中國儲能網(wǎng)訊：2018年9月19-20日，首屆全國發(fā)電側(cè)儲能技術(shù)及應(yīng)用高層研討會在西安綠地假日酒店隆重舉行。
本次會議由全國微電網(wǎng)與分布式電源并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會、中國電力工程顧問集團(tuán)西北電力設(shè)計院有限公司、中國電建集團(tuán)西北勘測設(shè)計研究院有限公司、中國科學(xué)院電工研究所儲能技術(shù)研究組、深圳市科陸電子科技股份有限公司、浙江南都電源動力股份有限公司、廈門科華恒盛股份有限公司、惠州億緯鋰能股份有限公司、浙江超威電力有限公司、成都特隆美儲能技術(shù)有限公司、廣州智光儲能科技有限公司、長興太湖能谷科技有限公司等單位聯(lián)合主辦，易事特集團(tuán)股份有限公司、上能電氣股份有限公司、鈦白金科技（深圳）有限公司、陽光電源股份有限公司、陜西鋅霸動力有限公司、傲普能源設(shè)計等單位聯(lián)合支持。
會議由中國儲能網(wǎng)和中國儲能電站網(wǎng)聯(lián)合承辦。來自政府主管部門、能源監(jiān)管部門、行業(yè)專家、設(shè)計院、新能源發(fā)電業(yè)主單位、電力公司、系統(tǒng)集成商、項目承包商、投融資機(jī)構(gòu)等400余位代表出席了本次研討會。
廣州智光儲能科技有限公司副總經(jīng)理付金建出席了本次會議，并發(fā)表了題為《高壓大功率儲能技術(shù)研究》的報告，以下為報告全文：
付金建：非常感謝組委會給我一個機(jī)會跟大家在高壓直掛方面跟大家進(jìn)行分享。現(xiàn)在高壓還只是應(yīng)用在初期的階段，應(yīng)該讓大家更多的知道
一、儲能技術(shù)發(fā)展趨勢
1、多機(jī)并聯(lián)
我們在這方面做了研究，在電力設(shè)備的發(fā)展里面，不可避免的都有這樣的發(fā)展歷程和經(jīng)歷，儲能也是一樣，會有這樣的發(fā)展規(guī)律。首先我們不可避免的單機(jī)容量，比如要做一個儲能項目，有很多的專家做系統(tǒng)的并聯(lián)技術(shù)的研究，今天會議的安排有相應(yīng)的專家會對這些技術(shù)做一些介紹，所以我在這里只分析在整個發(fā)展的過程中，不管是高壓還是低壓的，都需要去研究并聯(lián)的技術(shù)。因為時間的關(guān)系今天我在這里不把并聯(lián)技術(shù)做深入的闡述。
2、單機(jī)容量更大、電壓更高
我們做所有的電源系統(tǒng)和電氣設(shè)備的時候有一個發(fā)展的趨勢，希望把單機(jī)的電壓做的更高，功率可以做的更大。最早做發(fā)電機(jī)的時候只是幾千瓦，隨著用電量大規(guī)模上升以后，做到了一千兆瓦甚至更大的功率。做儲能也是一樣的，初期我們的應(yīng)用都是幾百個千瓦時，功率可能只有幾個千瓦，甚至幾十個千瓦，幾百個千瓦，現(xiàn)在有一些項目已經(jīng)到了上百兆瓦的儲電站，整個發(fā)展過程中儲電站的規(guī)模越來越大，單機(jī)容量上從開始幾千瓦到現(xiàn)在為止最大的單機(jī)低壓儲存功率我見的都是幾百千瓦，可以把交流電壓做到690伏，單機(jī)功率做到了兩兆瓦。這時我們需要的功率是更大的，我們在國內(nèi)建設(shè)的幾個大型項目，可能都是30兆瓦、20兆瓦，甚至有更大的項目進(jìn)行建設(shè)，這些項目里面在小容量的應(yīng)用過程中，有大量很多數(shù)量的設(shè)備要并聯(lián)或者同時運(yùn)行，這樣導(dǎo)致我們對全系統(tǒng)的控制，在控制策略上面是比較復(fù)雜的。如果把單機(jī)的容量可以做的更大，在多臺設(shè)備協(xié)調(diào)控制的時候，可以把設(shè)備的數(shù)量減少。這樣有利于我們整個大系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，而降低整個系統(tǒng)控制的難度。所以我們做高壓直掛很大的目的就是要提高單機(jī)的容量，而且通過這樣的方式可以提高系統(tǒng)整體的效率，降低損耗，包括我們做以往的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展技術(shù)研究的過程中，做大容量也是有這方面的考慮。
二、高壓大功率儲能技術(shù)
我們現(xiàn)在整個行業(yè)內(nèi)主要用的器件參數(shù)最高是做到電壓6500伏，電流做到了3600安，通過這些器件采用直流1500伏和交流690伏，可以把單機(jī)做到兩兆瓦。但是有一個問題，為什么我們的儲能沒有做到兩兆瓦這么大的單機(jī)功率呢？就來自于我們電池包的設(shè)計開發(fā)還有一些技術(shù)上的瓶頸，大家現(xiàn)在看儲能方案和系統(tǒng)，知道很多電池包的直流電壓是在1000伏以下。前端時間了解行業(yè)內(nèi)有一些專家同行已經(jīng)研究直流電源1000伏，甚至有人考慮1500伏或者3000負(fù)，已經(jīng)在考慮這些問題。就現(xiàn)在的情況而言，還沒有人把這個做出來，還受到一些材料因素的影響，以及單體電池的電壓比較低因素的影響，比較難把直流電壓提的比較高。當(dāng)我們把功率做大以后，需要大量的電池包容量也要做的很大，電池的電流會很大，就需要大量的電池并聯(lián)，這對電池系統(tǒng)的管理會提高它的控制難度。因為這些因素的制約，我們現(xiàn)在能看到的直接輸出300多伏或者更高電壓的儲能系統(tǒng)，單機(jī)功率還很難做的比較大。
我們低壓的方案，一般來說主流的是用三電平技術(shù)，常規(guī)三電平方案把直流電壓做到850伏，交流電壓小于400伏，功率做到500千瓦，也有同行做到了630千瓦。這時候我們要做大型的儲能電站，就需要帶變壓器并聯(lián)來滿足我們的運(yùn)行要求，并聯(lián)的數(shù)量會比較多。用變壓器并聯(lián)的方式可以把運(yùn)行效率降低，充電和放電各會降低1.5%到2%。還有一種方案，我記得上次聽同行研究一個方向，把直流電壓提高，把交流電壓也提高，器件的水平和控制的水平都可以達(dá)到，但現(xiàn)在的制約主要是電池達(dá)不到。以鋰電池為例，電壓都是3點幾伏，需要大量的電池串聯(lián)起來，還有電池單體的電流，一高度倍率最大做到100A左右，如果是0.5C的電池是做到300A以內(nèi)，要提高2000A這樣大的電流，需要大量的電池并聯(lián)，當(dāng)這些電池并聯(lián)在一起以后，我們知道電池在制造生產(chǎn)的過程中都有一個參數(shù)不是完全一樣，越多的電池并聯(lián)在一起工作，對整個電池管理的要求會越高，難度也會越大。所以在這方面受到的制約最主要是電池，而不是PCS的技術(shù)。我們怎么研究一種技術(shù)，既能讓PCS的技術(shù)能夠達(dá)到，又能用成熟的器械，還能讓我們的電池包能夠滿足我們應(yīng)用的需求，這是我們所要去做的。
在高壓直掛方面我們采用的方案，我們用的是一個個功率和電池容量并不是特別大的儲能單元，我們主要開發(fā)了直流電壓是在520伏到850伏，電流控制在300A以內(nèi)，AC控制在350V，功率控制在250千瓦以內(nèi)，現(xiàn)在主要是開發(fā)這樣儲能的單元。所以相關(guān)的技術(shù)是更成熟、器件更成熟。我們把直流電流從1000A降到300A，降下來以后意味著需要并聯(lián)的電池數(shù)量可以大幅度的減少。做0.5C的系統(tǒng)并聯(lián)的數(shù)量兩組最多三組就可以了，在這種情況下，可以把電池包的制造難度降低，電池包電池管理的難度也可以降下來。如果僅僅這樣一個功率單元很難實現(xiàn)兆瓦級甚至10兆瓦級更大功率的輸出，行業(yè)內(nèi)有做儲能單元來運(yùn)行，提高功率單元的方案。在已有的方案里面大家主要采用交流并聯(lián)的方式，而我們采用的是交流串聯(lián)的方式，這種方式在所涉足的其他行業(yè)，比如說做了十幾年的高壓電瓶行業(yè)廣泛采用了這種思路，用單元串聯(lián)的方式。每一個功率單元如果做到250千瓦，通過不同數(shù)量的功率單元組合后，就很容易給做到9兆瓦到15兆瓦這樣的功率。如果進(jìn)一步把功率單元的單機(jī)功率擴(kuò)充，將來電池技術(shù)發(fā)展更好以后，再進(jìn)一步擴(kuò)充，可以用相同的控制技術(shù)實現(xiàn)更大的單機(jī)容量設(shè)備的配置。整個系統(tǒng)的工作原理是每一個工作單元輸出比較低的交流電壓，把這些串聯(lián)起來以后，就可以輸出很高的交流電壓，通過不同的組合，可以輸出6000伏、10千伏的電壓，這樣就可以不采用變壓器來提高整個運(yùn)行的效率。
系統(tǒng)在工作的時候，每一個儲能子模塊輸出的電壓是兩變頻的電壓，這樣就可以輸出一個接近正向波的電壓，免除預(yù)波裝置的配置。這個系統(tǒng)也是比較容易維護(hù)的，每一個模塊都是完全通用的，不管是電池包還是PC室，所以他們之間有良好的互換性，單個電池包的規(guī)模做的并不大，重量并不重也容易進(jìn)行替換。在每個儲能的子單元旁邊做了一個旁路的配置，當(dāng)有部分的單元出現(xiàn)問題的時候可以自動的切除，來維持整個系統(tǒng)的長期連續(xù)的運(yùn)行。在電池均衡方面我們也做了一些工作，由于時間關(guān)系就不展開了。
大功能儲能技術(shù)的安全設(shè)計是很重要的，電池本身是一個容量體，如果要做到絕對安全需要能量徹底釋放，但我們實際應(yīng)用的時候是做不到絕對安全的，只能想辦法控制它讓它相對安全，我們在事故前要檢測，提前預(yù)知電池的狀態(tài)，判斷電池的健康狀況。我們要約束事件發(fā)生故障的規(guī)模，萬一所有東西都失控了，出問題以后我們能不能想辦法限制下來，不讓規(guī)模擴(kuò)大，這樣我們就要降低整個電池系統(tǒng)能量的密度。如果出現(xiàn)了這樣的問題要及時的救火，有大量的消防方面的闡述，我就不展開了，主要講一下怎么降低電池包的容量。
如果一個大的電池包我們沒有辦法降低密度的話，用的思路就是切塊進(jìn)行設(shè)置。我們系統(tǒng)每個儲能包需要的直流電流比較小，只需要300A，而且直流電壓和常規(guī)的電池包的直流電壓是一致的，是在一個范圍和一個區(qū)間，我們可以把整個電池包的容量做到很小。需要1000A的系統(tǒng)把電池包的容量只需要做到它的三分之一或者更小，有利于控制事故發(fā)生后的規(guī)模，更有利與消防控制。除了約束規(guī)模還要進(jìn)行電池的均衡控制，大量的電池工作的時候我們怎么對它進(jìn)行良好的監(jiān)管，對單個電池包的規(guī)模進(jìn)行減少，數(shù)量少了以后需要相互之間均衡就下來了，我們就可以對它進(jìn)行很好的限制了。在這個基礎(chǔ)工作之上還要考慮，我們說的這個系統(tǒng)這里面有大量的儲能子單元，這些系統(tǒng)雖然在一個系統(tǒng)里面運(yùn)行，但是有的是在A項，有的是在B項，就要實現(xiàn)這些電池包之間的均衡?？梢酝ㄟ^控制每個不同的電池包輸出的功率大小不同來解決這個問題，我們把整個不同的電池包之間均衡的電流做的很大。這樣一套系統(tǒng)可以讓某一個組完全不輸出功率，也可以讓某一個組輸出一個很小的功率，其他的組輸出很大的功率。用這樣的方式我們可以做到幾十安甚至更大的電流，能力和快速性會有很大的提升。
三、高壓大功率儲能技術(shù)應(yīng)用
南方電網(wǎng)深圳寶清電池儲能電站二期的項目，把我們的這些技術(shù)都進(jìn)行了驗證。這個項目獲得了很多的獎項，去年獲得了廣東省科技進(jìn)步二等獎，是院士專家鑒定這個技術(shù)是國際領(lǐng)先的項目。這是測試過程中測試的數(shù)據(jù)，在不同系統(tǒng)之間切換的時間非常短，所以它的工作方式非常靈活，這個更有利于電網(wǎng)的運(yùn)行。
我們正在建設(shè)的兩個項目給大家也介紹一下。第一個項目是在我們廠區(qū)建設(shè)了云埔基地儲能實驗項目。這個高壓系統(tǒng)我們在10月底可以建設(shè)完成，到時候如果有機(jī)會歡迎大家到廣州去我們廠實地看一下，高壓儲能究竟是什么樣的？它的表現(xiàn)是什么樣的？第二個項目是五沙電場AGC調(diào)頻項目，到時候也有請各位專家到現(xiàn)場進(jìn)行指導(dǎo)工作。
謝謝大家！
（本文內(nèi)容未經(jīng)演講人本人審核）
