中國儲能網(wǎng)訊：3月23日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會主辦并聯(lián)合500余家機(jī)構(gòu)共同支持的第十五屆儲能大會暨展覽會（簡稱“CIES2025”）在杭州國際博覽中心召開。
CIES大會以“綠色、數(shù)智、融合、創(chuàng)新”為主題，針對儲能產(chǎn)業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)等重點、熱點、難點問題展開充分探討，分享可持續(xù)發(fā)展政策機(jī)制、資本市場、國際市場、成本疏導(dǎo)、智能化系統(tǒng)集成技術(shù)、供應(yīng)鏈體系、商業(yè)模式、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、示范項目應(yīng)用案例、新產(chǎn)品以及解決方案的普及和規(guī)?；こ虘?yīng)用。
在3月24日上午進(jìn)行的數(shù)智化新型儲能系統(tǒng)集成解決方案專場中，西安為光能源科技有限公司解決方案部部長陳志遠(yuǎn)做了題為《深度電力電子化，推動儲能系統(tǒng)高階進(jìn)化》的主題報告演講。
以下內(nèi)容根據(jù)大會發(fā)言整理提煉，僅供參考。
各位專家，各位嘉賓，大家早上好！我是西安為光能源科技有限公司解決方案部部長陳志遠(yuǎn)，今天由我為大家?guī)砩疃入娏﹄娮踊?，推動儲能系統(tǒng)高階進(jìn)化。我將從以下三方面對我的匯報展開詳細(xì)的闡述，首先第一部分，介紹為光能源電力電子技術(shù)。
西安為光能源科技有限公司依托于白云電氣強(qiáng)大的行業(yè)背景，以及西安交通大學(xué)深厚的技術(shù)實力成立的。公司成立之初一直以“為零碳生活，為世界之光”為己任，期望能成為能 源互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的電能路由器引領(lǐng)者。
白云電氣集團(tuán)公司成立于1979年，從成立開始一直致力于電力能源領(lǐng)域的解決方案及產(chǎn)品研發(fā)。到目前為止，它已經(jīng)經(jīng)過了46年，在國內(nèi)15個城市建造了17大生產(chǎn)基地，在國外5個國家擁有5個中心。當(dāng)前他們的產(chǎn)品覆蓋從低壓400V到1100kV的全電力電壓等級。目前的業(yè)務(wù)主要聚焦于清潔能源發(fā)電、柔性輸電、智慧變配電和智慧用電，與為光能源的發(fā)展路線高度契合，這也是白云電氣能和為光能源有一個深度合作的根本原因。
接下來，向大家介紹為光能源的業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)劃。為光能源聚焦于“123+X”戰(zhàn)略，主要是指以我們的愿景為核心，依托于電力電子技術(shù)以及數(shù)智技術(shù)兩大核心技術(shù)，我們主要在三大領(lǐng)域展開業(yè)務(wù)，主要包含以安全經(jīng)濟(jì)為特點的新型電化學(xué)儲能系統(tǒng)、以極簡高效為特點的全電力電子化電源解決方案和以智能重構(gòu)為特點的柔性交直流配網(wǎng)解決方案。目前，我們以電化學(xué)儲能業(yè)務(wù)作為第一增長極，以電力電子變壓器業(yè)務(wù)作為第二增長曲線，對公司整個業(yè)務(wù)的發(fā)展進(jìn)行了長遠(yuǎn)的規(guī)劃。在此之上，我們通過自研的為光云將所有的業(yè)務(wù)向客戶進(jìn)行很好的展示，也能讓客戶更加放心地使用我們的產(chǎn)品。
當(dāng)前為光能源形成了以西安為總部，以延安、塔城、蚌埠、昆山為生產(chǎn)基地的“一總部+四基地”研發(fā)創(chuàng)新型生產(chǎn)企業(yè)。當(dāng)前，公司具備2GW的電力電子產(chǎn)品的裝備研制和生產(chǎn)能力，以及5GWh的儲能系統(tǒng)的年產(chǎn)能力。
針對為光能源的產(chǎn)品，我們一直遵循的產(chǎn)品理念是“易方家族，安全用好每一度電”。安全指的是電化學(xué)儲能系統(tǒng)的提前預(yù)警、安全可靠以及靈活穩(wěn)定，用好是充的滿、放的光，高效利用每一度電。易方包含三重意思，不易指初心不變，安全用好每一度電，其次是變易 ，通過電力電子進(jìn)行靈活的變換，智能重構(gòu)，向客戶的不同場景提供不同的解決方案。簡易代表單柜集成，把復(fù)雜交給自己，把簡單交給客戶。方指的是方正、方子以及方塊，代表方正正直，全方位守護(hù)系統(tǒng)的安全可靠，為新能源、新負(fù)荷、新型電力系統(tǒng)開的“藥方子”和方塊式模塊化單柜集成，堆棧式整站安裝。至于E的N次方就是E方，不僅是在產(chǎn)品維度去介紹電力電子電化學(xué)的產(chǎn)品，也是在宏觀的角度，去介紹我們在能源領(lǐng)域有自己的規(guī)劃，公司要去長期堅持的發(fā)展方向。
當(dāng)前，為光能源的產(chǎn)品主要分兩大部分：第一部分，電力電子產(chǎn)品。現(xiàn)代化的電力電子產(chǎn)品通過了國內(nèi)以及國際認(rèn)證，可廣泛應(yīng)用于儲能、充電站以及配網(wǎng)等領(lǐng)域。其次，儲能集成產(chǎn)品。當(dāng)前包括模塊化的交流儲能柜，有1000V，也有1500V。還有變流升壓一體機(jī)以及液冷電池集裝箱。除了區(qū)別于市面上不同的主流產(chǎn)品，我們有自研的1000V和1500V的直流系統(tǒng)儲能柜，它既可以應(yīng)用于傳統(tǒng)的工商業(yè)場景，也可以做風(fēng)光儲融合的特殊場景。它可以并網(wǎng)，也可以離網(wǎng)運(yùn)行，可以深度應(yīng)用到當(dāng)前不管是國內(nèi)還是海外應(yīng)用很廣泛的微電網(wǎng)場景，具有效率高、直流耦合等多個特點。
介紹完系統(tǒng)化的產(chǎn)品，下面隆重介紹我們公司自研的一款核心產(chǎn)品，就是固態(tài)變壓器，也就是SST或PET。固態(tài)變壓器是以電力電子技術(shù)為基礎(chǔ)，將功率模塊在低壓側(cè)并聯(lián)，高壓側(cè)串聯(lián)，形成的一個和傳統(tǒng)變壓器完全不同的變壓器。它不同于傳統(tǒng)變壓器的電磁感應(yīng)原理，采用電力電子模塊搭積木的核心理念做成固態(tài)變壓器。固態(tài)變壓器可以通過DC/AC或者DC/DC的高頻隔離實現(xiàn)高低壓的隔離。其次，可以做到多電壓等級以及多種容量交直流靈活接入。
電力電子變壓器是基于為光能源的核心技術(shù)，提出了基于混合三電平的經(jīng)濟(jì)型緊湊化拓?fù)浼夹g(shù)，相比上一代技術(shù)，成本降低了50%以上，最大效率達(dá)到了98.5%，完全實現(xiàn)商業(yè)化推廣和運(yùn)營。
固態(tài)變壓器和傳統(tǒng)變壓器相比，除了在成本、尺寸、應(yīng)用以及智能化方面有降維打擊的優(yōu)勢之外，最大的一個貢獻(xiàn)是終結(jié)了當(dāng)前整個電力能源領(lǐng)域到底是使用交流還是直流的爭論，它真正做到了交直流的融合，讓用戶根據(jù)場景使用交流、直流或者交直流融合，而不是在交流和直流做出一個選擇。
第二部分，介紹電力電子推動儲能系統(tǒng)的進(jìn)化。
需求和技術(shù)迭代是催生了儲能的不斷發(fā)展，當(dāng)前儲能行業(yè)經(jīng)過了以下幾個階段：第一代，集中式PCS以及集裝箱式的電池，做到多簇一管理和整箱風(fēng)冷，它最大的缺點是有并聯(lián)和串聯(lián)的電量損失問題，其次是只能做到被動安全。在第一代的基礎(chǔ)之上，衍生了第二代，把PCS做到組串式以及一簇一管理的狀態(tài)。集裝箱也升級為戶外柜式+液冷的狀態(tài)，它很好地解決了并聯(lián)電量損失的問題，同時在溫控方面做的更好，但仍然沒有解決串聯(lián)電量損失以及被動安全的問題。當(dāng)然，在這個過程中，還有一些產(chǎn)品介于第一代和第二代之間，但依然沒有解決安全與經(jīng)濟(jì)的問題。
技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，新能源、新型儲能全面入市，高價值、低度電成本為行業(yè)所需。電力電子深度滲透，將引領(lǐng)儲能進(jìn)化方向，以包級管理、柔性成組、重構(gòu)可控、主動安全為特點的第三代儲能系統(tǒng)漸成趨勢。
為光能源秉承“安全用好每一度電”的理念，行業(yè)首創(chuàng)矩陣式儲能系統(tǒng)“易立方”E3Stack。通過自研的電池組控制器，深度滲透電池側(cè)，實現(xiàn)了模組級的電-熱-安全主動管理，自研的3倍10S高過載能力組串式構(gòu)網(wǎng)型PCS緊密連接電網(wǎng)側(cè)，真正實現(xiàn)芯網(wǎng)連接，做電芯和電網(wǎng)間的智能、柔性、高效的鏈接。
在安全方面，通過全方位立體安全設(shè)計，基于EIS實現(xiàn)離群分析、內(nèi)部溫度估算、熱失控預(yù)警、主動故障旁路等主動安全技術(shù)，從電芯到系統(tǒng)構(gòu)建起多層安全防線；在“用好”方面，通過一包多管理、在線SOC調(diào)節(jié)、主動電、熱均衡等技術(shù)，實現(xiàn)充得滿、放得光、衰減慢，為客戶創(chuàng)造更多價值。
左邊是儲能柜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，和當(dāng)前行業(yè)內(nèi)主流的產(chǎn)品來說，最大的特點是右側(cè)這一列增加的電池組控制器。我們通過電池組控制器將當(dāng)前一簇一管理的電池儲能系統(tǒng)，升級為單包或者單模組管理的狀態(tài)，單模組的充放電狀態(tài)是完全獨(dú)立的，可以進(jìn)行單獨(dú)的管理。除此之外，我們還可以支持模組級的EIS主動掃描，真正做到主動安全的狀態(tài)。其次，還支持全功率充放電、ECO高效運(yùn)行等多種模式。組串式構(gòu)網(wǎng)型PCS采用三相三線或三相四線的拓?fù)?，支持單向?fù)荷的不平衡治理，和在電網(wǎng)側(cè)的構(gòu)網(wǎng)型支撐。
剛剛介紹了為光能源自研的的第三代矩陣式儲能系統(tǒng)，接下來介紹我們在安全和用好方面的體現(xiàn)。首先，安全是通過電芯安全、主動安全、電氣安全以及被動安全，覆蓋儲能系統(tǒng)全方位的安全設(shè)計。通過電池組控制器實現(xiàn)了在線監(jiān)測EIS，云端離群分析可以主動旁路異常模組，這包括兩部分：第一部分，針對當(dāng)前整個行業(yè)，不管是機(jī)械、電、熱濫用都會導(dǎo)致電池系統(tǒng)的內(nèi)短路，從而引起熱失控的狀態(tài)。我們通過主動注入1Hz到1000Hz全電流的不同頻率的電化學(xué)阻抗譜，掃描電芯的內(nèi)阻變化，可以在早期或者中期就進(jìn)行介入，發(fā)現(xiàn)電池的隱患或故障，從而進(jìn)行治理。這是第一部分，就是怎么發(fā)現(xiàn)問題，第二部分是通過電池組控制器，內(nèi)部有混合式的旁路開關(guān)，可以支持單模組的切除，當(dāng)前我們可以實現(xiàn)單簇最大33%的電芯切除。行業(yè)內(nèi)有很多也可以做到單模組或者單包的切除，但是切除之后，整簇是不能運(yùn)行的，因為電壓降低導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，但是我們通過我們自己的電池組控制器，切除1/3的電池之后，整個系統(tǒng)還可以正常運(yùn)行。
第二步，我們通過內(nèi)部溫度估算，可以提前預(yù)警熱失控，實現(xiàn)主動安全。當(dāng)前可以做到提前3-4小時監(jiān)測單個電芯的內(nèi)部真實溫度，而不是電芯表面的溫度，通過實測能夠提前20分鐘失控預(yù)警，實現(xiàn)真正的主動安全，在電芯真正發(fā)現(xiàn)熱失控甚至冒煙起火之前已經(jīng)切除故障電芯，而不是等到熱失控之后再去做被動消防的事后措施。
電池組控制器在整個充放電的過程中，可以做到主動的電熱均衡。左下角所示，不同模組之間，我們實測SOC差值在2.4%的時候，通過電池組控制器的主動均衡，在10分鐘之內(nèi)可以將差額降低到0.2%，這意味著當(dāng)前電池的充放電深度真正可以做到99%及以上。通過這樣的實測結(jié)果，儲能系統(tǒng)單次充放電的循環(huán)電量可以提升6%以上。不管是源網(wǎng)側(cè)還是用戶側(cè)來說，真正能做到充放電量的提升，對客戶來說才是效益最大化。當(dāng)然，在熱均衡性方面，我們通過電池組控制器可以主動實現(xiàn)熱均衡，不僅僅通過制冷系統(tǒng)的降溫，而是通過電管理去進(jìn)行溫度管理，降低電芯溫差，電芯之間的溫差小于2度。我們聯(lián)合電池廠家的實驗測試，電芯的循環(huán)壽命可以延長25%。
除了電池組控制器外，為光能源自主研發(fā)的PCS可以實現(xiàn)單向不平衡治理、全景主動支撐以及短時超強(qiáng)過載。短時超強(qiáng)過載，我們自己的PCS通過實測認(rèn)證之后，支持3倍10秒的強(qiáng)過載，實測的是3.2倍的12秒的數(shù)據(jù)。
為光能源之所以能夠把自研產(chǎn)品做到規(guī)?；茝V應(yīng)用，遵循的就是為每一位客戶安全用好每一度電，而且在各個方面都有不同維度的升級。
接下來向大家介紹我們的幾個典型應(yīng)用場景。第一個采用固態(tài)變壓器和電池組融合的工商業(yè)儲能項目，系統(tǒng)叫做E4Matrix-ES，我們的電池通過電池組控制器、固態(tài)變壓器接入電網(wǎng)，可以將電池直接接入到變壓器的低壓側(cè)，整個環(huán)節(jié)沒有PCS這個環(huán)節(jié)，系統(tǒng)升壓到10kV，然后接入到配網(wǎng)。相比于正常的變壓器來說，少了PCS這個環(huán)節(jié)，有多個方面的優(yōu)勢。第一，更安全?；陔姵啬＝M控制器，云邊端協(xié)同架構(gòu)，AI加持，主動安全；電芯與電網(wǎng)高頻電氣隔離，無高穿過壓問題，更安全；直流側(cè)電池在線旁路，電網(wǎng)側(cè)PET在線旁路，單點故障損失<1‰。第二，更高效。SST替代PCS+變壓器，SiC替代Si、Cu、Fe，軟開關(guān)替代硬開關(guān)，變換環(huán)節(jié)循環(huán)效率提升2.0%；無空載損耗，系統(tǒng)效率再提升1%。第三，更主動。主動SOC均衡，單循環(huán)可用電量提升6%，主動熱均衡，溫差<2℃，循環(huán)壽命延長；不受逆變條件限制，支持1.3pu高電壓穿越動態(tài)有功支撐。
這是一個典型案例，已經(jīng)有成功落地的項目，在重慶水土數(shù)據(jù)中心10kV直掛儲能電站，行業(yè)上第一個將高壓直掛儲能應(yīng)用到實際項目中的場景。萬國數(shù)據(jù)重慶水土數(shù)據(jù)中心10kV直掛儲能電站，容量為1.2MW/2.4MWh。行業(yè)首創(chuàng)SST直掛電能路由器E4Router替代傳統(tǒng)變壓器和PCS，實現(xiàn)儲能系統(tǒng)高可靠、高效率直掛數(shù)據(jù)中心10kV配電網(wǎng)，采用1臺基于SiC器件的固態(tài)變壓器和7臺具備模組級精細(xì)化管理的直流儲能柜。該項目運(yùn)行至今，綜合效率（含自用電）達(dá)到90%，電池側(cè)、電網(wǎng)側(cè)全鏈路模塊化主動旁路，電池側(cè)SOC主動均衡，充放電深度達(dá)到99%。
第三部分，深度電力電子化構(gòu)建直掛超充矩陣。
這部分主要是應(yīng)用于當(dāng)前電動汽車充放電的充電時間長，單樁功率無法匹配、市電接入容量不足提供的解決方案。核心是采用SST替代，全鏈條電力電子化，提供極全、極簡、極速、極效“四極”充電體驗，替代了原來的低壓充電模塊+變壓器的方案。
當(dāng)前的產(chǎn)品規(guī)格主要有800千瓦、1兆瓦以及1.25兆瓦三個規(guī)格。
這是一個典型案例，中石油昆山基于電能路由器的超快混合充電站，項目配備1臺10kV/800kVASST直掛電能路由器E4Router， 1臺380V/250kW低壓電能路由器E2Router，1臺360kW超充終端，6臺120kW雙槍充電終端。通過250kW低壓電能路由器E2Router實現(xiàn)原傳統(tǒng)變壓器供電回路與SST直掛電能路由器所帶充電回路的柔性互聯(lián)，實現(xiàn)光儲充協(xié)同運(yùn)行，促進(jìn)了光伏高效消納；利用峰谷電價實現(xiàn)儲能價值轉(zhuǎn)化，降低運(yùn)營成本。
這個項目是廣東江門高速服務(wù)區(qū)光儲直柔充電站，采用2臺SST直掛電能路由器E4Router，構(gòu)建750V直流母線，可直流接入電動汽車、光伏和儲能，并實現(xiàn)雙向服務(wù)區(qū)10kV饋線互聯(lián)。實現(xiàn)雙路供電，提升供電可靠性；主動調(diào)節(jié)潮流，降低變壓器過載風(fēng)險；優(yōu)化負(fù)荷不均，提高設(shè)備利用率；變壓器容量不變，增加超級充電。
以上是我的匯報，謝謝大家！
