中國儲能網(wǎng)訊：2017年4月24-26日，第七屆中國國際儲能大會在蘇州香格里拉酒店圓滿召開，超過1400位國內外嘉賓到場參會。大會共邀請140余位行業(yè)專家與企業(yè)代表，圍繞產(chǎn)業(yè)熱點話題，發(fā)表了一系列精彩演講，中國儲能網(wǎng)將向讀者傳遞本次大會最具價值的聲音。
大會期間，江蘇峰谷源儲能技術研究院有限公司副總經(jīng)理陳強在“儲能電站暨微電網(wǎng)專場”，以《大型電池儲能系統(tǒng)集成及應用》為題發(fā)表演講，現(xiàn)將演講主要內容發(fā)布，以饗讀者。
江蘇峰谷源儲能技術研究院有限公司副總經(jīng)理陳強
陳強：很榮幸能有這個機會代表猛獅科技做這個匯報，匯報主要分為三個部分，第一是大型儲能系統(tǒng)集成關鍵技術，第二是大型儲能系統(tǒng)應用，第三是猛獅科技在儲能領域的開拓。
首先介紹大型儲能系統(tǒng)集成關鍵技術。大型儲能系統(tǒng)主要三部分構成，電池存儲系統(tǒng)、功率轉換系統(tǒng)PCS、能量管理系統(tǒng)EMS，它們之間實現(xiàn)能量流和信息流的流動。儲能系統(tǒng)的開發(fā)流程可以分四個階段：第一階段是分系統(tǒng)設計，電池系統(tǒng)主要是電池的選型、電池管理和安全設計，功率系統(tǒng)主要是電氣設計、結構設計和控制軟件的開發(fā)，監(jiān)控系統(tǒng)主要是監(jiān)控系統(tǒng)的方案設計、硬件設計和軟件開發(fā)；第二階段是系統(tǒng)集成，主要是儲能房/儲能集裝箱的電氣倉和電池倉結構設計、溫控、消防、照明、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)等；第三階段是生產(chǎn)施工，設備生產(chǎn)和調試，還有項目現(xiàn)場的土建施工；第四階段，系統(tǒng)調試，設備到項目地安裝、調試和跟業(yè)主的對接。
接下來介紹電池系統(tǒng)。電池PACK流程，電池配組，根據(jù)容量、電壓、放電率的一致性原則，選電池進行配組，然后模塊組裝，BMU的安裝，線束的連接、測試等等。
電池系統(tǒng)成簇設計的流程，電池組成一個PACK，里面包括BMU，數(shù)個PACK加上高壓盒串聯(lián)組成一個電池簇，多個電池簇并聯(lián)組成一個電池系統(tǒng)。電池管理系統(tǒng)，分三層，最底層是BMU，電池模組的管理單元，往上是電池簇管理單元BCMS，最上層是電池堆管理單元BAMS。BMU主要是檢測模組里面電池的電壓電流、內阻，對電池系統(tǒng)進行監(jiān)管和報警，然后進行均衡。BCMS主要是管理一個電池簇里面的BMU，然后檢測整個電池簇的電壓、電流，并且標定SOC，電池出現(xiàn)故障異常時，可以斷開高壓盒的接觸器，使電池簇退出運行。BAMS主要是一個通訊功能，它對下與BCMS進行通訊，同時跟EMS和PCS進行通訊。
剛剛也講了電池一致性很重要，但是電池無論怎么配組，在長期運行以后，電池之間的特性總會有差異，我們需要進行一個主動均衡，我們分三層底層控制：BMU底層控制實現(xiàn)電池組內均衡；一個簇里面的組間均衡是借助BCMS提供控制策略，然后由BMU來完成的；簇間均衡控制主要是由BAMS聯(lián)合PCS實現(xiàn)。BMS保護及控制策略：首先高壓盒的通斷控制，繼電器的控制，高壓盒是電池簇進入了直流匯流箱的一個端口，可以說是電池系統(tǒng)到電氣系統(tǒng)的一個端口，那么它的通斷控制是保證電池系統(tǒng)在適宜的電壓和環(huán)境狀態(tài)下進行工作；還有預充回路的控制，為了防止沖擊電流對功率其件造成損傷，所以加了一個預充回路控制；還有雙供電電源控制，主要是防止直流電源持續(xù)放電造成電池系統(tǒng)過放；還有簇間均衡防環(huán)流控制，防止電池簇間過大環(huán)流對功率器件和電池造成損壞；還有EMS和PCS的通信控制，用于通過EMS和PCS執(zhí)行相關的充放電動作。
接下來功率轉換系統(tǒng)PCS，PCS主要的工作是四象限變換(能量的雙向流動)，有功無功調節(jié)，黑啟動，充放電管理，運行狀態(tài)控制，通訊管理，后臺監(jiān)控。主要用途是四點：平衡新能源發(fā)電上網(wǎng)功率，平衡電網(wǎng)的負荷峰谷，優(yōu)化配電網(wǎng)電能質量，應急供電。
主要拓撲是兩種，DC/AC單級拓撲和DC/DC與DC/AC串聯(lián)雙級拓撲。單級拓撲主要應用在電池電壓比較高的場合，像鋰電池系統(tǒng)，我們一般是串聯(lián)到200串左右，額定電壓大概600多伏。兩級式拓撲是用在一些電池電壓比較低的如鉛酸電池、釩液流電池等電池系統(tǒng)電壓較低的系統(tǒng)里面，需要DC/DC進行升壓然后再逆變。另外還應用在一些多直流電源輸入的場合，需要DC/DC進行功率的分配。
并離網(wǎng)的智能切換箱柜，主要用在一些微電網(wǎng)系統(tǒng)里面，由斷路器，靜態(tài)開關，還有控制板組成?？刂瓢蹇刂葡到y(tǒng)檢測靜態(tài)開關兩端的電壓電流，通過靜態(tài)開關的通斷控制實現(xiàn)并網(wǎng)向離網(wǎng)的轉換，以及離網(wǎng)向并網(wǎng)的同期控制。另外帶電操的斷路器控制信號，可以實現(xiàn)離網(wǎng)運行下的負荷投切。對外通訊一般是跟PCS進行通訊，因為它是實時控制，所以要求速度比較快。
技術關鍵點，分成四個方面：第一是并網(wǎng)運行模式，動、靜態(tài)電網(wǎng)支撐和低電壓穿越；第二是離網(wǎng)運行模式，這是主要難點所在，非線性負荷下的諧波抑制，沖擊性負荷抑制，三相不平衡負荷下微電網(wǎng)電壓控制，我們常規(guī)可以采用三相電壓的正負序分離進行控制，變流器交流并聯(lián)協(xié)調控制，可以采用下垂控制，還有基于VSG的控制方式；第三是并離網(wǎng)運行模式的切換，非計劃性并網(wǎng)切向離網(wǎng)的穩(wěn)定性控制，離網(wǎng)轉并網(wǎng)的同期并網(wǎng)控制；第四是多儲能系統(tǒng)的協(xié)調控制，多儲能的均衡充放電控制，尤其離網(wǎng)模式下實現(xiàn)微電網(wǎng)系統(tǒng)多個儲能系統(tǒng)的電量均衡控制。
接下來介紹一種控制系統(tǒng)軟件開發(fā)方法，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)軟件開發(fā)是根據(jù)理論分析和仿真得到相應的控制算法，然后編寫程序上電調試，這整個過程決定了系統(tǒng)開發(fā)的效能。通常電氣仿真是使用MATLAB/SIMULINK可視化仿真平臺，SIMULINK提供了一個封裝子模塊庫Embedded Coder，它提供了相應的封裝子模塊，能夠與仿真得到的控制模塊組成一個控制程序轉換模型，直接生成控制系統(tǒng)軟件程序。首先看Target Preferences封裝子模塊，它有四個主要功能，控制芯片的選型、儲存空間的分配、section的設置、外圍設備的設置。Embedded Coder還提供了一些子模塊庫，有控制芯片各個外圍設備的應用封裝子模塊庫提供了如ADC、CAN、SPI、I/O口輸入輸出、PWM等模塊，DMC模塊庫提供了常用的控制子模塊，Memory Operations模塊庫提供了賦值和拷貝的功能，IQmath模塊庫提供了IQmath相應的子模塊，這些模塊可以幫助我們結合控制仿真系統(tǒng)的控制模塊建立一個控制系統(tǒng)軟件生成模型。
這頁PPT左邊顯示的是一個電氣系統(tǒng)仿真模型，仿真通過后把Controller這個控制模塊拿出來，結合相關的Embedded Coder中的子模塊，構建出PPT右邊顯示的源程序轉換模型，有兩個中斷，一個是ADC中斷，一個是串口通訊中斷，還有主循環(huán)程序模塊，將它編譯在CCS里生成相應的控制系統(tǒng)軟件程序，然后上電調試。本人用這個方法也開發(fā)了幾款產(chǎn)品，個人的經(jīng)驗分享，這一方法能夠極大地提高產(chǎn)品開發(fā)進程，它的最大問題就是生成的程序的可讀性比較差。
第三部分就是能量管理系統(tǒng)，這是一個儲能監(jiān)控系統(tǒng)拓撲結構，它分實時監(jiān)控區(qū)和數(shù)據(jù)采集區(qū)，數(shù)據(jù)采集區(qū)主要由終端服務器、通信控制器、交換機等組成，實時控制區(qū)主要由系統(tǒng)交換機、服務器、就地工作站和遠程工作站構成，整個的功能系統(tǒng)結構可以分三個部分，一是操作系統(tǒng)，還有支撐平臺，主要是對應用功能的支撐，第三是應用功能。
第二部分介紹一下大型儲能系統(tǒng)的應用，因為前面大家介紹的很多，所以我這邊就簡單帶過，主要五個方面：一是可再生能源中的應用，第二是在微電網(wǎng)中的應用，第三是在電網(wǎng)中的調頻調峰，削峰填谷，第四是需求側響應，第五是偏遠無電地區(qū)、海島地區(qū)的離網(wǎng)應用。
第三部分匯報猛獅科技在儲能領域的開拓。主要三個部分：一是電池生產(chǎn)基地，這也是猛獅科技目前資產(chǎn)最重的產(chǎn)業(yè)，兩個基地計劃總投資60億元人民幣，分別是福建猛獅新能源動力鋰電池生產(chǎn)基地，和猛獅宜城高端鋰電工業(yè)園；第二是儲能設備制造及系統(tǒng)集成，就是我所在的江蘇峰谷源儲能技術研究有限公司；第三是在儲能項目方面的開拓，目前已經(jīng)落地的項目是陜西可再生能源發(fā)電和儲能綜合應用產(chǎn)業(yè)基地，湖北可再生能源發(fā)電和儲能綜合應用產(chǎn)業(yè)基地，另外一些項目正在洽談中，其中一些項目規(guī)模比較大。
福建猛獅新能源動力鋰電池生產(chǎn)基地，它占地450畝，總產(chǎn)能是6GWh，2020年達產(chǎn)，目前已經(jīng)開始量產(chǎn)了，達產(chǎn)后年產(chǎn)值大概是100億人民幣左右，主要生產(chǎn)圓柱三元電池，18650和21700，左邊是它的鳥瞰圖，在福建省漳州市詔安縣經(jīng)開區(qū)，總投資30億元人民幣。
猛獅宜城高端鋰電工業(yè)園，位于湖北省宜城市經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，占地457畝，年產(chǎn)能是4GWh，主要生產(chǎn)40Ah以上的三元方殼電池、磷酸鐵鋰電池，右邊是它的鳥瞰圖，總投資30億元人民幣，是一個環(huán)境優(yōu)美，設備完全現(xiàn)代化的鋰電工業(yè)園區(qū)。
接下來介紹一下江蘇峰谷源儲能技術研究院有限公司，于2012年9月在鎮(zhèn)江成立，2015年11月正式并入猛獅科技。主要在四個方面進行深耕：一是儲能系統(tǒng)的核心部件，以PCS為核心的電氣系統(tǒng)的自主開發(fā)、電池PACK和成組的設計；第二是儲能系統(tǒng)的集成設計和生產(chǎn)裝配；第三是儲能項目的EPC，工程總包；第四是儲能項目運維平臺的建設。
這是我們在大型儲能系統(tǒng)方面的主要產(chǎn)品，大功率PCS，大容量電池PACK，兆瓦時集裝箱儲能系統(tǒng)。
中小系統(tǒng)方面我們也開發(fā)了一些產(chǎn)品，鉛酸便攜光儲一體機，鋰電便攜光儲一體機，戶用鋰電離網(wǎng)系統(tǒng)。
這是公司資質，是高新技術企業(yè)，還有我們部分專利證書，峰谷源是一個具有自主知識產(chǎn)權的高科技企業(yè)。
接下來是我們儲能方面的主要項目。首先是定邊可再生能源發(fā)電和儲能綜合應用產(chǎn)業(yè)基地。定邊縣地處陜甘寧蒙四省交界，是國家首批綠色能源示范縣，風光資源非常豐富。去年的SNEC展會上，定邊縣和猛獅科技簽署的《合作共建可再生能源發(fā)電和儲能綜合應用產(chǎn)業(yè)基地框架協(xié)議》，雙方計劃在四年之內，在定邊投資建設500兆瓦時的儲能電站，100兆瓦的地面光伏電站，100兆瓦的風電站，50兆瓦的光熱電站，形成西北地區(qū)規(guī)模較大的可再生能源發(fā)電和儲能綜合應用示范中心。整個投資規(guī)?？傆嬍?6.2億人民幣。項目一期在今年的3月25號開工，是一個10兆瓦時的鋰電池儲能示范電站，它以解決光伏電站棄光為目的，提高光伏電站并網(wǎng)電能質量，建設一個依托100MW光伏電站的儲能電站示范工程。光伏電站、儲能電站的智能協(xié)調工作，實現(xiàn)儲能電站的無人值守，凸現(xiàn)能量管理系統(tǒng)優(yōu)化調度控制的效果。在電站設計方面我們主要原則是光伏棄光的最大限度消納，還有儲能電池使用的最佳效能的原則。
項目主要分三期，初期是一個10兆瓦時的示范電站，計劃是2017年6月30號并網(wǎng)，中期是2019年5月完成建設500兆瓦時的儲能電站，100兆瓦的光伏電站，還有100兆瓦的風力電站，50兆瓦的光熱發(fā)電站，吸納定邊縣及周圍的棄風、棄光，并通過儲能電站實現(xiàn)平穩(wěn)并網(wǎng)，為電網(wǎng)提供備用儲能控制服務。
遠期是2020年5月完工，建設一個以儲能主要部件生產(chǎn)、組裝和測試為一體的現(xiàn)代化工廠項目，并建設一座調度中心和監(jiān)控中心，組成定邊縣周邊區(qū)域的能源互聯(lián)網(wǎng)，形成可再生能源和電池儲能綜合應用示范中心。
在宜城我們主要有兩大投資，剛剛介紹了一個投資30億元的鋰電池生產(chǎn)基地項目，另一個是可再生能源發(fā)電和儲能綜合應用基地的項目，整個項目規(guī)模是600兆瓦的光伏電站、200兆瓦的風電站、以及200兆瓦時的儲能電站。
智慧的清潔能源是猛獅科技孜孜不倦追求的產(chǎn)業(yè)方向，也是我們公司董事長陳樂伍先生帶領公司全體員工努力奮斗的方向。
作者簡介：
陳強博士，副教授，2008年12月畢業(yè)于東南大學電氣工程學院電機與電器專業(yè)，2009年1月進入中國電子科技集團十四所工作，2015年7月至今擔任江蘇峰谷源儲能技術研究院有限公司副總經(jīng)理。主要研究方向為變流器及其控制、分布式發(fā)電與微電網(wǎng)技術、新能源儲能系統(tǒng)。發(fā)表論文十余篇，授權專利五項。
（本文根據(jù)現(xiàn)場錄音整理，未經(jīng)本人審核）
