高壓大容量儲能技術(shù)研究

二、構(gòu)建安全高效的級聯(lián)型儲能系統(tǒng)三、級聯(lián)型高壓儲能系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)四、關(guān)于智光儲能目錄？一、大容量儲能系統(tǒng)的特殊性手機(jī)電池事故率遠(yuǎn)低于儲能系統(tǒng)大容量儲能系統(tǒng)的特殊性—大容量儲能系統(tǒng)的特殊性—大型儲能系統(tǒng)的特殊性—大容量儲能系統(tǒng)的特殊性—二、構(gòu)建安全高效的級聯(lián)型儲能系統(tǒng)三、級聯(lián)型高壓儲能系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)四、關(guān)于智光儲能目錄？一、大容量儲能系統(tǒng)的特殊性電池系統(tǒng)架構(gòu)構(gòu)建安全高效的級聯(lián)型儲能系統(tǒng)二P1Pa1NPa1

p1

p2

pNP2

P3Pn簇1簇2簇7P1PaPNPa

N

(P

)1

iNp0

p1

p2

p

N

*

P01、設(shè)計(jì)小電量的電池包，提高電芯安裝容量利用率和安全性電芯安裝容量利用率：假定儲能電站損耗為零的情況下，儲能電站實(shí)際能輸出的最大電量與電芯安裝容量之和的比值（百分值）被定義為電芯安裝容量利用率。由于實(shí)際能輸出的最大電量在每個(gè)循環(huán)周期都有所不同，可以取一定循環(huán)次數(shù)的平均值。電芯安裝容量利用率隨電芯個(gè)數(shù)增多而降低，電芯一致性越差，容量利用率越低；電芯安裝容量利用率隨電芯保護(hù)電壓設(shè)定值（放電深度DOD）不同而變化；一般而言同一個(gè)儲能電站，初始運(yùn)行時(shí)安裝容量利用率相對較高，隨著循環(huán)次數(shù)增加利用率逐步下降；由于電芯隨循環(huán)次數(shù)的增加自身容量逐步下降，容量利用率也受此影響。輸出電量=電芯安裝容量*允許的放電深度DOD*電芯安裝容量利用率*儲能系統(tǒng)效率*電芯衰減系數(shù)構(gòu)建安全高效的級聯(lián)型儲能系統(tǒng)二P1Pa1NNp0

p1

p2

pPa1

p1

p2

p

N*P0NP2

P3Pn電芯一致性理想條件下的運(yùn)行通過擴(kuò)充I來擴(kuò)充儲能容量P1Pa2NPa2

1(Pi)

N

0NP2P3Pn電芯并聯(lián)實(shí)際運(yùn)行情況：內(nèi)部環(huán)流，損失容量。并聯(lián)組數(shù)越多，短板效應(yīng)越明顯，電芯容量利用率越低。1、設(shè)計(jì)小電量的電池包，提高電芯安裝容量利用率和安全性——電池并聯(lián)引起“短板效應(yīng)”容量下降構(gòu)建安全高效的級聯(lián)型儲能系統(tǒng)二電芯并聯(lián)后，為避免在充電末端及放電末端電芯端電壓差距較大引起的電池安全使用問題，必須降低并聯(lián)電芯充放電深度DODDODK1K2DOD1、設(shè)計(jì)小電量的電池包，提高電芯安裝容量利用率和安全性——電池并聯(lián)“短板效應(yīng)”引起DOD下降構(gòu)建安全高效的級聯(lián)型儲能系統(tǒng)二由于輸出功率恒定控制，內(nèi)阻大的電芯出力不夠，其余電芯超倍率運(yùn)行，嚴(yán)重影響其余電芯性能與壽命。+Z1E1+-

-+-Z2E2ZnEnPo716.8V由于整組電池在物理上直接硬連接，且都是能量體，因此在單電池芯出現(xiàn)短路問題的時(shí)候造成電壓不均衡，導(dǎo)致其余電芯向被該短路的電芯泄放能量，也就是單電芯故障后的連鎖反應(yīng)，放大了事故狀態(tài)，嚴(yán)重時(shí)就是我們看到的集裝箱冒火現(xiàn)象；電芯并聯(lián)加大了BMS對電芯狀態(tài)的判斷難度，電芯被濫用的概率升高1、設(shè)計(jì)小電量的電池包，提高電芯安裝容量利用率和安全性——電池并聯(lián)加劇良品劣化，擴(kuò)大事故范圍構(gòu)建安全高效的級聯(lián)型儲能系統(tǒng)二T1T3T4T2T1T3T4T2T1T3T4T2T1T3T4T2T1T3T4T2T1T3T4T2T1T3T4T2T1T3T4T2T1T3T4T2并網(wǎng)電抗A相B相C相一個(gè)電池簇2、小電量的電池包級聯(lián)組成大容量的儲能系統(tǒng)——電量0.2MWh的儲能單元組成一套12MWh儲能系統(tǒng)（直接10kV輸出）6~35kV構(gòu)建安全高效的級聯(lián)型儲能系統(tǒng)二構(gòu)建安全高效的級聯(lián)型儲能系統(tǒng)二電力電子裝置交流串聯(lián)技術(shù)成熟度高此項(xiàng)技術(shù)來源于成熟的高壓變頻調(diào)速技術(shù)及高壓靜止無功發(fā)生器（SVG）技術(shù)，相關(guān)設(shè)備在全球已有幾十萬臺套的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。簇1簇2簇7224被動均衡，通過控制能耗電阻的通斷實(shí)現(xiàn)能量均衡，簡單，均衡能力一般主動均衡，實(shí)現(xiàn)能量在不同電芯之間傳遞，復(fù)雜，均衡能力較高構(gòu)建安全高效的級聯(lián)型儲能系統(tǒng)二3、電池簇功率控制技術(shù)——PCS與BMS互補(bǔ)，提升電池均衡控制能力和容量利用率，均衡老化速度級1級3級4級2級聯(lián)模式簇1簇2簇7224低壓模式構(gòu)建安全高效的級聯(lián)型儲能系統(tǒng)二3、電池簇功率控制技術(shù)——PCS與BMS互補(bǔ)，提升電池均衡控制能力和容量利用率，均衡老化速度由于整組電池在物理上直接硬連接成一個(gè)整體使用，為保持各電芯特性基本相同，要求環(huán)境溫度接近，對空調(diào)布局、風(fēng)道布局提出高要求，理論上各電芯溫差越低越好，但在實(shí)際運(yùn)行中很難保障。由于工作溫度不同導(dǎo)致電池差異增大，會顯著降低整組電池出力水平；對系統(tǒng)電池堆安裝布線提出了要求。簇1簇2簇7224構(gòu)建安全高效的級聯(lián)型儲能系統(tǒng)二4、電池溫度分區(qū)管理，設(shè)計(jì)可靠的散熱系統(tǒng)——提高散熱可靠性，縮小電池溫差4、電池溫度分區(qū)管理，設(shè)計(jì)可靠的散熱系統(tǒng)——提高散熱可靠性，縮小電池溫差高壓直接輸出型儲能系統(tǒng)，各電池簇直流端相互獨(dú)立，只需要保證每個(gè)電池簇內(nèi)的電池工作溫度均衡。構(gòu)建安全高效的級聯(lián)型儲能系統(tǒng)二級1級2級3級45、省去變壓器，提高單機(jī)容量——提高效率、節(jié)省開關(guān)、變壓器等配電系統(tǒng)投資高壓級聯(lián)式轉(zhuǎn)換效率高的原因有以下三點(diǎn)：沒有變壓器，至少減少1個(gè)百分點(diǎn)的變壓器自身損耗；等效開關(guān)頻率很高，功率變換單元的開關(guān)頻率降低，有效降低器件開關(guān)損耗；直接輸出高壓，每相電流減小，線路損耗降低。構(gòu)建安全高效的級聯(lián)型儲能系統(tǒng)二6、移相PWM控制，省去濾波環(huán)節(jié)——提高系統(tǒng)電能質(zhì)量，降低諧波無需濾波設(shè)備，輸出電壓、電流THD3%以下，避免濾波電感、電容回路耦合振蕩問題，也不存在濾波參數(shù)漂移問題。單元輸出PWM級聯(lián)后輸出高壓PWM波形構(gòu)建安全高效的級聯(lián)型儲能系統(tǒng)二序號工作項(xiàng)目工況轉(zhuǎn)換時(shí)間10功率運(yùn)行轉(zhuǎn)4.5MW充電2ms24.5MW充電轉(zhuǎn)4.5MW放電1.5ms34.5MW放電轉(zhuǎn)4.5MW充電2.5ms44.5MW充電轉(zhuǎn)0功率運(yùn)行2ms50功率運(yùn)行轉(zhuǎn)4.5MW放電1ms64.5MW放電轉(zhuǎn)0功率運(yùn)行1.5ms70功率運(yùn)行轉(zhuǎn)4.5Mvar吸無功1ms84.5Mvar吸無功轉(zhuǎn)2Mvar發(fā)無功2.5ms94.5Mvar發(fā)無功轉(zhuǎn)2Mvar吸無功1ms104.5Mvar吸無功轉(zhuǎn)2Mvar發(fā)無功2ms110功率運(yùn)行轉(zhuǎn)4.5Mvar發(fā)無功1ms124.5Mvar發(fā)無功轉(zhuǎn)0功率運(yùn)行2msEMSPCS控制器調(diào)度指令下達(dá)無需協(xié)同處理機(jī)構(gòu)。或者直調(diào)構(gòu)建安全高效的級聯(lián)型儲能系統(tǒng)二7、單機(jī)響應(yīng)速度快，少量系統(tǒng)并聯(lián)即可滿足大容量建站需求——簡化儲能站協(xié)調(diào)控制，提升調(diào)度響應(yīng)速度構(gòu)建安全高效的級聯(lián)型儲能系統(tǒng)二8、功率冗余設(shè)計(jì)，儲能單元自動旁路——電芯故障切除容量小，可在線更換電芯構(gòu)建安全高效的級聯(lián)型儲能系統(tǒng)二9、構(gòu)建50MW/100MWh的儲能電站——高壓方案將10套5MW/10MWh的儲能系統(tǒng)接入兩條10kV母線構(gòu)建安全高效的級聯(lián)型儲能系統(tǒng)二9、構(gòu)建50MW/100MWh的儲能電站——10套5MW/10MWh的儲能系統(tǒng)接入兩條10kV母線

17m

構(gòu)建安全高效的級聯(lián)型儲能系統(tǒng)二9、構(gòu)建50MW/100MWh的儲能電站——高低壓兩種方案對比高壓級聯(lián)方案一次回路低壓方案一次回路構(gòu)建安全高效的級聯(lián)型儲能系統(tǒng)二9、構(gòu)建50MW/100MWh的儲能電站——高低壓兩種方案一次設(shè)備對比低壓方案級聯(lián)高壓方案儲能系統(tǒng)臺數(shù)84～1001010kV變壓器臺數(shù)25010kV開關(guān)數(shù)量2510400V開關(guān)數(shù)量1000每包安裝電芯容量＞1200kWh＜200kWh直流側(cè)電流≈700A≈140A直流側(cè)電壓≈700V≈700V故障切除容量≥500kW/1000kWh＜100KW/200kWh需調(diào)控一次設(shè)備臺數(shù)234～25020關(guān)注儲能電站投運(yùn)中后期運(yùn)行情況電芯循環(huán)到一定次數(shù)之后，電芯本體的差異化逐步體現(xiàn)出來，再加上運(yùn)行期間各電芯實(shí)際工作環(huán)境溫度差異進(jìn)一步加劇電芯差異化進(jìn)程，儲能系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案須考慮應(yīng)對辦法；電芯一致性變差之后，對儲能電站的安全管理帶來了挑戰(zhàn)，這時(shí)候需要進(jìn)一步降低電池DOD，控制電池特性差異區(qū)域的使用，并對特性極差的電芯予以更換；由于一致性問題加劇，中后期儲能電站輸出電量將逐年下降，這取決于電芯的一致性特性變化趨勢及電芯的使用模式、電芯本體容量的衰減程度；電芯一致性顯著變差后，對BMS的管理造成巨大的壓力，實(shí)際均衡效果變差或無法起到均衡作用----高度關(guān)注中后期BMS的實(shí)效；盡早發(fā)現(xiàn)并處理特性差的電芯，對于整個(gè)儲能電站的安全及使用效率有積極的意義。綜上：為保證儲能電站的安全及使用效率，不建議電池的大規(guī)?；⒙?lián)使用為適應(yīng)電池參數(shù)離散，須對電池簇功率進(jìn)行控制構(gòu)建安全高效的級聯(lián)型儲能系統(tǒng)二二、構(gòu)建安全高效的級聯(lián)型儲能系統(tǒng)三、級聯(lián)型高壓儲能系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)四、關(guān)于智光儲能目錄？一、大容量儲能系統(tǒng)的特殊性—級企聯(lián)業(yè)型基高本壓情儲況能系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)三1、電池簇的運(yùn)行功率控制能力采用PCS層級的大功率主動均衡控制，均衡能力強(qiáng)，有效避免了由于電池模塊“木桶效應(yīng)”對整體儲能系統(tǒng)的制約，同時(shí)提高了電池的利用率和使用壽命。1、電池簇的運(yùn)行功率控制能力——廣州某電站儲能系統(tǒng)簇間SOC收斂趨勢級聯(lián)型高壓儲能系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)三2、電池系統(tǒng)容量利用率——廣州某電站儲能系統(tǒng)電量變化趨勢級聯(lián)型高壓儲能系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)三3、電池溫度極值差——廣州某電站儲能系統(tǒng)電量變化趨勢級聯(lián)型高壓儲能系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)三4、輸出諧波——5MW/3MWh儲能系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)級聯(lián)型高壓儲能系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)三二、構(gòu)建安全高效的級聯(lián)型儲能系統(tǒng)三、級聯(lián)型高壓儲能系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)四、關(guān)于智光儲能目錄？一、大容量儲能系統(tǒng)的特殊性關(guān)于智光儲能四廣州智光儲能科技有限公司是廣州智光電氣股份有限公司【股票代碼：002169，以下簡稱智光電氣】的全資子公司，是智光電氣在綜合能源技術(shù)與服務(wù)戰(zhàn)略發(fā)展方向的重要布局。公司憑借自身多年電力電子技術(shù)、自動化與信息化技術(shù)及智慧能源技術(shù)的研究與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，并通過投資電池行業(yè)資深研究團(tuán)隊(duì)及與國內(nèi)高校合作，擁有一批在電池PACK技術(shù)研究與生產(chǎn)、BMS、EMS及PCS等領(lǐng)域?qū)I(yè)的研究團(tuán)隊(duì)。公司為南方電網(wǎng)寶清電站提供的國際首臺高壓直掛儲能PCS系統(tǒng)為國際領(lǐng)先水平。公司致力于儲能領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)技術(shù)的研究與應(yīng)用。在電化學(xué)儲能、機(jī)械（飛輪）儲能及超級電容器儲能等技術(shù)領(lǐng)域?yàn)榭蛻籼峁┌▋δ芗夹g(shù)咨詢、儲能系統(tǒng)集成、儲能設(shè)備銷售等業(yè)務(wù)，可為廣大儲能系統(tǒng)集成商提供儲能電池PACK集成、BMS、PCS及EMS等核心關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備，并可提供電芯及電池PACK測試技術(shù)服務(wù)。公司的儲能產(chǎn)品序列包括電站型儲能系統(tǒng)（高壓直掛式）、需求側(cè)儲能系統(tǒng)（多模組分散式集成儲能）及移動儲能產(chǎn)品，可為不同應(yīng)用場景的客戶需求定制提供高效率、高可靠性及高安全性的儲能系統(tǒng)技術(shù)