個單體，這樣我們在進行動力電池梯次利用的過程當中，可以大量的減少我們拆解的成本，從而延續(xù)動力電池BMS的一些數(shù)據(jù)。
我們可以看這個圖，現(xiàn)在我們BMS的整個架構(gòu)，最下面是整個電池組，組成了一個PACK包，這個PACK包內(nèi)我們有若干個從控模塊，如果按照主從式的架構(gòu)，這個從控模塊我們要通過電池接入引線，引線到從控模塊上面，若干個從控模塊再向上一級的主控模塊進行數(shù)據(jù)通訊，所以在實際的PACK的成組過程當中，BMS的安裝包括BMS的線束安裝，其實占用了整個PACK工藝很大一部分的工序。
我們公司提出的BMS架構(gòu)，就是我們把電池的PACK分成若干個模組，這里我們把它分成了比如說四個單體或者六個單體或者八個單體作為一個單組，我們在每個模組里面集成了我們的分布式電池管理模塊，這樣做的好處是什么呢？地我們將從控模塊集成在我們電池模組以內(nèi)，采集線束固化在模組結(jié)構(gòu)中，省去了采集線束。讓從控模塊成為電池模組的一個構(gòu)件，在PACK的成組過程當中，整個線束一次完成，不需要再進行二次線束的連接。
第三個，我們把這個模組做成了一個單體的模塊化的BMS，我們在每個模組里面，因為我們有這個BMS，所以我們的BMS又跟一般的模塊化的BMS沒有CPU的有本質(zhì)的區(qū)別，我這個模塊的分布式的BMS有CPU我們記錄了整個動力電池在整個過程中的充放電次數(shù)，SOC衰減的數(shù)據(jù)，所以我們在進行梯次利用的時候，我們可以一次性將電池模組進行組合，我只要讀取一下各個模組實際的SOC的數(shù)值，按照不同的數(shù)值進行分類，很快的就可以進行二次的梯次利用。
這個圖比較形象的表示了原先上面一排，是接了一個電池管理系統(tǒng)，這個電池管理系統(tǒng)可能需要很多的線束，接到一個主控模塊，現(xiàn)在我們把上面一層接到一個主控模塊上的BMS打散成了4個分布式電池管理模塊，這4個分布式管理模塊，我們通過工藝的形式，直接安裝在整個電池模組之內(nèi)，當我二次利用的時候，或者我動力電池退役的時候，我直接讀取一下各個模組的SOC的情況，直接根據(jù)SOC的數(shù)值進行二次利用。這樣的話就避免了頻繁的拆解，以及頻繁的進行容量診定的工作。
這個是分布式電池管理系統(tǒng)的主控模塊，這個是電流傳感器模塊，我們整個分布式電池管理系統(tǒng)，有分布式電池管理模塊，加主控模塊，加雙向主動均衡模塊構(gòu)成，這里我們再介紹一下主動均衡的技術(shù)，最左邊我們可以知道這是一個新的單體電池，它做循環(huán)測試它可以做到非常理想的數(shù)據(jù)，但是當它成組以后它的循環(huán)壽命，包括它的放電深度已經(jīng)大打折扣，當它運行一段時間以后，我們已經(jīng)看到了它的一個衰減速度在加速，當它加速以后，動力電池的SOC可能已經(jīng)低于80%，這個時候必須退役。所以我們認為電池離散性是電池組性能衰減的主要原因，改變衰減的最有效的辦法就是主動均衡。
這個圖看到，這是沒有進行主動均衡的一個實際充放電的曲線，尤其在放電的后期，電池單體之間的離散性還是比較大的。
這是現(xiàn)在的一些主流的主動均衡技術(shù)的介紹，我們高特的主動均衡的技術(shù)，采用的是雙向的無損的主動均衡，簡單的說我們可以實現(xiàn)電池模塊之內(nèi)，或者整個電池簇之間的任意單體間的能量轉(zhuǎn)移，我可以把能量高的單體轉(zhuǎn)移到能量低的單體當中，因為這個均衡技術(shù)也省去了供電電源跟均衡母線合二為一，我們沒有額外的增加均衡的線束，所以在我們安裝跟后期維護過程當中，也變的非常方便。我們雙向均衡的效果一般是單向均衡的兩倍。
這是一個主動均衡的實際效果，上面這個圖是沒有主動均衡的，它的這個放電的時間以及放電的容量，我們可以看到，充電容量跟放電容量大概在60到65Ah之間，進行主動均衡以后我們可以看到經(jīng)過31次主動均衡，它的充電容量恢復到99.6Ah，放電容量恢復到101Ah，容量的恢復接近于50%，這是非常有效的。而且這里只做了30個循環(huán)，如果電池上一直在跑，或者儲能每天在進行充放電工作的話，它的效果會更加明顯。
這里我跟大家分享兩個，電池管理系統(tǒng)的案例，第一個是主動均衡的案例，這個就是剛剛我們冀北院的李經(jīng)理也介紹了，風光儲9兆瓦的一個梯次利用的項目，這個項目的BMS，就是利用了主動均衡的技術(shù)。這個模組是直接從公交車上退下來的，退下來以后我們簡單的對這個模組進行了一個測試，對于這個模組里面容量衰減特別低的個體進行了篩選，把它挑出來，大部分我們沒有去拆解原來的單體，就繼續(xù)使用。它的單體容量差異在15%或者20%之內(nèi)的，我們給它加裝了雙向主動均衡模塊。這個就是在均衡之前跟均衡之后的數(shù)據(jù)對比。均衡之前充放電過程當中有個別單體衰減的比較快，我們進行主動均衡以后，整組的充放電的深度包括時間，得到了大幅的改善。
這個數(shù)據(jù)更加能夠說明，上面這一條曲線是在沒有進行主動均衡之前的放電時間，大概放電40分鐘，這里是在進行大倍率放電。進行8次完整的充放電以后，可以看到最下面的這條曲線，它的放電時間已經(jīng)達到了將近一個小時。而且我們也可以看到在均衡之前，它的壓差最大達到100個mV，我們進行8次主動均衡以后，這個電池單體之間的壓差在20個mV之內(nèi)，所以說這個效果也是非常明顯的。這個項目目前也在實施跟投運階段。
第二個我們是基于分布式電池管理系統(tǒng)的箱式儲能系統(tǒng)。我們這里的儲能系統(tǒng)的電池，我們用的是電池廠的B類電池。這個電池因為存在著很大的質(zhì)量風險，所以我們在設計的時候，我們做集裝箱設計的時候，我們做了一個標準的分布式的模組設計，我們可以看一下這個圖，這個模組單體容量達到340Ah，我們這里是采用了8串的結(jié)構(gòu)。分布式的電池管理模塊我們安裝在這里，這個模組與單體之間的線束是沒有的，我們在進行PACK的工藝過程，我們有一個硬連接的技術(shù)，我們每個單體的正負極柱是通過點焊的方式，直接連接到中間的連接條，這個連接條的末端就是一個端子，直接插到整個的分布式電池管理模塊上面，整個模組最后安裝，我們就用插箱的方式，一個一個安裝，每一層兩個，這個電池架一共12個模組，最后我整個蓋起來，相當于每個模組，模組與模組之間沒有電池連接線的干擾，模組與模組之間直接通過電源線跟看線進行連接，外面非常干凈。如果用傳統(tǒng)的主從式的結(jié)構(gòu)，我這里只有8串電池，我要最大效率的利用我的電池管理模塊，我需要把3個或者4個插箱共用一個電池管理模塊，這樣的話我插箱與插箱之間就有電池連線的影響。在后期使用的時候，如果這個插箱有問題，我首先需要把電池的采集線束進行分離，然后把模組退出來，再換上新的模組。這個時候換上去的這組電池，跟模塊里面存的數(shù)據(jù)不一一對應的，所以儲能的效益計算就大打折扣。
如果每個模組拆下來的時候，把BMS也拆下來，換上去的時候BMS數(shù)據(jù)也在里面，上一期的主控模塊可以直接讀取換上去的BMS的數(shù)據(jù)，基于跟已經(jīng)在上面的BMS的分析，來決定整個電池組或者儲能系統(tǒng)的放電深度或者放電時間，這樣可以大大提高整個儲能的效率，最終體現(xiàn)在整個儲能的效益上面。
這個是我們在整個工藝過程中的分解圖，最終我們會把這個模塊完整的放在里面。
高特電子目前的創(chuàng)新的分布式電池管理系統(tǒng)加上主動均衡技術(shù)，在電池制造成組以后，每個電芯都可以隨時讀取，通過有效的主動均衡，也可以讓電池的性能跟壽命得到最大程度的保障，這里也給大家一個信心，想做梯次利用的，想做儲能的，大家放心的去做，由我們作為你們堅強的后盾，謝謝大家。
主持人：今天的會議就到這里結(jié)束了，非常感謝各位演講嘉賓的精彩演講，以及各位同仁的支持。
（本文根據(jù)現(xiàn)場錄音整理而成，未經(jīng)發(fā)言嘉賓審核）
