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周锡卫:储能系统关键技术及解决方案

2020-05-02 04:02能源 人已围观

简介夏县排名优化:4月24-26日,由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会主办的第九届中国国际储能大会在浙江省杭州市洲际酒店召开。在4月24日下午的储能电站与技术应用(一)专场,来自国家能...

  :4月24-26日,由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会主办的第九届中国国际储能大会在浙江省杭州市洲际酒店召开。在4月24日下午的“储能电站与技术应用(一)专场”,来自国家能源分布式能源技术研发中心的特聘研究员周锡卫在会上分享了主题报告《储能系统关键技术及解决方案》,以下为演讲实录:

  周锡卫:我今天重点讲的是电化学储能,又是蓄电池储能的这一块,不排除其他储能的优点,只是说这块储能用的比较多,从这个角度我们重点介绍蓄电池储能。

  价格体系每个人算法不一样,所以不能说一定是正确的,但是我这个表是我们去年为止做项目自己能做到的一个程度。

  一个储能系统的难点、技术点,每个专家讲了一些,还有一些体会也都很好,我在这儿不多讲,有文字的东西留给大家。

  这是一个在应用场景上实际调峰调频时候的实际控制,储能系统AGC调控指令的时候,绿色的是AGC指令,蓝色是调储能或者是火电机组的一个曲线,就是储能在里边的价值和空间,还有技术,都会体现在这些地方。

  这个是属于光储微网的,光在一天里边波动很大,红色的这个是负荷,这是实际运行的一天,多出来的光在蓝色这儿就储起来了,要能把它控制好,在这么大的波动范围内你如何让它稳定运行,实际上是离网储能的一个比较难的技术。

  例子也不多讲,主要是说明电池起火的原因有多种,这里面重点量了锂的化学过程造成的问题,还有过热造成短路,这两个是锂电池起火非常重要的原因。

  这个是实测的锂电池系统,正常情况下,刚开始运行的时候,内阻和电压的不一致性比较小,但是运行4个月以后它的偏差就会拉大,一会儿我们讲它的原因。

  这是电池管理系统、储能系统非常重要的核心,每个人都在讲要有均衡,BMS除了监控还要均衡,我右边画的就是两张典型的技术路线做出来的,现在产品几乎都是这样,上边是被动均衡是靠电阻,哪一个电压高了、电量高的时候把电阻接通把电放掉一点,下边是靠电量的转移,把多的转到少的上,把少的放到多的上,这样的话就可以平衡它,主动均衡和被动均衡,这里我就试图用简单的例子来讲。

  一个储能系统,最容易理解的就是一个人体的健康作为一个例子,电池储能系统是差不多的,BMS就相当于一个随身的医生,在不断的看你的身体状况,不正常的时候会提醒你要怎么样,或者大家去体检,每年一般正规的单位可能都会安排一次体检,为什么要这样做呢?就看看身体有哪些发展,不太健康的地方提醒你注意、提醒你改良,BMS在储能系统里面就起了这个作用。

  EMS是什么呢?EMS就相当于你的营养师,为你的日常生活来安排食宿各方面的调理,是起这个作用的。如果BMS系统失灵了或者不起作用呢?就是它看不到你有毛病,看不到你不健康的地方,你的不健康就会扩大,可能小毛病就会变大毛病,这是危害生命。所以BMS的系统这样保证你安全监测的一个装置,他最重要的原因就是要发现你的不健康的地方,BMS在储能系统里边就是要查到这么多颗电池里那一颗已经不健康了,甚至马上就要危险了,就是要把它查到,但是很遗憾的是,经济性和安全性这个问题,从上午一直谈到现在,每个人都在讲,由于要查到每一颗电芯不健康的情况,就像我们每一个人,如果每一个人的健康情况都要查得到,每一个人都要去做体检。如果你是三个人一起体检,医生出个报告很简单,把三个人合起来的数据平均一下给你了,实际上这三个人的报告指标对任何一个人没有实际意义。我们现在的BMS是什么样的呢?BMS现在为了经济性,检测的点数就是钱,要他检测点数少,就把几个并在一起,三颗并在一起、两颗并在一起、四颗并在一起,把它当作一颗,这样就节省了成本,但是我说的效果,三个人体检出一份报告,是一个综合数字,哪一个人不健康的时候根本查不到。

  这是均衡的某一个测试的报告我把它截取下来,这个算比较大的BMS主动均衡,每个均衡10毫伏做一次,但是我们现在刚才库博的杨总介绍一天两充两放,也就是说一次充放的这一点如果40安时的线毫伏减下来,这个均衡的效果是有限的。

  但是均衡的电路很复杂,如果每一颗电芯都有,就要有这么多的电路挂在上面去,我们搞电的在座的比较多,夏县排名优化实际上大家知道,一个复杂的电路和一颗电芯之间哪一个安全性高、哪一个可靠性高,这个是不言而喻的,所以大量的电路挂在上面副作用还是有一定的,就要求工艺、维护这些工作量增加,而且要求的比较高。

  怎么样解决这个问题?如果每一个人都要配一个营养师、都要配一个医生在你身边,成本就很大,目前BMS都是用专用芯片进来,这样成本是控不下来的,所以要想解决安全性和经济性这两个矛盾,就要想办法创新,用更省钱的办法能达到每颗电芯都要检测,而且不光检测它的电压,还要检测它的温度。为什么要检测电压和温度?我们现在很多BMS主要是检查电压,温度只是放在一个包里边或者一个Pack里边放两个温度传感器,实际查不到一颗电芯的温度。

  电池从不健康到它起火,实际上是一个化学变化的过程,它的温度变化是有一个时间的过程,电压基本上是一个突变的过程,所以在这一点上,对于每颗电芯要检测它的电压和温度同时做是最有效的,这样就存在你要开发一个芯片能够同时检测的,而且要避开国外进口的这种成本的限制。这样就要创新。我们提出来一个方法,可能大家还会有其他方法,就是全电芯检测温度和电压,另外,小组串均衡,就是单电芯做成组串的时候这个组串很多,相对来讲一个组串容量比较小,一个组串里去做均衡,偏高的时候跳开它,可以解决很多均衡电路的问题,又不影响整体的效率和使用,目前这个技术已经用在甘肃720兆瓦时的大规模储能项目上,实际就是,全电芯检测BMS整套的经济指标应该是现在电芯三并或者四并达到的一个经济指标,所以它的推广价值还是有的。

  这个就是传统的,他有5条线来做一个BMS点电芯的均衡,两条线是采样、两条线是均衡电路、还有一个是电压,这么多条线千多颗电芯,所以有多少个回路、有多少条线在里面,这个安全性、可靠性实际上也大大的打折扣了。

  这是我们做的一个也属于干货了,怎么样实现全电芯检测,它的特点是什么,全电芯检测的时候存在一个很大的问题,就是采集的数据量非常大,如果你要是百毫秒级的去处理,这个数据量是个海量,是现在的很多倍,我去看了一些现在储能的项目,电网侧的这些电站的,它里边没有全电芯的,甚至只是Pack级的或者组串级的,那样安全性就大打折扣了。现在看这里边主要的干货,就是蓝的这条线,我们叫双路径,一个路径还是按照常规的数据采集,还有一个蓝的路径是发现有异常情况的时候直接驱动跳到这个组串来做保护,所以它在百毫秒级里边就可以处理掉。

  我们做过实验,这个很重要,如果一个坏电芯碰到短路大电流的时候,它起火的时间是多少,不是秒级,是1秒以内,是百毫秒级,你在百毫秒级里面把这个跳掉是非常重要的。

  这是一个微网的例子,它是怎么样用多电源切换,有一个切换装置,我也不多讲。

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