中國儲能網訊：2019年10月11-12日，第六屆儲能技術在分布式能源與微電網中應用高層研討會”在深圳召開。來自科研機構、設計院、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)、項目承包商、投融資機構等500余人參加了本次會議。
在會上，惠州億緯鋰能股份有限公司儲能事業(yè)部電力儲能技術總監(jiān)蒙玉寶分享了主題報告《構建多價值場景下的儲能系統(tǒng)》，以下為演講實錄：
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和行業(yè)發(fā)展的思考，億緯鋰能參與儲能行業(yè)的發(fā)展也有好幾年，針對現在遇到的瓶頸也做了一些思考，我分享的報告主題是“構建多價值場景下的儲能系統(tǒng)”。
主要從以下幾個方面展開，多價值儲能系統(tǒng)需求凸顯，儲能發(fā)展遇到瓶頸，在價值方面要求會越來越凸顯。多價值應用場景下儲能系統(tǒng)的技術要求。針對技術要求我們的產品要有什么樣的能力，最后是總結。
能源電氣化是國家以及全球的發(fā)展趨勢，污染的治理、脫碳、控碳、效率的提高以及目前提出智能電網，泛在電力物聯網都是能源最大的趨勢，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向用電，從一次能源逐漸轉向清潔能源。第二塊像金屬冶煉、軋制成型等有燃煤轉向使用電能，還有蒸汽驅動，以前的火車都是用煤和蒸汽機驅動，現在都是用電。交通、鐵路、城市交通、農業(yè)固定以及取暖，這都是能源電氣化很大的趨勢。
能源電氣化是一個趨勢，新能源在電氣化過程中占比會越來越高，右圖可以看出（見PPT），比如說北美提出了到2020年能源實現零排放，希望在2030年實現百分之百的清潔能源，而且提出新能源要有多重的的價值，如微電網、新能源消納、需求響應、調頻調峰等。左圖是在DNV做的行業(yè)分析報告（見PPT），報告可以看出，到2050年新能源可能會占到能源結構的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，未來在中國需求容量占一半以上。
儲能肯定是新能源的必需品，為什么這么說？新能源、清潔能源發(fā)展的過程會碰到很多的挑戰(zhàn)，目前新能源的優(yōu)勢很明顯，比如說儲量豐富，光電、風電儲量比較豐富，而且比較廣泛，安全、可靠、沒有噪聲、低碳。普遍性，全球都有，不像一次能源，主要集中在某些國家、某些地區(qū)。新能源發(fā)展挑戰(zhàn)主要是時間、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。新能源波動性比較大，風一會兒有一會兒沒有，光也只有是白天才有。另外用電越來越多元化、復雜，時間、空間上的變化比較大。
儲能對新能源在時間、空間波動的調節(jié)具有靈活、高效、快速響應等特性，儲能在整個能源的穩(wěn)定性起到了很大的作用，這是儲能在整個發(fā)展中必不可少的部分原因。我們提出在兼容多場景應用儲能系統(tǒng)的需求，目前也越來越強烈，目前也有不少的應用在這塊得到了發(fā)展，比如說提出多站合一，動力電池回收站、儲能電站、數據中心站、充電站、光伏電站。優(yōu)點是提高土地資源的利用率、增強西部電網的調節(jié)的彈性、促進新能源的就地消納、簡化的動力電池回收的產業(yè)鏈、避免了生態(tài)環(huán)境的破壞。
移動應急電源車，平時電源車可以做淺循環(huán)峰谷套利，緊急情況下滿足應急救援供電響應，響應大型會議供電需求、緩解配電網末端擴容改造。
以上是對新能源儲能的分析，針對儲能的應用場景，同行都會有共同的認識，主要為發(fā)電側、電網側、用戶側，比如說就地消納、平滑出力、調頻備用等，產品本身來看，要有以下的功能特性，功率、能量、響應時間、壽命、并離網功能、無縫切換，安全可靠、溫升溫差、效率，系統(tǒng)利用、通信協議、調度等。
首先看發(fā)電側應用場景技術要求，能量時移偏向能量型，放電時長4小時，白天發(fā)電多了存起來晚上再進行釋放，響應時間是小時級別；負荷跟蹤，光伏發(fā)電進行平衡，按實時的發(fā)電功率進行調度的響應。其他如場景還有調頻和備用電源等。
針對電網側，國家電網是全球相對最穩(wěn)定的電網，電網建設比較完善，但隨著經濟的快速發(fā)展，后期會碰到電網堵塞、擴容的要求。目前一些末端電網也有電容堵塞，比如說西北發(fā)電送不出來，比如說在大型的城市，末端原始的配電不能滿足用電需求。緩解輸配電阻塞，調節(jié)新能源發(fā)電，是能量型的需求，平時放電需要達到三小時。針對調壓和調峰是功率型的。前面針對緩解輸配電的堵塞、延緩輸配電擴容及無功支持實現為秒級的響應要求。
用戶側場景主要為分時電價管理、容量費用管理、提升電能質量、提升供電可靠性。很多制造業(yè)對電力要求比較高，擔心停電，要通過儲能保障用電的可靠性，備用容量、重要負荷的保障。更多為能量型的應用。
以上三個主要場景來看，儲能都有要求，我們怎么能把儲能的價值發(fā)揮最大化？單一用在某一場景的價值發(fā)揮是比較有限的，也是目前儲能價值在整個行業(yè)推廣碰到很大的瓶頸。所以我們提出儲能可能要有多價值的體現，主要從以下幾個方面：要能兼容多場景，有統(tǒng)一的對外標準、配置比較靈活適用各種場景、安全可靠、易維護。
以上不同場景技術要求分析中，倍率有0.25C到4C不等，1C的系統(tǒng)在所有的場景應用中向下可以兼容0.5C、0.3C、0.25C，同時也具有功率型響應的特性，從成本角度分析，PCS在0.5C系統(tǒng)中成本占比10%~20%，在可兼容不同價值場景應用的同時，增加一倍的PCS功率，如果價值能翻倍，成本增加影響是有限的。同時響應時間要達到秒級才能覆蓋80%的需求。
關于壽命，因為容量型的壽命和功率型的壽命不一樣，電芯設計及壽命評估一般按1C倍率來做驗證，成組后1C系統(tǒng)壽命做好熱管理，對相對低倍率應用壽命影響不大，容量型的壽命更多要深度放電，使用頻次低，循環(huán)次數相對電芯差別不大，功率型的淺充淺放，壽命較深充深放長很多。從時間角度看，兩種壽命可以達到平衡。
關于標準方面，行業(yè)也在推動BMS和PCS通信標準的統(tǒng)一。我們在做產品設計的時主要考慮電池系統(tǒng)的模塊化，我們的模組、Pack要滿足多個應用場景的電壓兼容，多數可能是12V、24V、48V，以及關于變電站110V、220V的電壓等級。
結構設計方面，要兼容通信行業(yè)產品19英寸的機架，同時考慮柜子高800mm、寬600mm，高2200mm。產品同時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計，可以靈活的進行配置和切換。另外從數據接口、電壓、容量、安裝維護等也考慮梯次利用，大型模的電力儲能在未來5~10年也將面臨梯次利用。
關于產品設計，我們主要從模塊化的設計、故障預警、安全可靠、狀態(tài)準確實時可知、易運維考慮。我摘取部分和大家進行分享，億緯鋰能專門針對儲能應用場景開發(fā)的專用電芯，目前達到了6000次的充放的循環(huán)要求，未來希望能實現1萬次百分之百的充放電能力，電芯的型號會針對幾個大的方面，比如說功率型、能量型有不同的側重。
第二部分是電池安全的分享，我們從滿足標準要求的情況下保證整個過程中不起火、不爆炸，這是電池模組，通過鋼針刺穿，電池模組冒煙，它沒有起火、沒有爆炸，有自我保護的特性。整個過程中持續(xù)十幾秒，冒了大量的煙把里面的壓力釋放出來，電芯內部還設計有專門的熔斷機制。
針對熱設計，目前電池箱的開發(fā)熱設計在行業(yè)達到了領先的水平，電池箱1C倍率下可以做到溫升在10度以內，溫差控制在2度以內，相對比較好，除了電池箱，我們對整個系統(tǒng)、集裝箱有比較完善的仿真方法。通過仿真并結合實際的情況做對標和優(yōu)化。
設計的兼容性，電池Pack同時兼容19英寸的設計，如我們設計90Ah的電芯pack，2并16串，經過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景要求，同事前面板做了易更換、易維護的設計。
以上是針對多價值應用場景角度的技術要求和產品分享，最后一點思考跟大家分享：儲能的多元價值決定了儲能的多元應用的模式和市場前景。建議除了在產品設計上與應用場景加強兼容和匹配，還需要行業(yè)同仁一起加快標準體系的建設，形成行業(yè)統(tǒng)一標準，另外還需要在應用端的開放、價值的量化及政策支持，保證多價值儲能系統(tǒng)的廣泛推廣和應用，謝謝大家。
