中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：2017年4月24-26日，第七屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)在蘇州香格里拉酒店圓滿召開，超過(guò)1400位國(guó)內(nèi)外嘉賓到場(chǎng)參會(huì)。大會(huì)共邀請(qǐng)140余位行業(yè)專家與企業(yè)代表，圍繞產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)話題，發(fā)表了一系列精彩演講，中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)將向讀者傳遞本次大會(huì)最具價(jià)值的聲音。
大會(huì)期間，江蘇峰谷源儲(chǔ)能技術(shù)研究院有限公司副總經(jīng)理陳強(qiáng)在“儲(chǔ)能電站暨微電網(wǎng)專場(chǎng)”，以《大型電池儲(chǔ)能系統(tǒng)集成及應(yīng)用》為題發(fā)表演講，現(xiàn)將演講主要內(nèi)容發(fā)布，以饗讀者。
江蘇峰谷源儲(chǔ)能技術(shù)研究院有限公司副總經(jīng)理陳強(qiáng)
陳強(qiáng)：很榮幸能有這個(gè)機(jī)會(huì)代表猛獅科技做這個(gè)匯報(bào)，匯報(bào)主要分為三個(gè)部分，第一是大型儲(chǔ)能系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)，第二是大型儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用，第三是猛獅科技在儲(chǔ)能領(lǐng)域的開拓。
首先介紹大型儲(chǔ)能系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)。大型儲(chǔ)能系統(tǒng)主要三部分構(gòu)成，電池存儲(chǔ)系統(tǒng)、功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS、能量管理系統(tǒng)EMS，它們之間實(shí)現(xiàn)能量流和信息流的流動(dòng)。儲(chǔ)能系統(tǒng)的開發(fā)流程可以分四個(gè)階段：第一階段是分系統(tǒng)設(shè)計(jì)，電池系統(tǒng)主要是電池的選型、電池管理和安全設(shè)計(jì)，功率系統(tǒng)主要是電氣設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制軟件的開發(fā)，監(jiān)控系統(tǒng)主要是監(jiān)控系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)和軟件開發(fā)；第二階段是系統(tǒng)集成，主要是儲(chǔ)能房/儲(chǔ)能集裝箱的電氣倉(cāng)和電池倉(cāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、溫控、消防、照明、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等；第三階段是生產(chǎn)施工，設(shè)備生產(chǎn)和調(diào)試，還有項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的土建施工；第四階段，系統(tǒng)調(diào)試，設(shè)備到項(xiàng)目地安裝、調(diào)試和跟業(yè)主的對(duì)接。
接下來(lái)介紹電池系統(tǒng)。電池PACK流程，電池配組，根據(jù)容量、電壓、放電率的一致性原則，選電池進(jìn)行配組，然后模塊組裝，BMU的安裝，線束的連接、測(cè)試等等。
電池系統(tǒng)成簇設(shè)計(jì)的流程，電池組成一個(gè)PACK，里面包括BMU，數(shù)個(gè)PACK加上高壓盒串聯(lián)組成一個(gè)電池簇，多個(gè)電池簇并聯(lián)組成一個(gè)電池系統(tǒng)。電池管理系統(tǒng)，分三層，最底層是BMU，電池模組的管理單元，往上是電池簇管理單元BCMS，最上層是電池堆管理單元BAMS。BMU主要是檢測(cè)模組里面電池的電壓電流、內(nèi)阻，對(duì)電池系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)管和報(bào)警，然后進(jìn)行均衡。BCMS主要是管理一個(gè)電池簇里面的BMU，然后檢測(cè)整個(gè)電池簇的電壓、電流，并且標(biāo)定SOC，電池出現(xiàn)故障異常時(shí)，可以斷開高壓盒的接觸器，使電池簇退出運(yùn)行。BAMS主要是一個(gè)通訊功能，它對(duì)下與BCMS進(jìn)行通訊，同時(shí)跟EMS和PCS進(jìn)行通訊。
剛剛也講了電池一致性很重要，但是電池?zé)o論怎么配組，在長(zhǎng)期運(yùn)行以后，電池之間的特性總會(huì)有差異，我們需要進(jìn)行一個(gè)主動(dòng)均衡，我們分三層底層控制：BMU底層控制實(shí)現(xiàn)電池組內(nèi)均衡；一個(gè)簇里面的組間均衡是借助BCMS提供控制策略，然后由BMU來(lái)完成的；簇間均衡控制主要是由BAMS聯(lián)合PCS實(shí)現(xiàn)。BMS保護(hù)及控制策略：首先高壓盒的通斷控制，繼電器的控制，高壓盒是電池簇進(jìn)入了直流匯流箱的一個(gè)端口，可以說(shuō)是電池系統(tǒng)到電氣系統(tǒng)的一個(gè)端口，那么它的通斷控制是保證電池系統(tǒng)在適宜的電壓和環(huán)境狀態(tài)下進(jìn)行工作；還有預(yù)充回路的控制，為了防止沖擊電流對(duì)功率其件造成損傷，所以加了一個(gè)預(yù)充回路控制；還有雙供電電源控制，主要是防止直流電源持續(xù)放電造成電池系統(tǒng)過(guò)放；還有簇間均衡防環(huán)流控制，防止電池簇間過(guò)大環(huán)流對(duì)功率器件和電池造成損壞；還有EMS和PCS的通信控制，用于通過(guò)EMS和PCS執(zhí)行相關(guān)的充放電動(dòng)作。
接下來(lái)功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS，PCS主要的工作是四象限變換(能量的雙向流動(dòng))，有功無(wú)功調(diào)節(jié)，黑啟動(dòng)，充放電管理，運(yùn)行狀態(tài)控制，通訊管理，后臺(tái)監(jiān)控。主要用途是四點(diǎn)：平衡新能源發(fā)電上網(wǎng)功率，平衡電網(wǎng)的負(fù)荷峰谷，優(yōu)化配電網(wǎng)電能質(zhì)量，應(yīng)急供電。
主要拓?fù)涫莾煞N，DC/AC單級(jí)拓?fù)浜虳C/DC與DC/AC串聯(lián)雙級(jí)拓?fù)?。單?jí)拓?fù)渲饕獞?yīng)用在電池電壓比較高的場(chǎng)合，像鋰電池系統(tǒng)，我們一般是串聯(lián)到200串左右，額定電壓大概600多伏。兩級(jí)式拓?fù)涫怯迷谝恍╇姵仉妷罕容^低的如鉛酸電池、釩液流電池等電池系統(tǒng)電壓較低的系統(tǒng)里面，需要DC/DC進(jìn)行升壓然后再逆變。另外還應(yīng)用在一些多直流電源輸入的場(chǎng)合，需要DC/DC進(jìn)行功率的分配。
并離網(wǎng)的智能切換箱柜，主要用在一些微電網(wǎng)系統(tǒng)里面，由斷路器，靜態(tài)開關(guān)，還有控制板組成?？刂瓢蹇刂葡到y(tǒng)檢測(cè)靜態(tài)開關(guān)兩端的電壓電流，通過(guò)靜態(tài)開關(guān)的通斷控制實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)向離網(wǎng)的轉(zhuǎn)換，以及離網(wǎng)向并網(wǎng)的同期控制。另外帶電操的斷路器控制信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)離網(wǎng)運(yùn)行下的負(fù)荷投切。對(duì)外通訊一般是跟PCS進(jìn)行通訊，因?yàn)樗菍?shí)時(shí)控制，所以要求速度比較快。
技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)，分成四個(gè)方面：第一是并網(wǎng)運(yùn)行模式，動(dòng)、靜態(tài)電網(wǎng)支撐和低電壓穿越；第二是離網(wǎng)運(yùn)行模式，這是主要難點(diǎn)所在，非線性負(fù)荷下的諧波抑制，沖擊性負(fù)荷抑制，三相不平衡負(fù)荷下微電網(wǎng)電壓控制，我們常規(guī)可以采用三相電壓的正負(fù)序分離進(jìn)行控制，變流器交流并聯(lián)協(xié)調(diào)控制，可以采用下垂控制，還有基于VSG的控制方式；第三是并離網(wǎng)運(yùn)行模式的切換，非計(jì)劃性并網(wǎng)切向離網(wǎng)的穩(wěn)定性控制，離網(wǎng)轉(zhuǎn)并網(wǎng)的同期并網(wǎng)控制；第四是多儲(chǔ)能系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制，多儲(chǔ)能的均衡充放電控制，尤其離網(wǎng)模式下實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)系統(tǒng)多個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的電量均衡控制。
接下來(lái)介紹一種控制系統(tǒng)軟件開發(fā)方法，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)軟件開發(fā)是根據(jù)理論分析和仿真得到相應(yīng)的控制算法，然后編寫程序上電調(diào)試，這整個(gè)過(guò)程決定了系統(tǒng)開發(fā)的效能。通常電氣仿真是使用MATLAB/SIMULINK可視化仿真平臺(tái)，SIMULINK提供了一個(gè)封裝子模塊庫(kù)Embedded Coder，它提供了相應(yīng)的封裝子模塊，能夠與仿真得到的控制模塊組成一個(gè)控制程序轉(zhuǎn)換模型，直接生成控制系統(tǒng)軟件程序。首先看Target Preferences封裝子模塊，它有四個(gè)主要功能，控制芯片的選型、儲(chǔ)存空間的分配、section的設(shè)置、外圍設(shè)備的設(shè)置。Embedded Coder還提供了一些子模塊庫(kù)，有控制芯片各個(gè)外圍設(shè)備的應(yīng)用封裝子模塊庫(kù)提供了如ADC、CAN、SPI、I/O口輸入輸出、PWM等模塊，DMC模塊庫(kù)提供了常用的控制子模塊，Memory Operations模塊庫(kù)提供了賦值和拷貝的功能，IQmath模塊庫(kù)提供了IQmath相應(yīng)的子模塊，這些模塊可以幫助我們結(jié)合控制仿真系統(tǒng)的控制模塊建立一個(gè)控制系統(tǒng)軟件生成模型。
這頁(yè)P(yáng)PT左邊顯示的是一個(gè)電氣系統(tǒng)仿真模型，仿真通過(guò)后把Controller這個(gè)控制模塊拿出來(lái)，結(jié)合相關(guān)的Embedded Coder中的子模塊，構(gòu)建出PPT右邊顯示的源程序轉(zhuǎn)換模型，有兩個(gè)中斷，一個(gè)是ADC中斷，一個(gè)是串口通訊中斷，還有主循環(huán)程序模塊，將它編譯在CCS里生成相應(yīng)的控制系統(tǒng)軟件程序，然后上電調(diào)試。本人用這個(gè)方法也開發(fā)了幾款產(chǎn)品，個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)分享，這一方法能夠極大地提高產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)程，它的最大問(wèn)題就是生成的程序的可讀性比較差。
第三部分就是能量管理系統(tǒng)，這是一個(gè)儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它分實(shí)時(shí)監(jiān)控區(qū)和數(shù)據(jù)采集區(qū)，數(shù)據(jù)采集區(qū)主要由終端服務(wù)器、通信控制器、交換機(jī)等組成，實(shí)時(shí)控制區(qū)主要由系統(tǒng)交換機(jī)、服務(wù)器、就地工作站和遠(yuǎn)程工作站構(gòu)成，整個(gè)的功能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以分三個(gè)部分，一是操作系統(tǒng)，還有支撐平臺(tái)，主要是對(duì)應(yīng)用功能的支撐，第三是應(yīng)用功能。
第二部分介紹一下大型儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用，因?yàn)榍懊娲蠹医榻B的很多，所以我這邊就簡(jiǎn)單帶過(guò)，主要五個(gè)方面：一是可再生能源中的應(yīng)用，第二是在微電網(wǎng)中的應(yīng)用，第三是在電網(wǎng)中的調(diào)頻調(diào)峰，削峰填谷，第四是需求側(cè)響應(yīng)，第五是偏遠(yuǎn)無(wú)電地區(qū)、海島地區(qū)的離網(wǎng)應(yīng)用。
第三部分匯報(bào)猛獅科技在儲(chǔ)能領(lǐng)域的開拓。主要三個(gè)部分：一是電池生產(chǎn)基地，這也是猛獅科技目前資產(chǎn)最重的產(chǎn)業(yè)，兩個(gè)基地計(jì)劃總投資60億元人民幣，分別是福建猛獅新能源動(dòng)力鋰電池生產(chǎn)基地，和猛獅宜城高端鋰電工業(yè)園；第二是儲(chǔ)能設(shè)備制造及系統(tǒng)集成，就是我所在的江蘇峰谷源儲(chǔ)能技術(shù)研究有限公司；第三是在儲(chǔ)能項(xiàng)目方面的開拓，目前已經(jīng)落地的項(xiàng)目是陜西可再生能源發(fā)電和儲(chǔ)能綜合應(yīng)用產(chǎn)業(yè)基地，湖北可再生能源發(fā)電和儲(chǔ)能綜合應(yīng)用產(chǎn)業(yè)基地，另外一些項(xiàng)目正在洽談中，其中一些項(xiàng)目規(guī)模比較大。
福建猛獅新能源動(dòng)力鋰電池生產(chǎn)基地，它占地450畝，總產(chǎn)能是6GWh，2020年達(dá)產(chǎn)，目前已經(jīng)開始量產(chǎn)了，達(dá)產(chǎn)后年產(chǎn)值大概是100億人民幣左右，主要生產(chǎn)圓柱三元電池，18650和21700，左邊是它的鳥瞰圖，在福建省漳州市詔安縣經(jīng)開區(qū)，總投資30億元人民幣。
猛獅宜城高端鋰電工業(yè)園，位于湖北省宜城市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，占地457畝，年產(chǎn)能是4GWh，主要生產(chǎn)40Ah以上的三元方殼電池、磷酸鐵鋰電池，右邊是它的鳥瞰圖，總投資30億元人民幣，是一個(gè)環(huán)境優(yōu)美，設(shè)備完全現(xiàn)代化的鋰電工業(yè)園區(qū)。
接下來(lái)介紹一下江蘇峰谷源儲(chǔ)能技術(shù)研究院有限公司，于2012年9月在鎮(zhèn)江成立，2015年11月正式并入猛獅科技。主要在四個(gè)方面進(jìn)行深耕：一是儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心部件，以PCS為核心的電氣系統(tǒng)的自主開發(fā)、電池PACK和成組的設(shè)計(jì)；第二是儲(chǔ)能系統(tǒng)的集成設(shè)計(jì)和生產(chǎn)裝配；第三是儲(chǔ)能項(xiàng)目的EPC，工程總包；第四是儲(chǔ)能項(xiàng)目運(yùn)維平臺(tái)的建設(shè)。
這是我們?cè)诖笮蛢?chǔ)能系統(tǒng)方面的主要產(chǎn)品，大功率PCS，大容量電池PACK，兆瓦時(shí)集裝箱儲(chǔ)能系統(tǒng)。
中小系統(tǒng)方面我們也開發(fā)了一些產(chǎn)品，鉛酸便攜光儲(chǔ)一體機(jī)，鋰電便攜光儲(chǔ)一體機(jī)，戶用鋰電離網(wǎng)系統(tǒng)。
這是公司資質(zhì)，是高新技術(shù)企業(yè)，還有我們部分專利證書，峰谷源是一個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高科技企業(yè)。
接下來(lái)是我們儲(chǔ)能方面的主要項(xiàng)目。首先是定邊可再生能源發(fā)電和儲(chǔ)能綜合應(yīng)用產(chǎn)業(yè)基地。定邊縣地處陜甘寧蒙四省交界，是國(guó)家首批綠色能源示范縣，風(fēng)光資源非常豐富。去年的SNEC展會(huì)上，定邊縣和猛獅科技簽署的《合作共建可再生能源發(fā)電和儲(chǔ)能綜合應(yīng)用產(chǎn)業(yè)基地框架協(xié)議》，雙方計(jì)劃在四年之內(nèi)，在定邊投資建設(shè)500兆瓦時(shí)的儲(chǔ)能電站，100兆瓦的地面光伏電站，100兆瓦的風(fēng)電站，50兆瓦的光熱電站，形成西北地區(qū)規(guī)模較大的可再生能源發(fā)電和儲(chǔ)能綜合應(yīng)用示范中心。整個(gè)投資規(guī)?？傆?jì)是56.2億人民幣。項(xiàng)目一期在今年的3月25號(hào)開工，是一個(gè)10兆瓦時(shí)的鋰電池儲(chǔ)能示范電站，它以解決光伏電站棄光為目的，提高光伏電站并網(wǎng)電能質(zhì)量，建設(shè)一個(gè)依托100MW光伏電站的儲(chǔ)能電站示范工程。光伏電站、儲(chǔ)能電站的智能協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電站的無(wú)人值守，凸現(xiàn)能量管理系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度控制的效果。在電站設(shè)計(jì)方面我們主要原則是光伏棄光的最大限度消納，還有儲(chǔ)能電池使用的最佳效能的原則。
項(xiàng)目主要分三期，初期是一個(gè)10兆瓦時(shí)的示范電站，計(jì)劃是2017年6月30號(hào)并網(wǎng)，中期是2019年5月完成建設(shè)500兆瓦時(shí)的儲(chǔ)能電站，100兆瓦的光伏電站，還有100兆瓦的風(fēng)力電站，50兆瓦的光熱發(fā)電站，吸納定邊縣及周圍的棄風(fēng)、棄光，并通過(guò)儲(chǔ)能電站實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)并網(wǎng)，為電網(wǎng)提供備用儲(chǔ)能控制服務(wù)。
遠(yuǎn)期是2020年5月完工，建設(shè)一個(gè)以儲(chǔ)能主要部件生產(chǎn)、組裝和測(cè)試為一體的現(xiàn)代化工廠項(xiàng)目，并建設(shè)一座調(diào)度中心和監(jiān)控中心，組成定邊縣周邊區(qū)域的能源互聯(lián)網(wǎng)，形成可再生能源和電池儲(chǔ)能綜合應(yīng)用示范中心。
在宜城我們主要有兩大投資，剛剛介紹了一個(gè)投資30億元的鋰電池生產(chǎn)基地項(xiàng)目，另一個(gè)是可再生能源發(fā)電和儲(chǔ)能綜合應(yīng)用基地的項(xiàng)目，整個(gè)項(xiàng)目規(guī)模是600兆瓦的光伏電站、200兆瓦的風(fēng)電站、以及200兆瓦時(shí)的儲(chǔ)能電站。
智慧的清潔能源是猛獅科技孜孜不倦追求的產(chǎn)業(yè)方向，也是我們公司董事長(zhǎng)陳樂(lè)伍先生帶領(lǐng)公司全體員工努力奮斗的方向。
作者簡(jiǎn)介：
陳強(qiáng)博士，副教授，2008年12月畢業(yè)于東南大學(xué)電氣工程學(xué)院電機(jī)與電器專業(yè)，2009年1月進(jìn)入中國(guó)電子科技集團(tuán)十四所工作，2015年7月至今擔(dān)任江蘇峰谷源儲(chǔ)能技術(shù)研究院有限公司副總經(jīng)理。主要研究方向?yàn)樽兞髌骷捌淇刂?、分布式發(fā)電與微電網(wǎng)技術(shù)、新能源儲(chǔ)能系統(tǒng)。發(fā)表論文十余篇，授權(quán)專利五項(xiàng)。
（本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)錄音整理，未經(jīng)本人審核）
