吳磊:陽光電源在儲能行業的經驗分享
發布時間:2017-05-27 17:25:00
關鍵詞:吳磊陽光電源儲能

  5月23日,由國家能源局科技裝備司指導,中國能源研究會、中關村管委會、中關村海淀園管委會支持,中關村儲能產業技術聯盟(CNESA)主辦的“儲能國際峰會暨展覽會2017”在國家會議中心·北京隆重開幕。陽光電源吳磊發表主題演講。以下為演講內容:

  我今天就陽光電源在儲能行業的經驗跟大家分享。我們將儲能分為四種應用場景,微電網,微電網首先是針對負載的,直接對負載的波動性和小電源發電的波動性進行評議和穩定。國內儲能市場不成熟,沒有完全起來的情況下,微電網是主要的儲能市場。因為在大部分的情況下為了解決有和沒有電的問題,也是不考慮經濟回收的。新能源平滑,針對傳統的平滑新能源發電波動。充當系統的調峰功能,我們在三北調峰有文件指出要求光伏電站具有系統調峰功能。需求側響應,說的簡單一點就是分時電價,當然在國內因為即使是在北京地區電價差在一塊錢左右,比較難有實際的經濟模型。但在歐美的國家,因為它的分時電價差很大,尤其是在戶用有比較好的經濟模型。電力調頻,其實它是屬于廣泛地儲能輔助電力服務。我們單把它挑出來叫調頻,我們也是挑主要的講。

  在歐洲和美國,因為電力調頻市場競價機制,只要你可以調頻不管用什么東西調,鋰電還是機組,只要調都可以獲得收益,競價機制相當于國內招標一個星期招標一次。這種情況下鋰電因為投資相對傳統的機組和調頻效果講都是有比較好的效果,所以鋰電池的調頻參與度非常高。去年在歐洲儲能調頻項目有100多兆瓦時的合同。國內的調頻市場由火電機組完成,我們調頻的主要作用就是輔助火電機組。因為我們現在在部分地區出臺了文件,雙細則考核。在若干個調頻機組里面把調的差的對它進行罰款,把罰的錢拿給調的好的獎勵它。本來調頻對這些火電廠來講是一種義務,不得不履行的責任。但在履行責任時可以得到回報,所以他們就對調頻結果比較關注。加入鋰電電儲能系統以后,可以將響應的時間從分鐘級達到秒級甚至在一秒以內可以完成像可以提高效果。

  儲能系統的構成。儲能系統由核心的設備和配件,包括系統集成的方案共同組成。核心設備主要包括逆變器,電池,這是最核心的兩大塊。能量管理系統,尤其是在微電網里能量管理系統的地位非常重要,包括監控平臺、云平臺、手機App等智能終端的平臺。我們以核心設備為基礎的前提下,加上消防、暖通、通信、繼電保護等多種輔助的設施,把它集成一個儲能集裝箱,這是我們的集成方案。我們給客戶提供的就是一整套的一站式系統。

  陽光電源在儲能行業很多年,自己總結一些經驗和曾經的誤區。很多人認為把電動車的電池拿過來直接儲能就可以,但其實并不是這樣。我們收了一下,這是比亞迪公司最先進的一款大巴電動車,里程250公里。它采用的電池系統設計是BMS電池管理系統,一套BMS168個單體電池。磷酸鐵鋰電池將電芯并聯的,這減少BMS管理難度。陽光電源在西藏雙湖做的微網,電力儲能因為它的規模性,電池管理的難度比傳統的電動車以及乘用車難很多。

  相對電動車的應用場景,儲能應用的應用場景非常多,對電池要求不一樣。電動車更多的關注是碰撞性能以及續航里程,其實就是能量密度。但電池儲能在不同的場景下因為考慮到投資會涉及到充放電倍率的問題。目前儲能無法回避的問題,很多公司對儲能的技術進行研究時,采用多種電池甚至是不同廠家的同種電池和不同廠家的不同電池在同一個系統里進行實驗。造成本來不同的電池電壓特性完全不一樣,這些電池用在一個電池系統里就會導致能量管理的難度BMS難度大大提升,因為不同單元特性完全不一樣。

  微電網為例,因為微電網也是目前典型的儲能應用。它有負載,發電單元有風機、光伏和電網、弱電網,整個的系統可能離網運行,也可能并網運行。蓄電池在離網時,它組成的儲能系統作為主供電單元建立電網。這么多的發電源在相對而言非常小的,非常若的系統里工作,如果負載有波動性的話。家里大的電機突然掉網,怎樣平衡電網的穩定以及在電網停電和來電時保證它有光伏風電的不穩定因素。微電網的能量管理系統非常復雜,進行系統集成時要科學地考慮這些事情,非常周到的讓問題發生在項目之前防患于未然,科學地進行設計。我們還是以雙湖項目為例,我們在項目的實施過程中遇到非常多的困難。13兆瓦的光伏,但儲能只有4兆瓦的建網能力,光伏的滲透率已經達到1:5的樣子,高滲透率的情況下微電網的控制與能量管理是最大的難度。弱網情況下的阻抗穩定性,防止它諧振和諧波,這都是非常頭痛的問題。同時,這個系統也采用了不止我們一家的電池,多個電池的協調管理讓項目變的非常艱難。

  電化學儲能鋰電池儲能的發展前景。紅色部分是三元電池增長曲線,2011年-2015年的增長速度很高,藍色的部分增長得益于特斯拉的增長。過去幾年鋰電池的增長可觀。美國2016年新裝的儲能裝機容量鋰電池達到97%,GTM非常權威的報告預測未來5年比例維持在95%以上。在先進的儲能系統里面,鋰電池將來可能會一統天下。我們還是要考慮一些實際情況,說鋰電池千好萬好,什么電池好,我們最終還是要歸結到經濟和技術的可持續性上。對鋰電池和電池以及儲能的技術來講,最重要的就是度電成本,這只是簡單的度電成本的計算公示。我放在這里想表明,影響度電成本是儲能的關鍵因素,影響度電成本的因素并不是誤解的因素。而是度電成本與初始投資的關系,我們講有的電池比較貴,它貴是不是說這個儲能的成本就高呢,在我看來并不是這樣。因為初始的投資成本與度電成本是不同的概念,這是總的投資除以全生命周期內存的總電量,在這種情況下是單位成本,總投資只是一個分子。我不同的儲能技術在生命周期里存的電越多,那么我的經濟性就是越好的,應該就是這樣理解。我們需要澄清,用電容量不等于電池容量?,F在在微電網的需求里,我的負載用電量一天是一兆瓦時,如果我有一種儲能可以配一兆瓦時滿足它的供電。另外一種電池也許放電不能100%的提供供電,配一兆瓦時,利用一兆瓦時的電池供電,是不能滿足負載需求的。不同的電池,不同的儲能技術,它的容量并不是完全等同的關系。你一兆瓦時的電池也許并不能滿足一兆瓦的供電需求。

  影響電池循環壽命,剛才葉博士從化學的角度講,我們是從表征看影響電池循環壽命的條件非常多。外在因素放電深度,運行溫度,電池本身的均衡能力和一致性。因為不同的電池一致性不一樣。相同的電池只要把測試的變量改變其中一個,這個測試結果差距非常大的。不同的電池差距會更大,我們需要澄清地是說循環次數時,我電池能用十年、十五年、三十年,我認為這是不可能的,沒有必要讓一個電池用30年。需要在相對同等的測試條件下,這樣的數據得出有比較意義。我們目前認為在同等的測試條件下比較嚴苛的條例,三元鋰電池有優勢。能量密度,在電動車和電動大巴上影響的成分更大,也就是說更大的能量密度在單位體系內可以存儲更多的電量。我們以磷酸鐵鋰為例,現在國內可以做到110千瓦時每千克的也有,三元鋰在380以上,特斯拉可以達到240,鎳對它的循環壽命造成非常大的影響。特斯拉的電池循環次數500次。不同的應用場景,因為電動車本身壽命可能就是那么多年,沒有必要搞15年的電池循環壽命,所以不同的應用場景是不一樣的。我們在儲能上講其實更多的是尋求平衡點,我希望減少成本可以讓密度增加,我希望它的壽命盡可能地長,這是相對有制約關系平衡的點。特斯拉、寶馬包括國內的廠家都在試水三元鋰電池,國內的主流電池廠家為電動車供電的都在進入三元電池,這主要得益于車補政策的更新。電池高直流電壓的儲能系統,因為電池的電壓沒有辦法抬的很高,包括我們逆變器一般都是在450伏到800伏的樣子,歐美這些國家主流儲能企業已經把儲能做到1500V,直流的電壓提升后對它的儲能效率是有所提高的。系統集成傳統地講就是在做儲能時把電池買回來,逆變器買回來放在集裝箱里,并不是這樣的。電池的環境因素對它的影響很大,我們最大程度地延長壽命,就需要對它進行科學地設計。熱仿真,我們需要對電池進行專業的熱仿真,保證電池的環境溫度不超過4度,節省暖通能耗,保證電池的使用壽命。LTS技術就是電池的循環壽命仿真機制,目前難以實現的技術。目前國際通過一定的范圍內,通過大數據負載曲線以及數學模型的建立,可以在一定的時間內模擬出電池的有效循環壽命。并不是驗證電池用多少年,而是我們在進行儲能系統設計時提供理論指導,并不是電池弄了一兆瓦時配了就可以滿足需求,并不是這樣的。我們經過系統的仿真模擬有理論指導進行最優化的設計。EMS主要體現在微網里,因為微網的能量管理有非常難的地方。梯次利用,國內的電動車走在世界前列,電動車的數目龐大,電池退役后如何使用是非常困難的技術,最難的就是篩選。儲能系統和電動車系統的電池數量不是一個數量級,不同的電池車,不同的大巴使用的功耗不一樣,導致電池的容量、內阻和電壓根本很難篩選出完全一致的,工作量非常大。即使可以篩選好,那篩選成功的比例非常小。這個工作值不值,值得商榷。即使把電池篩選以后組成新的儲能系統,不同的電池工況在后續用了以后怎么管理。因為不同的電池經過不同的使用以后,使用下來的壽命就是不一樣。在儲能系統大規模的應用里面,它的電芯的一致性要求非常高,我們怎么管理?目前來講是最大的硬傷,我們國內公司這方面確實還需要進一步提升。

  度電成本問題,經過這么大的時間,表面看電瓶買回來便宜,但經過這些篩選和拆解以及二次封裝和BMS巨大的軟件研發投入。度電成本真的便宜嗎?

  陽光電源主要提供儲能的設備,逆變器、鋰電池和能量管理系統以及解決方案,我們是集成供應商。我們從98年開始是離網而不是儲能就已經涉及到儲能,我們這么多年做一些項目和案例,這里就不一一贅述。

稿件來源: 電池中國網
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