陽光電源張躍火：把事情做在前端 才能保證儲能系統(tǒng)安全、可控
陽光電源張躍火
2019年5月18-20日，中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟、中國科學(xué)院工程熱物理研究所舉辦“ESIE2019儲能國際峰會暨展覽會”，陽光電源張躍火在會議上發(fā)言。
在主題論壇4：“儲能參與與輔助服務(wù)市場(現(xiàn)貨市場)價值實(shí)現(xiàn)”論壇上，陽光電源張躍火作題為《儲能系統(tǒng)的集成優(yōu)勢是怎么煉成的》的演講。
以下為發(fā)言實(shí)錄：
陽光電源張躍火：今天我從我們的角度講陽光針對儲能系統(tǒng)的系統(tǒng)集成技術(shù)。
從幾個方面來講：
第一，儲能集成系統(tǒng)安全問題。
第二，儲能系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，陽光電源從哪一方面做了工作，確保我們系統(tǒng)的安全。
第三，業(yè)務(wù)布局。
第四，典型的業(yè)績分享。
昨天中關(guān)村聯(lián)盟發(fā)布了數(shù)據(jù)，截止到2018年底累計(jì)投入規(guī)模電化學(xué)儲能1.1GW，也是2017年累計(jì)規(guī)模的2.6倍，特別是鋰離子電池目前占據(jù)了我們電化學(xué)很重要的部分。近期安全的事情，昨天有個專家統(tǒng)計(jì)，截止到當(dāng)前有20幾起燃燒的事故，把儲能系統(tǒng)安全問題推到了風(fēng)口浪尖，當(dāng)然對系統(tǒng)的安全也是我們整個儲能里面最要關(guān)注的一個點(diǎn)。第二個才是經(jīng)不經(jīng)濟(jì)，合不合算，能不能讓大家來買單。
第二部分儲能系統(tǒng)集成的關(guān)鍵技術(shù)，陽光在這塊布局很早，我們在集成技術(shù)這塊做了很多的工作，專利方面，其中有500多項(xiàng)專利，基本上是關(guān)于系統(tǒng)集成技術(shù)的。這是為什么我們做儲能會相對其他的廠家可能優(yōu)勢更大。
都說安全的問題，其實(shí)無論是安全，包括安全、高效、設(shè)計(jì)，整個系統(tǒng)最終表現(xiàn)出來的狀態(tài)，其實(shí)基本上是設(shè)計(jì)出來的。為什么這么講?因?yàn)槲沂亲龉夥O(shè)計(jì)的，像光伏電站一樣，光伏電站7分是設(shè)計(jì)出來的，后面的3分才是運(yùn)維，能進(jìn)一步提升發(fā)電量等等，儲能系統(tǒng)也是一樣，我們把事情做在前端，才能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行安全、可控的。
幾個關(guān)鍵技術(shù)：
1、安全設(shè)計(jì)，結(jié)合智能消防、浪涌抑制等等。
2、高效率設(shè)計(jì)，從應(yīng)用端來講，目前儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，特別是在經(jīng)濟(jì)性還不足以特別支撐，比如在某一些邊際下運(yùn)行的時候，整個系統(tǒng)的循環(huán)效率也是至關(guān)重要的。
3、可靠性，專利散熱、系統(tǒng)配置和長壽命的管理。
4、智能化，從監(jiān)控、調(diào)度、快速響應(yīng)、故障精準(zhǔn)定位、故障體檢等等維度。
5、適應(yīng)性，因?yàn)槲覀兊膬δ芟到y(tǒng)可能適用于高海拔、近海風(fēng)沙地區(qū)，作為適應(yīng)性來講也是必不可少的。
安全性設(shè)計(jì)：通過四級安全防護(hù)措施，比如PARK級的，然后是BCP，可以保護(hù)線路，PCS自身的保護(hù)以及其他的前期的保護(hù)。所以整體每一個環(huán)節(jié)都是有對安全的監(jiān)控保護(hù)。
除了四級，各個層級之間有一個安全聯(lián)動的機(jī)制，我們叫做五級聯(lián)動保護(hù)，聯(lián)動起來防止邏輯沖突，以及避免干擾故障的處罰。
針對浪涌保護(hù)和節(jié)能監(jiān)測，保證系統(tǒng)運(yùn)行，這個也是智能化節(jié)能檢測的過程，對儲能系統(tǒng)也是必不可少的。
接地，大家可能平時比較忽略接地，特別在其他的系統(tǒng)里面共地，我們這里采用第一種方式，獨(dú)立接地的方式，從電池、PCS到控制電源等等，空調(diào)、消防、照明所有的東西都是獨(dú)立的接地的過程。獨(dú)立接地是防止接地網(wǎng)混在一起產(chǎn)生很大的鞏膜，導(dǎo)致互相影響，特別是電網(wǎng)端的電壓突變會影響到電池端，這種風(fēng)險性也是蠻大的，所以從這些方面我們進(jìn)一步杜絕。
針對Cel，電壓一致性方面，國標(biāo)要求和我們自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是相差很大的，而且我們的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于國標(biāo)的水平。包括電壓的一致性，電芯容量一致性，電芯一致性通常用標(biāo)準(zhǔn)偏差來衡量。還有實(shí)驗(yàn)溫度等等。
從各個維度保證高標(biāo)準(zhǔn)的檢測標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到從Cel到系統(tǒng)的整體保護(hù)，像幾大標(biāo)準(zhǔn)的檢測，像擠壓、過充過放、短路低電、熱失控、針刺主要針對電動車上的儲能來的，對于電力儲能我們更嚴(yán)苛的也是做了這種實(shí)驗(yàn)。
針對Pack電氣設(shè)計(jì)，單個Pack額定電壓更低，主要取決于人體對安全電壓的考慮，所以安裝維護(hù)方面可以更加安全，針對系統(tǒng)的耐壓、絕緣我們也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于國標(biāo)的，絕緣更強(qiáng)，系統(tǒng)才能更加安全。剛才講從設(shè)計(jì)端，設(shè)計(jì)端主要是以預(yù)防、監(jiān)控為主，當(dāng)真的發(fā)生了火災(zāi)或者是不安全性的問題，我們最后有一道防線來解決，我們與中科大的火災(zāi)實(shí)驗(yàn)室共同研究電芯時空的特性。
針對消防系統(tǒng)，采用多點(diǎn)監(jiān)控、分級滅火、智能消防模式，采用新型的FK5112全氟乙酮滅火介質(zhì)，快速滅火、持續(xù)降溫，比其他的更有優(yōu)勢。
第二大塊，高效率設(shè)計(jì)，選用整體的系統(tǒng)效率超過90%以上，整體的系統(tǒng)效率包括電池的往返效率，PCS是我們傳統(tǒng)的優(yōu)勢，大于99%，電池這塊大于98%，包括整體的高效能的智能溫控系統(tǒng)，保證了系統(tǒng)的整體的循環(huán)效率大于90%，這也是進(jìn)一步減小系統(tǒng)的損失。儲能系統(tǒng)是一來一回的，損失是不可避免的，但是我們怎么樣從設(shè)計(jì)的方面進(jìn)一步降低損失。
逆變技術(shù)，PCS是3000瓦到2.5兆瓦的PCS，從儲能逆變器的關(guān)鍵技術(shù)來講，我們掌握了交直流并技術(shù)、高/低電壓穿越、VSG技術(shù)、高效率，這也是我們在這方面做這個工作的優(yōu)勢。電池在大概5年前開始布局鋰電池的技術(shù)，包括我們當(dāng)時跟三星合作。
在電池的封裝技術(shù)、管理技術(shù)、安全性技術(shù)、維護(hù)技術(shù)我們做了很多工作，電池涵蓋磷酸鐵鋰跟三元鋰兩種大的類型，而且涵蓋0.5C到4C，無論能量型還是功率型進(jìn)行了全面的覆蓋，可以滿足不同的，無論是能量搬移還是調(diào)頻調(diào)峰各種應(yīng)用的需求。
高效率設(shè)計(jì)：最大的系統(tǒng)支持1500V系統(tǒng)，目前在國內(nèi)1500V儲能系統(tǒng)還是用的比較少的，主要是在海外。這個跟光伏是一樣的，1500V系統(tǒng)有一些固有的屬性和優(yōu)勢，包括電芯的串聯(lián)數(shù)、線纜減少、并網(wǎng)點(diǎn)減少，所有系統(tǒng)的線損、線纜損耗都會大幅度下降，維護(hù)的過程大量減少。
可靠：至少保證系統(tǒng)在生命周期內(nèi)是完全可靠的。我們采用了一些專利的設(shè)計(jì)技術(shù)，電池模組的風(fēng)道，大家可以看到，可實(shí)現(xiàn)模組內(nèi)部電芯溫差不超過3攝氏度，這個指標(biāo)是非常領(lǐng)先的一個指標(biāo)。包括PCS風(fēng)道，采用下進(jìn)風(fēng)，上出風(fēng)的原理，保證變流器的風(fēng)機(jī)工作在冷風(fēng)區(qū)，也是保證它的壽命，可以實(shí)現(xiàn)負(fù)30度到60度環(huán)境下的持續(xù)的運(yùn)行。
熱設(shè)計(jì)，包括Pack的，內(nèi)電芯的均溫測試，并聯(lián)的Pack的均溫測試，包括高低溫的測試，包括熱仿真，我們從測試的角度盡量完善它的可靠性。
這是根據(jù)負(fù)載特性，仿真，可以根據(jù)不同的邊界條件，我們可以提供這種服務(wù)，把邊界條件輸入，進(jìn)行仿真的服務(wù)，我們可以算出我們系統(tǒng)的效率、策略，包括充放電策略，我們根據(jù)不同的應(yīng)用類型，給出最優(yōu)的能量管理或者是電池充放電管理的這些策略。
電池壽命的預(yù)計(jì)，由于現(xiàn)在大家都經(jīng)常問到的一個問題，電池的壽命怎么樣?電池的壽命說不清道不明，因?yàn)楦枚噙吔鐥l件有關(guān)系，基于這么多復(fù)雜的邊界條件我們怎么樣預(yù)測電池的壽命呢?我們可以做得到，基于鋰電池的大數(shù)據(jù)分析可以精準(zhǔn)的預(yù)測到電池衰減的特性，同時基于不同負(fù)荷的工況可以預(yù)測電池的壽命，當(dāng)然這個過程一系列要有一個大數(shù)據(jù)的模型。
能量管理系統(tǒng)是智能化設(shè)計(jì)的過程，無論是系統(tǒng)的安全還是調(diào)度，都離不開智能化的設(shè)計(jì)，我們主要是包括分時充放電控制、微網(wǎng)自動運(yùn)行控制、電池組的主動均衡管理、快速調(diào)頻這些反應(yīng)，我們通過本地的控制器可以實(shí)現(xiàn)把PCS、電池系統(tǒng)以及周邊的服務(wù)系統(tǒng)全部接進(jìn)來進(jìn)行統(tǒng)一的管理和調(diào)度。從儲能系統(tǒng)的調(diào)試、安裝、運(yùn)維這塊有比較大的優(yōu)勢。
同時，故障的快速檢測，剛才講了故障的快速檢測包括安全性，是離不開智能化的，包括黑匣子設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)故障的快速診斷和分析。黑匣子，大家都知道飛機(jī)的黑匣子，我們可以從處罰的原始原因到一系列引發(fā)的原因，都是可以做一連串的反應(yīng)都可以做記錄和分析，這是黑匣子設(shè)計(jì)。
集中運(yùn)維：智慧能源管理平臺不僅可以接入光伏、風(fēng)電，還可以接入儲能，也是可以實(shí)現(xiàn)區(qū)域分級的管理，包括綜合能源的管理，然后提供整個儲能電站的運(yùn)行、運(yùn)維的特性分析。
適應(yīng)性：高適應(yīng)性主要取決于我們對溫度、風(fēng)道。地震的強(qiáng)度，防風(fēng)、防震、抗震的要求進(jìn)行了大量的仿真和計(jì)算。這是載荷和地震強(qiáng)度的測試，陽光在這塊也是擁有全系列的對于儲能系統(tǒng)測試的測試平臺和研究的平臺。這是防護(hù)和延誤的測試。
三、陽光電源儲能業(yè)務(wù)的布局。
公司是1997年成立的，到2018年、2019年，至今22年的時間，主要從光伏開始做起，在2015年開始跟三星合作成立了儲能的公司。
針對于公司儲能這塊的產(chǎn)能，目前鋰電池產(chǎn)能可以達(dá)到5GWh，儲能逆變器可以達(dá)到8GW，系統(tǒng)集成能力可以達(dá)到6GW和6GWh，是完全滿足目前市場的需求的。
在測試設(shè)備這塊，我們擁有光儲系統(tǒng)，包括微網(wǎng)測試平臺，還有不同工業(yè)等級高壓接入的測試，包括振動，無論是光伏還是儲能整體測試的平臺，我們也是有一個全系列的平臺。
在制造方面，采用精益制造，像我們的全自動的精益制造的過程，特別是電池這塊，鋰電池這塊的自動化生產(chǎn)線，我們也是全自動的國際一流的，因?yàn)槲覀兓臼侨堑捏w系做電池的封裝、檢測等等。所以一致性，保證在前期出廠的時候一致性是非常高的。
從儲能業(yè)務(wù)來講，我們是全場景的解決方案，從產(chǎn)品角度來講：主要包括儲能逆變器，還有鋰電池系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)這么幾個大的維度?？梢苑?wù)的類型包括能量搬移、調(diào)頻調(diào)峰、微電網(wǎng)等等，所以是一個全場景的解決方案。這是一個產(chǎn)品，這是我們的儲能方面的產(chǎn)品線，從儲能逆變器到配件，任何一個儲能的系統(tǒng)都是由這幾個大的部分組成的。
業(yè)績方面：目前為止全球已經(jīng)做了720多個儲能的應(yīng)用項(xiàng)目，從容量來講已經(jīng)達(dá)到了600GW/600GWh這么個級別，覆蓋類型比較廣，最左上角的，包括海島，甚至包括珠峰的一些項(xiàng)目，下面的光伏側(cè)，光伏+儲能的能量搬移，西藏雙湖7MW/23.5MWh，這是全球無電區(qū)海拔最高，海拔達(dá)到5000米，規(guī)模最大，施工難度最高的微電網(wǎng)的系統(tǒng)。這是電網(wǎng)側(cè)的調(diào)峰的項(xiàng)目，24MW/48MWh的調(diào)峰項(xiàng)目，我們充分發(fā)揮削峰填谷，緩解電力供應(yīng)，提升新能源的穩(wěn)定性。這是調(diào)峰方面的。
這是火儲聯(lián)調(diào)的項(xiàng)目，這是山西的項(xiàng)目，9MW/4.5MWh的項(xiàng)目。這是海螺水泥的，這是用戶側(cè)的，主要做一些能量管理。
這是北美10MW光儲融合方案，項(xiàng)目主要目的一個是輔助新能源并網(wǎng)，第二，還有一些附加的功能就是調(diào)峰調(diào)頻。這是250的項(xiàng)目。
這是德國的儲能調(diào)頻的一個項(xiàng)目，單個集裝箱可以達(dá)到4MW/2MWh，標(biāo)準(zhǔn)40的集裝箱。
這是日本的光儲并網(wǎng)項(xiàng)目，主要解決直流側(cè)的，日本是交流側(cè)衡量光伏，他本身土地有限，申請一個項(xiàng)目不容易，電價非常高，所以容配比非常高，采用儲能把氣光存下來。
這是一些業(yè)績的展示，針對業(yè)績方面，我們覆蓋了調(diào)峰調(diào)頻、電網(wǎng)側(cè)的、用戶側(cè)的、發(fā)電側(cè)的，有一些比較豐富的經(jīng)驗(yàn)。
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