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，來自中、美、英、德、澳、日、韓等國家的1400余位嘉賓到場參會。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，深圳市盛弘電氣股份有限公司研發(fā)總監(jiān)范小波在“儲能電站暨微電網(wǎng)專場”，以《工商業(yè)儲能變流器關(guān)鍵技術(shù)及系統(tǒng)解決方案》為題發(fā)表演講，現(xiàn)將演講主要內(nèi)容發(fā)布，以饗讀者。
深圳市盛弘電氣股份有限公司研發(fā)總監(jiān)范小波
范小波：大家上午好，我接下來就會更加聚焦在目前這種比較有商業(yè)價值的，有比較好的投資回報的工商業(yè)級的儲能系統(tǒng)方面和大家做一個探討。從技術(shù)層面上探討一下工商業(yè)級儲能變流器的關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)的解決方案。作為能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，儲能微電網(wǎng)近些年在市場上得到了快速的發(fā)展，尤其是在2016年開始儲能微電網(wǎng)的建設(shè)和裝機(jī)都出現(xiàn)了一個增長的小高潮。在這一增長態(tài)勢當(dāng)中，用戶側(cè)的工商業(yè)級的儲能是一個熱點，包括了這種削峰填谷的儲能，用于工業(yè)園區(qū)以及商業(yè)樓宇里面的或者是綜合能源服務(wù)的儲能，還有包括這種微電網(wǎng)等等。用戶側(cè)的這種工商業(yè)級的儲能系統(tǒng)目前是具備比較好的商業(yè)模式，也逐步具備投資價值，也是目前國內(nèi)市場上發(fā)展的一個重要的熱點。
這種配電側(cè)的工商業(yè)級儲能容量在幾十千瓦到幾兆瓦之間，主要由電池加BMS，然后是儲能變流器、配電系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)組成。儲能變流器的關(guān)鍵技術(shù)首先來講是它的效率提升，效率對儲能系統(tǒng)來講非常重要，在拓?fù)溥x擇方面有兩電平和三電平拓?fù)?，這里面就需要有相關(guān)的設(shè)計，提升這種儲能變流器在整流充電狀態(tài)下的效率，這個可能是以前和光伏逆變器不同的一點。另外電感的效率也要提升，這樣提升充放電雙向的效率。由于成本的因素，現(xiàn)在我們的逆變器做的功率密度越來越高，所以對散熱就提出了挑戰(zhàn)，尤其是用這種三電平拓?fù)涞膬δ茏兞髌?，這對散熱提出了很高的要求，在系統(tǒng)散熱的時候就要考慮到這個對稱布局，或者是采用更好的散熱技術(shù)把這個熱能夠從功率器件的中心送出去。比如說現(xiàn)在可能采用的這種散熱器加熱管的技術(shù)，再大功率的可能就是水冷的技術(shù)。采用模塊化技術(shù)設(shè)計的儲能變流器可能更適用于工商業(yè)的儲能系統(tǒng)以及微電網(wǎng)系統(tǒng)，因為工商業(yè)的儲能系統(tǒng)目前應(yīng)用也非常廣泛，容量也非常多，非常靈活。所以說這種通過設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)的AC模塊、DC模塊以及SDS模塊可以組成靈活的不同流量的變流器，如何來保障系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性呢？這個就需要從技術(shù)上解決，包括采用這種直流母線耦合技術(shù)，來保證各個子模塊實時的動態(tài)的功率平衡。采用一種軟件的虛擬映射技術(shù)，保證各個模塊的工作時許是在同一平面上進(jìn)行調(diào)度和控制，通過軟硬件的設(shè)計既要兼顧系統(tǒng)的靈活性又要兼顧它的穩(wěn)定性和輸出的性能。
最近PCS電池應(yīng)用是整個行業(yè)討論的熱點，現(xiàn)在這個工商業(yè)級的儲能系統(tǒng)因為對價格和成本是非常敏感的，也許多分支的儲能變流器是剛才講的這個問題的解決方案。這個多分支的儲能變流器是可以允許不同容量、不同電壓能級的機(jī)組接入到同一個儲能變流器之中，但是它的交流側(cè)又有一個統(tǒng)一的特性。這種多分支技術(shù)主要就是采用這種軟件控制技術(shù)和硬件設(shè)計技術(shù)，既保障了直流性的結(jié)偶，又保障了多流的耦合。我們這個大電網(wǎng)并不是理想的電壓源，它實際上是一個有阻抗的系統(tǒng)，所以我們這種大規(guī)模的光伏發(fā)電或者說儲能變流器系統(tǒng)接入到電網(wǎng)當(dāng)中的時候就會存在著這種逆變器自身的阻抗和電網(wǎng)的阻抗之間出現(xiàn)一個匹配，最后表現(xiàn)出來的就是這個逆變器可能是跑得比電網(wǎng)快，相對超前于這個電網(wǎng)或者說追不上電網(wǎng)，最后導(dǎo)致了系統(tǒng)不穩(wěn)定的情況。具體到這種工商業(yè)級的應(yīng)用來講，這個問題就表現(xiàn)成為一個電網(wǎng)適應(yīng)性的問題。因為在這種工廠應(yīng)用的情況下，很多工廠的電壓質(zhì)量非常差，所以就影響到儲能變流器的工作，所以要通過對儲能變流器所有的控制模型和電壓組成模型的分析，采用電網(wǎng)電壓的阻抗和電壓做一個優(yōu)化，化解電網(wǎng)對儲能變流器的影響。還有就是逆變器作為電力電子設(shè)備不具備這種慣量和阻抗特性，它對大電網(wǎng)來講是不友好的，是很硬的一個特性。這個時候我們可以去參考電機(jī)的轉(zhuǎn)距和機(jī)械方程，給逆變器虛擬一個慣量和阻尼的特性，這樣逆變器就可以自主參與到電網(wǎng)的電壓和頻率的調(diào)節(jié)當(dāng)中去，甚至在一些小型的微電網(wǎng)當(dāng)中可以實現(xiàn)真正的無縫切換。
剛才還講到了這種模塊化的設(shè)計，其實未來有可能這個電池的設(shè)計和PCS，它們之間的界限可能會變得越來越模糊，所以說為了進(jìn)一步降低工商業(yè)儲能系統(tǒng)的成本，可以將PCS的模塊直接集成到電池集裝箱系統(tǒng)當(dāng)中去，未來所有的集裝箱里全部放電池架，這樣減少了從電池到逆變器之間的很長的直流的一個接線，最后整個系統(tǒng)只有一個個的電池架，然后通過一根交流母線和一跟通信線纜耦合在一起拉出去，這樣實現(xiàn)儲能系統(tǒng)的快速部署。未來就是這樣一個一個電池架直接一個一個排過去，BMS和PCS全部集成到這個電池架里面去。另外針對于小型的這種微電網(wǎng)，它有一個比較大的痛點，就是說它希望所有的設(shè)備都需要在本地進(jìn)行控制，而不需要購買額外的EMS或者是其他控制系統(tǒng)，所以根據(jù)這種需求我們設(shè)計了微網(wǎng)控制器和并離網(wǎng)切換的技術(shù)，我們把這些全部接入到小型的微網(wǎng)控制器當(dāng)中來，實現(xiàn)對本地微電網(wǎng)的控制，實現(xiàn)一個小型微電網(wǎng)系統(tǒng)的快速部署和應(yīng)用。接下來我們看一下這種工商業(yè)級儲能微電網(wǎng)系統(tǒng)的解決方案的設(shè)計。這是一個交流的微電網(wǎng)系統(tǒng)解決方案，光儲充一體化的微網(wǎng)解決方案。所有的東西通過一個交流母線耦合到一起形成一個微網(wǎng)系統(tǒng)，通過一個智能的切換柜和電網(wǎng)去連接，最后整個系統(tǒng)通過EMS和微網(wǎng)控制器來進(jìn)行控制，目標(biāo)就是保障整個微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部新能源發(fā)電的消納以及儲能的削峰，還有電動車的低成本充電，實現(xiàn)一個微網(wǎng)的應(yīng)用。如果說剛才那種解決方案是針對于最終的這個業(yè)主是一個系統(tǒng)的交付方案的話，這個方案該是我們最近提出的一個專門針對于電池廠等客戶，就是盛弘驅(qū)動工商儲能集成的方案，就是說把所有的工商儲能系統(tǒng)里面所有電氣的設(shè)計和設(shè)備全部集成到一個集裝箱之內(nèi)，包括從開始大家一起的商業(yè)模型的計算、方案設(shè)計、電池電壓農(nóng)兩設(shè)計、EMS設(shè)計、集裝箱布局等等所有的東西都做到一起，最后統(tǒng)一交付給我們的客戶，你拿到以后直接裝上電池就可以使用了，包括EMS全部都在里面，所以這是一種集成應(yīng)用的方案。
這個方案是針對于這種弱電網(wǎng)地區(qū)的小型供電系統(tǒng)，比如說我們的西藏地區(qū)或者是非洲地區(qū)，容量是30千瓦到100千瓦之間，剛好為一個村落或者是社區(qū)去供電。這個接入電池柜、光伏板就可以工作，不需要額外的EMS和配電柜等等。所以就進(jìn)一步的簡化了這種小型微網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計，可以快速的去部署到這種需要小型微網(wǎng)系統(tǒng)的地方去。所以這是針對這類型場景的一個小型的解決方案。
最后我就簡單介紹一下盛弘電氣，盛弘電氣是一家位于深圳的創(chuàng)新型的新能源企業(yè)，目前是有員工超過500人，其中有三分之一以上是研發(fā)技術(shù)人員。在深圳南山區(qū)有超過2萬平米的辦公場地。目前公司主要有四大業(yè)務(wù)線，包括電能質(zhì)量產(chǎn)品線、儲能微網(wǎng)產(chǎn)品線、電動汽車充電機(jī)
儲能微網(wǎng)產(chǎn)品線目前擁有從25千瓦到500千瓦全系列的儲能變流器，以及100千瓦時到1兆瓦時的微網(wǎng)系統(tǒng)解決方案和能量管理等等。相關(guān)的儲能變流器產(chǎn)品現(xiàn)在已經(jīng)通過了CE、CQC認(rèn)證等等，擁有超過20項以上的專利，并且持續(xù)投入新的研發(fā)和解決方案。過去6到7年時間盛弘電氣一共實施了超過50個以上的儲能微網(wǎng)項目，包括了很多這種應(yīng)用，最重要的就是這種工商業(yè)園區(qū)的儲能系統(tǒng)的應(yīng)用。產(chǎn)品是不光運行于國內(nèi)，還運行于美國、英國、泰國、韓國、印尼等國外市場。這個是用在我們佛山的一個工廠，這是商業(yè)級的儲能系統(tǒng)，這個系統(tǒng)可以每個月為用戶節(jié)省電費，大概3年左右可以收回成本，有很好的投資價值。這個是位于一個英國工業(yè)園區(qū)內(nèi)的儲能系統(tǒng)，這個是包含了園區(qū)內(nèi)有光伏發(fā)電，有150千瓦的儲能變流器，這個用的鉛炭電池，是用于光伏發(fā)電的一個消納。這是我們公司最早的一套運行于海外的系統(tǒng)，這個已經(jīng)為這個海島持續(xù)工作了4年時間，一直非常穩(wěn)定。盛弘電氣深入儲能行業(yè)多年時間，在儲能變流器技術(shù)和系統(tǒng)解決方案上做了大量的探索工作，希望能夠與各位行業(yè)類的專家深入交流合作，共同推進(jìn)儲能的商業(yè)化和實用化。謝謝大家。
（本文根據(jù)現(xiàn)場錄音整理，未經(jīng)本人審核）
