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          未來,儲能技術走向何方?
          發布時間:2022.10.25    新聞來源:北京旺旅展覽有限公司   瀏覽次數:


          在杰里米·里夫金所著的《第三次工業革命:新經濟模式如何改變世界》一書中提到:儲能是第三次工業革命的技術支撐,對人類能源發展具有重要的戰略意義。如果我們有幸成為這個時代的見證者和親歷者,那么我們也將隨著時代的巨輪滾滾向前。幸運的是,你我正處于第三次工業革命的歷史長河之中。

          然而目前,由于新能源的隨機性、波動性和反調峰特性,發電與消納產生了難以平衡的矛盾,給電網造成了巨大的壓力。預計到2030年,全國風電、太陽能日最大功率波動預計4-6億千瓦,完全超出了電源自身調節能力,因而迫切需要儲能技術向著更高能效、更廣泛的應用面方向發展。

          一場關于“新型電力系統安全運行和新能源高效消納”的思考被推至舞臺中央,重新構建調峰體系就成為當前新能源發展道路上迫切需要解決的問題,這也正是儲能誕生的意義。從這一層面來說,儲能的存在乃至于一切相關技術發展方向,必然將圍繞這一重要意義展開。

          過去十年,陽光電源聚焦產品應用性,在儲能核心技術方面更上層樓,率先攻克VSG、黑啟動、直流耦合技術、1500V儲能等核心技術難題,并最早應用各類項目中;搶先布局和推廣“新能源+儲能”深度融合技術,推動領先技術的規;瘧。據陽光電源預測,公司今年全球發貨量將在12GWh以上,延續幾何式增長態勢,成為電化學儲能意義最直觀的體現。

          那么,未來十年,儲能技術將走向何方?

          眾所周知,能量的密度越高,不穩定性就越強。作為電力儲能系統,要成為電力系統調節的資源,就要起到調峰、調頻、慣量支撐、調壓等應用功能。因此,保證長壽命、高安全、大容量、低成本、多應用場景等性能,將成為儲能技術為未來發展的“重頭戲”。

          趨勢一:長壽命

          2009年,國外最早的鋰離子電池儲能項目誕生,然而該1MW/250KWh鈦酸鋰電池儲能調頻項目,僅僅運行了5年就宣告報廢。無獨有偶,2010年1月國內某廠區的第一個MW級磷酸鐵鋰儲能項目,也在運行了短短3年后報廢。


          較為普遍的問題是難以將高密度能量的電池集合溫度控制在安全范圍內,同時,也無法平衡不同放電深度下的電池容量保持率。從而導致整機電池可用容量嚴重下降,大批電池單體鼓包,安全風險大幅增加。

          在陽光電源最新發布的液冷儲能新品——PowerTitan、PowerStack中,壽命短這一大技術痛點得到了有效緩解。


          陽光電源全系列液冷產品圖

          在反復的驗證之后,中國電力科學研究院惠東認為:如果儲能系統在全壽命過程期間,運行溫度能保持在18℃-26℃之間,對電池的壽命影響最小,在減緩電池老化的同時,也能將設備維持在最好的運行狀態之中,陽光電源的液冷技術也成為儲能熱管理新的技術方向。

          電芯溫度的均衡性決定了電芯壽命與效率。此次陽光電源儲能新品采用液冷溫控方式,通過多級變徑流道和微通道均流的設計,實現電芯溫差小于2.5℃,使電池壽命延長2年以上,100MWh電站生命周期內可多放5300萬度電。

          趨勢二:極致安全

          2022年3月21日,《“十四五”新型儲能發展實施方案》正式印發,方案中提到的,要立足安全,規范管理。加強新型儲能安全風險防范,保障新型儲能項目建設運行的全過程安全。而電池狀態檢測粗放、電芯熱失控預警缺失、聯動保護不足、消防設計不足等是造成一系列儲能安全問題的主要原因。



          針對這一問題,陽光電源首先提出 儲能“主動安全”的新思路,在傳統“被動防護”的基礎上,將電力電子技術應用于主動安全保護設計,從電芯級、電池簇級、系統級等層級聯動保障儲能系統全生命周期安全。


          主動提前預警——針對電芯熱失控問題,陽光電源結合儲能運行大數據,通過智能簇間在線診斷、內阻離散算法、析鋰狀態計算,精確識別電池病變程度,提前預警,協同控制系統調整充放電流和電芯環境溫度,將電芯的熱失控扼殺在早期階段,解決了電芯熱失控難題。

          100%主動識別拉弧——在最新推出的PowerTian液冷儲能系統產品中,陽光電源通過毫秒級100%識別拉弧,秒級關斷,大幅降低電氣拉弧安全風險,提升保護的速度與精度,進一步提高儲能系統的安全性。

          主動隔絕和消除隱患——新品采用隔艙設計,將電池與電氣件分艙放置,艙壁具備超過一小時的耐火能力,可有效隔絕隱患,避免火災蔓延,降低損失。并結合精準探測、排風防爆、主動滅火等功能,打造出高于全球NFPA15、NFPA855、NFPA68、NFPA69等權威標準的消防系統,足以建立起一小時的耐火能力,成為新品消防系統的最后一道屏障。

          趨勢三:大容量

          自2021年2月22日國務院發布《關于加快建立健全綠色低碳循環發展經濟體系的指導意見》以來,國務院發文要求加快大容量儲能技術研發推廣,提升電網匯集和外送能力,未來仍將聚焦于大容量、高參數、低污染三個方面,加速推進我國能源資源利用效率于2030年達到國際先進水平。


          此次陽光電源液冷儲能新品在系統大容量設計思路方面大放異彩。通過正面單開門設計,支持背靠背,肩并肩陳列布局,可減少25%以上占地面積。并采用直流側增補設計,進一步降低未來容量擴容和增補的難度。

          同時,相比于需要頻繁更換電芯的儲能產品來說,陽光電源采用的簇級管理器其中一大好處就是電池更換無需人工調節SOC,系統擴容無需額外新增PCS,解決了新舊電池混用造成的容量失配難題,極大降低了擴容難度,節約了90%的交付時間。實現百MW電站生命周期內增補,僅硬件投資成本就可節約600萬元。

          陽光電源在系統集成設計上,做到極大兼容多電芯平臺設計,并隨著儲能電站容量的增大,輔電能耗也將會不斷壓縮,形成良性循環。

          趨勢四:系統集成協同高效

          儲能系統本身就是多種軟、硬件的集成,就像人類的大腦,有無數個神經突觸,但凡有極細小的偏差,就會影響系統整體效率的發揮。如果企業本身沒有集成生產的能力,即使這些來自于不同廠家“突觸”都實現了最高運行效率,也無法實現協同高效。

          在全系列液冷儲能系統中,陽光電源通過新型溫控、電池管理等多項技術創新,充分發揮電芯級、電池簇、系統級優勢,讓各環節運行數據互通,達到提壽命、增效率、降損耗的目的,實現從單一高效到協同高效的進化。


          首先,通過采用“智能簇級管理器”,配備MEPT能效優化算法,每一簇電池都配備專門的簇級管理器,可以完美解決系統中的“木桶效應”問題,達成充放一致,將系統的可用電量率提升3個點,高達98.5%。并且該設計還可以減少系統初始容量的超配需求,將整體儲能電站的造價成本節省2%左右。

          其次,憑借4D傳感技術獲取百萬量級大數據,采用遞進式休眠算法,結合運行工況智能調節散熱能效,實現輔電耗能降低40%以上。

          此外,MEPT能效優化算法又在滿足系統能量調度的基礎上,通過儲能新品簇級管理器與PCS、EMS協同控制,主動對各簇電池進行差異化功率分配,發揮每簇電池的潛力,使系統循環效率(RTE)提升3%。

          趨勢五:主動支撐電網

          在液冷儲能應用層面,基于電力電子、電化學、電網支撐技術“三電融合”的平臺設計思路,陽光電源新品助力電網、負荷之間形成源網荷儲柔性協同運作,達到主動支撐電網的高效應用水平。

          在發電側、輸配電側和用戶側,液冷儲能產品都有較為全面的應用渠道。不僅能實現新能源調頻、削峰填谷的應用場景,平衡輸配電線路的供給平衡,促進電網穩定,而且可以提供離網供電功能,應用于黑啟動等應用場景。并且在微網的應用場景中也有穩定表現,足以配合新能源發電給偏遠無電地區提供清潔能源。

          隨著新能源滲透率提高,電網呈現不確定性和復雜性。新一代儲能系統需要從被動適應電網走向主動支撐電網,進一步實現儲能和電網的“OneGrid”深度融合。

          針對電網的弱網特性,陽光電源創新融合暫態過電壓抑制、阻抗動態重塑等多項技術,自動在線診斷電網狀態,實現SCR<1.018的極弱電網支撐能力,多種惡劣電網條件下穩定運行不脫網,輕松應對新能源高比例接入電網帶來的弱網難題。

          儲能技術這棵未來的參天大樹無論伸展出多少枝丫,它的根在于“意義”,樹蔭就是“交付能力”的直觀展現。要想持續開拓市場,就要將“為客戶創造價值”當做產品研發的目的,不斷優化升級系統中較為金貴和脆弱的部件,永不停歇。做好自家擅長的領域,堅守企業核心和底線,在安全性、收益保障方面多下功夫,才能在浪潮退去后,立于不敗之地。




           
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