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內(nèi)外進(jìn)化 儲能系統(tǒng)的N種“打法”
日期:2023-06-07   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_miaowanying 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
火熱的儲能行業(yè)創(chuàng)新涌動。

在電芯層級,基于大容量的電芯此起彼伏;在系統(tǒng)層級,基于電芯、PCS、綜合算法,以及與電網(wǎng)、光伏等協(xié)同形成內(nèi)化兩大進(jìn)化方向。

以近日的上海SNEC展為例,在內(nèi)部進(jìn)化方向,寧德時代推出新型光儲融合方案,利用耐高溫石墨負(fù)極,實現(xiàn)高溫電芯技術(shù),實現(xiàn)0輔源、自加熱技術(shù)的儲能系統(tǒng);比亞迪推出“刀芯配儲”,即搭載刀片電池的比亞迪魔方;天合儲能亦推出搭載高溫電池的無空調(diào)儲能系統(tǒng);蜂巢能源推出短刀電芯儲能系統(tǒng)……

而在外部進(jìn)化方向,陽光電源、華為等推出光儲融合方案;陽光電源、遠(yuǎn)景能源、南瑞繼保、海博思創(chuàng)等推出構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng)。

高工儲能分析認(rèn)為,從寧德時代、比亞迪、陽光電源、天合儲能、華為、蜂巢能源等的一系列企業(yè)創(chuàng)新步伐來看,儲能系統(tǒng)領(lǐng)域 “內(nèi)外進(jìn)化”趨勢明顯,并已經(jīng)形成了不同系統(tǒng)解決方案。

所謂內(nèi)外進(jìn)化中的“內(nèi)”,是指儲能系統(tǒng)從內(nèi)部開始優(yōu)化,比如電芯、PCS、軟件算法等不斷創(chuàng)新,從而形成更優(yōu)的系統(tǒng);而“外”則是指儲能系統(tǒng)加速與電網(wǎng)、光伏耦合,形成構(gòu)網(wǎng)型儲能、光儲融合方案,從而加碼儲能系統(tǒng)的優(yōu)化、迭代。

內(nèi)部:儲能系統(tǒng)電芯、PCS、算法進(jìn)化

內(nèi)部進(jìn)化,是儲能系統(tǒng)優(yōu)化的重要方式。

當(dāng)前,儲能系統(tǒng)因入局者龐雜,在技術(shù)進(jìn)化方向亦表現(xiàn)極大的“領(lǐng)域特性”。

首先,具備電芯能力的系統(tǒng)集成玩家,開始聚焦電芯材料或者電芯結(jié)構(gòu),形成更優(yōu)的方向。

在電芯材料迭代方面,寧德時代、天合儲能以高溫電池主導(dǎo)儲能系統(tǒng)的革新。

5月24日,寧德時代發(fā)布全球首個零輔源光儲融合解決方案,光與儲實時聯(lián)動,實現(xiàn)毫秒級功率控制,保障電力平滑輸出,同時充放電效率提升10%。該光儲融合系統(tǒng)通過高溫電芯技術(shù)結(jié)合自加熱技術(shù),實現(xiàn)系統(tǒng)自主控溫,無懼寒暑,無需冷卻系統(tǒng)及外部輔助電源,擺脫儲能電池對輔助電源的依賴。

寧德時代高溫電芯技術(shù)采用耐高溫石墨負(fù)極材料及特質(zhì)的電解液配方,電芯在超過35°C的條件下依然保持良好的衰減特性。

在儲能電柜模塊,寧德時代配備了首款長壽命高溫電芯,系統(tǒng)循環(huán)壽命可達(dá)15000次。在光儲變流器模塊,寧德時代為每一個組串式光儲變流器都配備了儲能電池,對光伏組件輸出功率進(jìn)行實時調(diào)節(jié)。

寧德時代還首創(chuàng)本地能量管理系統(tǒng)(Local EMS),搭載于每一個組串式光儲變流器中,一方面可實時與上層管理系統(tǒng)通訊,另一方面可實時識別儲能電池能量分配需求,實現(xiàn)毫秒級響應(yīng),輸出功率“零”偏差。

另一個重磅玩家——天合儲能亦在此期間對外推出搭載高溫電池的無空調(diào)儲能系統(tǒng)。

天合儲能將圍繞高溫鋰電材料體系、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、均溫控制重新設(shè)計。在電池開發(fā)上,天合儲能開發(fā)出耐高溫鋰電池;在系統(tǒng)方面,持續(xù)優(yōu)化大型儲能的倉體結(jié)構(gòu),比如打造通風(fēng)效果良好的全通暢系統(tǒng)。

寧德時代、天合儲能的無空調(diào)儲能系統(tǒng),核心均在與電芯,試圖從電芯角度定義系統(tǒng),為項目建設(shè)提供更具價值更安全的儲能產(chǎn)品,助力實現(xiàn)電力在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)以及用戶側(cè)的穩(wěn)定運行。

除了電芯材料變革外,亦有從結(jié)構(gòu)尺寸來主導(dǎo)儲能系統(tǒng)進(jìn)化。

該路線主要以比亞迪、蜂巢能源等為例,刀片工藝等亦將重新“定義”儲能系統(tǒng)。

5月24日,比亞迪推出首款集成刀片電池的儲能系統(tǒng)“比亞迪魔方”。

據(jù)悉,比亞迪魔方無模組、無PACK、直接集成到系統(tǒng),可降低約36%的零部件數(shù)量,提升約98%的空間利用率,加大約30%的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。同時,可通過靈活組合,適用于工商業(yè)儲能、電站級儲能等應(yīng)用場景。

5月24日,蜂巢能源發(fā)布了儲能專用場景的系列短刀電池,包括L500型325Ah電力儲能專用電芯、L600型124Ah工商業(yè)儲能專用電芯、L600型168Ah家庭儲能專用電芯等系列產(chǎn)品。在系統(tǒng)集成環(huán)節(jié),蜂巢能源基于短刀電池推出系統(tǒng)方案。以電力儲能系統(tǒng)為例,與傳統(tǒng)VDA儲能系統(tǒng)相比,325Ah儲能專用電芯基于短刀電芯結(jié)構(gòu),采用LCTP技術(shù),Pack零部件減少15%,Rack動力連接件減少50%,從而降低系統(tǒng)成本。

其次,除了電芯層級的技術(shù)優(yōu)化,PCS層級是在不斷優(yōu)化,形成具備綜合控制能力的系統(tǒng)。

PCS決定了電能轉(zhuǎn)換的質(zhì)量與系統(tǒng)的效率。PCS玩家相繼推出組串式、集散式、高壓級聯(lián)式、模塊化、集中式解決方案。

不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的容量可利用率也不相同。當(dāng)前,盛弘電氣、上海電氣等入局了模塊化儲能變流器;而智光儲能、新風(fēng)光、易事特等推出了高壓級聯(lián)型儲能變流器。

而表現(xiàn)到儲能系統(tǒng),亦出現(xiàn)了上述幾種系統(tǒng)分化。隨著市場中300Ah以上的儲能電池陸續(xù)推出,以及變流器單體功率即將突破4MW,更高容量電池和更高功率的PCS正在同步進(jìn)化,形成綜合的系統(tǒng)解決方案。

再次,從電池運行狀態(tài)的監(jiān)控、系統(tǒng)的協(xié)同控制、加與電網(wǎng)的協(xié)同互動能力來獲取輔助服務(wù)收益,數(shù)字化、智能化技術(shù)逐漸上升為重要基礎(chǔ)。

海博思創(chuàng)認(rèn)為,儲能系統(tǒng)集成不只是簡單連接和電芯堆疊,儲能系統(tǒng)集成的過程本身就是一個數(shù)字化貫穿的過程。數(shù)智化技術(shù)無論是在電池狀態(tài)監(jiān)控,還是電力交易的策略設(shè)計和數(shù)據(jù)預(yù)測方面均十分關(guān)鍵。

尤其,當(dāng)未來儲能系統(tǒng)運行周期動輒20年,對能量管理、電池一致性管理的要求就越高。這就需要通過智能化控制技術(shù),提高儲能系統(tǒng)內(nèi)部多單元功率出力分配策略的精準(zhǔn)性,以此減少不同單元之間電池SOX的差異,進(jìn)而提升系統(tǒng)的容量可利用率。

海博思創(chuàng)在產(chǎn)品開發(fā)、技術(shù)迭代、項目管理、質(zhì)量追溯展開全生命周期數(shù)據(jù)跟蹤,將在未來的電力交易、碳交易的過程中起到關(guān)鍵作用。

遠(yuǎn)景能源打造了EnOS智能物聯(lián)操作系統(tǒng),可實現(xiàn)儲能系統(tǒng)的安全管理、功率預(yù)測、電力交易等功能,更好應(yīng)對國際項目更嚴(yán)苛的要求和更多變的環(huán)境。“智能物聯(lián)操作系統(tǒng)EnOS,可解決能源協(xié)同的挑戰(zhàn),目前接入的全球資產(chǎn)已經(jīng)超過了400GW。”遠(yuǎn)景能源創(chuàng)始人張雷曾表示。

而陽光電源儲能系統(tǒng)采用站級調(diào)度群控技術(shù),能量管理系統(tǒng)(EMS)的 POD 控制器基于采集 PCC 功率和頻率信息。當(dāng)檢測頻率超閾值范圍時,基于功率微分計算量進(jìn)行比例調(diào)節(jié),并進(jìn)行通訊延時和響應(yīng)延時的補(bǔ)償校正,輸出阻尼功率,儲能系統(tǒng)響應(yīng)阻尼功率的指令疊加,可在 3~5 個周波內(nèi)抑制0.15-2.5Hz低頻功率振蕩。

上述案例的功能,均有賴于儲能數(shù)字化、智能化的實現(xiàn)。

外部:電網(wǎng)耦合、光伏融合

隨著光伏發(fā)電成為主流,向著光儲融合、電網(wǎng)耦合發(fā)展。未來,零碳工廠、零碳建筑、零碳園區(qū)、零碳城市也將成為現(xiàn)實。

首先,眾多系統(tǒng)集成商開始關(guān)注與光伏的融合,推出光儲融合方案。陽光電源、華為、天合儲能、寧德時代等均在在光儲融合領(lǐng)域推出針對性方案。

以陽光電源為例,陽光電源在SNEC上展出了光伏、儲能、充電、氫能、運維管理等全域產(chǎn)品,及“光儲充氫維”全域融合能力,覆蓋能源基地、零碳園區(qū)、零碳家庭全場景。

陽光電源還推出“1+∞全屋綠電解決方案”,圍繞逆變技術(shù)核心,在業(yè)內(nèi)率先實現(xiàn)全棧自研的“光儲充優(yōu)云”系統(tǒng)級產(chǎn)品組合,打造一站式系統(tǒng)解決方案和服務(wù)。

無獨有偶,華為也提出了全場景智能光儲解決方案,包括清潔能源基地、工商業(yè)、戶用三大應(yīng)用場景最前沿的解決方案和全球成功應(yīng)用實踐。

在清潔能源基地打造方面,華為創(chuàng)新提出了“三個融合”理念,即通過電力電子技術(shù)與數(shù)字技術(shù)融合、光儲融合、能量流與信息流融合,與生態(tài)伙伴攜手打造穩(wěn)定并網(wǎng)、極致安全、智能運維、更高收益的新型清潔能源基地解決方案。華為推出光伏和儲能系統(tǒng)智能協(xié)同控制,可有效保障在離網(wǎng)狀態(tài)時2:1高光儲比穩(wěn)定運行;同等儲能配置下,更高的光伏比例,有利于降低系統(tǒng)度電成本30%。

其次,伴隨更高比例可再生資源的接入,掌握關(guān)鍵電網(wǎng)技術(shù),促進(jìn)儲能系統(tǒng)有效參與電網(wǎng)調(diào)度與輔助服務(wù)。

當(dāng)前,國內(nèi)風(fēng)、光能源大基地、大水電、大核電等集約化開發(fā)主要集中在西南、西北、東北、華北地區(qū),電力負(fù)荷中心主要集中在中東部地區(qū),以特高壓為骨干網(wǎng)架的大容量、遠(yuǎn)距離能源輸送大通道建設(shè)全面加速,不斷深化“西電東送”、擴(kuò)大“北電南送”的能源配置格局。中國能源生產(chǎn)、消費呈現(xiàn)逆向分布等特征逐漸明顯。

全球能源加速轉(zhuǎn)型背景下,高比例可再生能源接入、高比例電力電子設(shè)備接入、高比例特高壓直流輸電的“三高”態(tài)勢逐漸凸顯,對新型電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運行提出更大挑戰(zhàn)

電網(wǎng)的交互能力也決定著儲能系統(tǒng)運行時的性能表現(xiàn)。眾多系統(tǒng)集成商表示,參與到電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)壓、調(diào)峰以及慣量支撐等調(diào)節(jié)工作才是儲能系統(tǒng)核心價值所在,這就需要企業(yè)研發(fā)團(tuán)隊對電力系統(tǒng)、電網(wǎng)的需求有著深刻的理解,構(gòu)網(wǎng)型儲能得到重視。

陽光電源認(rèn)為,在“三高”背景下,儲能系統(tǒng)應(yīng)具備多次連續(xù)高低穿構(gòu)建能力,這也是下一代并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)要求趨勢。當(dāng)前,GB/T 34120、GB/T 36547 等多個并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)要求電壓故障穿越期間的無功響應(yīng)時間為30ms。并網(wǎng)點電壓因短路等導(dǎo)致跌落、大負(fù)荷擾動導(dǎo)致過壓時,需要儲能系統(tǒng)保持并網(wǎng),并向電網(wǎng)提供無功功率支持電網(wǎng)恢復(fù),“穿越”故障區(qū)域。構(gòu)網(wǎng)型儲能自西藏首提“強(qiáng)配”后,正在加快走進(jìn)儲能領(lǐng)域。

事實上,構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)不僅提高系統(tǒng)自身能力,還可以提高儲能系統(tǒng)參與電力輔助服務(wù)市場的能力、提高儲能電站的經(jīng)濟(jì)收益,不斷優(yōu)化儲能系統(tǒng)應(yīng)內(nèi)核。

結(jié)語

當(dāng)前儲能正走向規(guī)模化發(fā)展初期。儲能系統(tǒng)是直面業(yè)主的終端。面對大比例可再生能源接入電網(wǎng)、光儲同壽等一系列發(fā)展需求,儲能系統(tǒng)的門檻越來越高,基于儲能系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)化也將愈演愈烈,儲能系統(tǒng)解決方案也將不斷得到優(yōu)化,儲能系統(tǒng)之戰(zhàn)已經(jīng)全面開啟。不過,究竟是哪種進(jìn)化或哪些進(jìn)化會獲得市場認(rèn)可,時間會給一個答案。

您覺得哪種儲能系統(tǒng)“打法”最有市場前景,歡迎留言。

7月6-7日,高工儲能、高工產(chǎn)業(yè)研究院將在常州舉行2023高工儲能產(chǎn)業(yè)峰會,峰會主題為“迎接儲能市場化大時代”,將邀請300+上下游企業(yè)、800+產(chǎn)業(yè)鏈嘉賓參會,屆時天合儲能、海辰儲能、華自科技、陽光電源、比亞迪儲能、華為數(shù)字能源、海博思創(chuàng)、億緯儲能、科華數(shù)能、南瑞繼保、索英電氣、益佳通、同飛股份、中天儲能、思客琦、大族鋰電智能裝備、采日能源等產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)將圍繞儲能發(fā)展痛點、產(chǎn)品方略等展開深入研討,助力行業(yè)厘清發(fā)展脈絡(luò),加快進(jìn)入儲能市場化大時代。

原標(biāo)題:內(nèi)外進(jìn)化 儲能系統(tǒng)的N種“打法”
 
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來源:中國儲能網(wǎng)新聞中心
 
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