中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：2019年10月11-12日，第六屆儲(chǔ)能技術(shù)在分布式能源與微電網(wǎng)中應(yīng)用高層研討會(huì)”在深圳召開(kāi)。來(lái)自科研機(jī)構(gòu)、設(shè)計(jì)院、新能源發(fā)電企業(yè)、電力公司、系統(tǒng)集成商、電池制造企業(yè)、電氣元器件企業(yè)、新能源制造企業(yè)、項(xiàng)目承包商、投融資機(jī)構(gòu)等500余人參加了本次會(huì)議。
在會(huì)上，惠州億緯鋰能股份有限公司儲(chǔ)能事業(yè)部電力儲(chǔ)能技術(shù)總監(jiān)蒙玉寶分享了主題報(bào)告《構(gòu)建多價(jià)值場(chǎng)景下的儲(chǔ)能系統(tǒng)》，以下為演講實(shí)錄：
蒙玉寶：各位同仁上午好！剛才各位專家、行業(yè)同仁介紹了不少技術(shù)和行業(yè)發(fā)展的思考，億緯鋰能參與儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展也有好幾年，針對(duì)現(xiàn)在遇到的瓶頸也做了一些思考，我分享的報(bào)告主題是“構(gòu)建多價(jià)值場(chǎng)景下的儲(chǔ)能系統(tǒng)”。
主要從以下幾個(gè)方面展開(kāi)，多價(jià)值儲(chǔ)能系統(tǒng)需求凸顯，儲(chǔ)能發(fā)展遇到瓶頸，在價(jià)值方面要求會(huì)越來(lái)越凸顯。多價(jià)值應(yīng)用場(chǎng)景下儲(chǔ)能系統(tǒng)的技術(shù)要求。針對(duì)技術(shù)要求我們的產(chǎn)品要有什么樣的能力，最后是總結(jié)。
能源電氣化是國(guó)家以及全球的發(fā)展趨勢(shì)，污染的治理、脫碳、控碳、效率的提高以及目前提出智能電網(wǎng)，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)都是能源最大的趨勢(shì)，最終是提供清潔、低碳、高效、智能的能源。目前在很多行業(yè)的人工操作的工序逐漸轉(zhuǎn)向用電，從一次能源逐漸轉(zhuǎn)向清潔能源。第二塊像金屬冶煉、軋制成型等有燃煤轉(zhuǎn)向使用電能，還有蒸汽驅(qū)動(dòng)，以前的火車都是用煤和蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)，現(xiàn)在都是用電。交通、鐵路、城市交通、農(nóng)業(yè)固定以及取暖，這都是能源電氣化很大的趨勢(shì)。
能源電氣化是一個(gè)趨勢(shì)，新能源在電氣化過(guò)程中占比會(huì)越來(lái)越高，右圖可以看出（見(jiàn)PPT），比如說(shuō)北美提出了到2020年能源實(shí)現(xiàn)零排放，希望在2030年實(shí)現(xiàn)百分之百的清潔能源，而且提出新能源要有多重的的價(jià)值，如微電網(wǎng)、新能源消納、需求響應(yīng)、調(diào)頻調(diào)峰等。左圖是在DNV做的行業(yè)分析報(bào)告（見(jiàn)PPT），報(bào)告可以看出，到2050年新能源可能會(huì)占到能源結(jié)構(gòu)的60%以上。電池的容量和需求，從圖表上可以看出，目前需求是快速發(fā)展的趨勢(shì)，未來(lái)在中國(guó)需求容量占一半以上。
儲(chǔ)能肯定是新能源的必需品，為什么這么說(shuō)？新能源、清潔能源發(fā)展的過(guò)程會(huì)碰到很多的挑戰(zhàn)，目前新能源的優(yōu)勢(shì)很明顯，比如說(shuō)儲(chǔ)量豐富，光電、風(fēng)電儲(chǔ)量比較豐富，而且比較廣泛，安全、可靠、沒(méi)有噪聲、低碳。普遍性，全球都有，不像一次能源，主要集中在某些國(guó)家、某些地區(qū)。新能源發(fā)展挑戰(zhàn)主要是時(shí)間、空間的不平衡性，如新能源主要集中在西北，就地消納能力有限。新能源波動(dòng)性比較大，風(fēng)一會(huì)兒有一會(huì)兒沒(méi)有，光也只有是白天才有。另外用電越來(lái)越多元化、復(fù)雜，時(shí)間、空間上的變化比較大。
儲(chǔ)能對(duì)新能源在時(shí)間、空間波動(dòng)的調(diào)節(jié)具有靈活、高效、快速響應(yīng)等特性，儲(chǔ)能在整個(gè)能源的穩(wěn)定性起到了很大的作用，這是儲(chǔ)能在整個(gè)發(fā)展中必不可少的部分原因。我們提出在兼容多場(chǎng)景應(yīng)用儲(chǔ)能系統(tǒng)的需求，目前也越來(lái)越強(qiáng)烈，目前也有不少的應(yīng)用在這塊得到了發(fā)展，比如說(shuō)提出多站合一，動(dòng)力電池回收站、儲(chǔ)能電站、數(shù)據(jù)中心站、充電站、光伏電站。優(yōu)點(diǎn)是提高土地資源的利用率、增強(qiáng)西部電網(wǎng)的調(diào)節(jié)的彈性、促進(jìn)新能源的就地消納、簡(jiǎn)化的動(dòng)力電池回收的產(chǎn)業(yè)鏈、避免了生態(tài)環(huán)境的破壞。
移動(dòng)應(yīng)急電源車，平時(shí)電源車可以做淺循環(huán)峰谷套利，緊急情況下滿足應(yīng)急救援供電響應(yīng)，響應(yīng)大型會(huì)議供電需求、緩解配電網(wǎng)末端擴(kuò)容改造。
以上是對(duì)新能源儲(chǔ)能的分析，針對(duì)儲(chǔ)能的應(yīng)用場(chǎng)景，同行都會(huì)有共同的認(rèn)識(shí)，主要為發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)，比如說(shuō)就地消納、平滑出力、調(diào)頻備用等，產(chǎn)品本身來(lái)看，要有以下的功能特性，功率、能量、響應(yīng)時(shí)間、壽命、并離網(wǎng)功能、無(wú)縫切換，安全可靠、溫升溫差、效率，系統(tǒng)利用、通信協(xié)議、調(diào)度等。
首先看發(fā)電側(cè)應(yīng)用場(chǎng)景技術(shù)要求，能量時(shí)移偏向能量型，放電時(shí)長(zhǎng)4小時(shí)，白天發(fā)電多了存起來(lái)晚上再進(jìn)行釋放，響應(yīng)時(shí)間是小時(shí)級(jí)別；負(fù)荷跟蹤，光伏發(fā)電進(jìn)行平衡，按實(shí)時(shí)的發(fā)電功率進(jìn)行調(diào)度的響應(yīng)。其他如場(chǎng)景還有調(diào)頻和備用電源等。
針對(duì)電網(wǎng)側(cè)，國(guó)家電網(wǎng)是全球相對(duì)最穩(wěn)定的電網(wǎng)，電網(wǎng)建設(shè)比較完善，但隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，后期會(huì)碰到電網(wǎng)堵塞、擴(kuò)容的要求。目前一些末端電網(wǎng)也有電容堵塞，比如說(shuō)西北發(fā)電送不出來(lái)，比如說(shuō)在大型的城市，末端原始的配電不能滿足用電需求。緩解輸配電阻塞，調(diào)節(jié)新能源發(fā)電，是能量型的需求，平時(shí)放電需要達(dá)到三小時(shí)。針對(duì)調(diào)壓和調(diào)峰是功率型的。前面針對(duì)緩解輸配電的堵塞、延緩輸配電擴(kuò)容及無(wú)功支持實(shí)現(xiàn)為秒級(jí)的響應(yīng)要求。
用戶側(cè)場(chǎng)景主要為分時(shí)電價(jià)管理、容量費(fèi)用管理、提升電能質(zhì)量、提升供電可靠性。很多制造業(yè)對(duì)電力要求比較高，擔(dān)心停電，要通過(guò)儲(chǔ)能保障用電的可靠性，備用容量、重要負(fù)荷的保障。更多為能量型的應(yīng)用。
以上三個(gè)主要場(chǎng)景來(lái)看，儲(chǔ)能都有要求，我們?cè)趺茨馨褍?chǔ)能的價(jià)值發(fā)揮最大化？單一用在某一場(chǎng)景的價(jià)值發(fā)揮是比較有限的，也是目前儲(chǔ)能價(jià)值在整個(gè)行業(yè)推廣碰到很大的瓶頸。所以我們提出儲(chǔ)能可能要有多價(jià)值的體現(xiàn)，主要從以下幾個(gè)方面：要能兼容多場(chǎng)景，有統(tǒng)一的對(duì)外標(biāo)準(zhǔn)、配置比較靈活適用各種場(chǎng)景、安全可靠、易維護(hù)。
以上不同場(chǎng)景技術(shù)要求分析中，倍率有0.25C到4C不等，1C的系統(tǒng)在所有的場(chǎng)景應(yīng)用中向下可以兼容0.5C、0.3C、0.25C，同時(shí)也具有功率型響應(yīng)的特性，從成本角度分析，PCS在0.5C系統(tǒng)中成本占比10%~20%，在可兼容不同價(jià)值場(chǎng)景應(yīng)用的同時(shí)，增加一倍的PCS功率，如果價(jià)值能翻倍，成本增加影響是有限的。同時(shí)響應(yīng)時(shí)間要達(dá)到秒級(jí)才能覆蓋80%的需求。
關(guān)于壽命，因?yàn)槿萘啃偷膲勖凸β市偷膲勖灰粯?，電芯設(shè)計(jì)及壽命評(píng)估一般按1C倍率來(lái)做驗(yàn)證，成組后1C系統(tǒng)壽命做好熱管理，對(duì)相對(duì)低倍率應(yīng)用壽命影響不大，容量型的壽命更多要深度放電，使用頻次低，循環(huán)次數(shù)相對(duì)電芯差別不大，功率型的淺充淺放，壽命較深充深放長(zhǎng)很多。從時(shí)間角度看，兩種壽命可以達(dá)到平衡。
關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)方面，行業(yè)也在推動(dòng)BMS和PCS通信標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。我們?cè)谧霎a(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)主要考慮電池系統(tǒng)的模塊化，我們的模組、Pack要滿足多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景的電壓兼容，多數(shù)可能是12V、24V、48V，以及關(guān)于變電站110V、220V的電壓等級(jí)。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，要兼容通信行業(yè)產(chǎn)品19英寸的機(jī)架，同時(shí)考慮柜子高800mm、寬600mm，高2200mm。產(chǎn)品同時(shí)要有配置靈活的特性，從電芯、模組、Pack、高壓箱等，都要考慮模塊化的設(shè)計(jì)，可以靈活的進(jìn)行配置和切換。另外從數(shù)據(jù)接口、電壓、容量、安裝維護(hù)等也考慮梯次利用，大型模的電力儲(chǔ)能在未來(lái)5~10年也將面臨梯次利用。
關(guān)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)，我們主要從模塊化的設(shè)計(jì)、故障預(yù)警、安全可靠、狀態(tài)準(zhǔn)確實(shí)時(shí)可知、易運(yùn)維考慮。我摘取部分和大家進(jìn)行分享，億緯鋰能專門(mén)針對(duì)儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景開(kāi)發(fā)的專用電芯，目前達(dá)到了6000次的充放的循環(huán)要求，未來(lái)希望能實(shí)現(xiàn)1萬(wàn)次百分之百的充放電能力，電芯的型號(hào)會(huì)針對(duì)幾個(gè)大的方面，比如說(shuō)功率型、能量型有不同的側(cè)重。
第二部分是電池安全的分享，我們從滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下保證整個(gè)過(guò)程中不起火、不爆炸，這是電池模組，通過(guò)鋼針刺穿，電池模組冒煙，它沒(méi)有起火、沒(méi)有爆炸，有自我保護(hù)的特性。整個(gè)過(guò)程中持續(xù)十幾秒，冒了大量的煙把里面的壓力釋放出來(lái)，電芯內(nèi)部還設(shè)計(jì)有專門(mén)的熔斷機(jī)制。
針對(duì)熱設(shè)計(jì)，目前電池箱的開(kāi)發(fā)熱設(shè)計(jì)在行業(yè)達(dá)到了領(lǐng)先的水平，電池箱1C倍率下可以做到溫升在10度以內(nèi)，溫差控制在2度以內(nèi)，相對(duì)比較好，除了電池箱，我們對(duì)整個(gè)系統(tǒng)、集裝箱有比較完善的仿真方法。通過(guò)仿真并結(jié)合實(shí)際的情況做對(duì)標(biāo)和優(yōu)化。
設(shè)計(jì)的兼容性，電池Pack同時(shí)兼容19英寸的設(shè)計(jì)，如我們?cè)O(shè)計(jì)90Ah的電芯pack，2并16串，經(jīng)過(guò)五到十年的使用可能衰減到50%、60%的SOC，容量還有100Ah左右，能較匹配通信后備電源的場(chǎng)景要求，同事前面板做了易更換、易維護(hù)的設(shè)計(jì)。
以上是針對(duì)多價(jià)值應(yīng)用場(chǎng)景角度的技術(shù)要求和產(chǎn)品分享，最后一點(diǎn)思考跟大家分享：儲(chǔ)能的多元價(jià)值決定了儲(chǔ)能的多元應(yīng)用的模式和市場(chǎng)前景。建議除了在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上與應(yīng)用場(chǎng)景加強(qiáng)兼容和匹配，還需要行業(yè)同仁一起加快標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)，形成行業(yè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，另外還需要在應(yīng)用端的開(kāi)放、價(jià)值的量化及政策支持，保證多價(jià)值儲(chǔ)能系統(tǒng)的廣泛推廣和應(yīng)用，謝謝大家。
