中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：4月24-26日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)主辦的第九屆中國國際儲(chǔ)能大會(huì)在浙江省杭州市洲際酒店召開。在4月25日上午的“儲(chǔ)能電站與技術(shù)應(yīng)用（二）專場(chǎng)”，西安新艾電氣技術(shù)有限公司總經(jīng)理倪同在會(huì)上分享了主題報(bào)告《組串集中式代表未來》，以下為演講實(shí)錄：
倪同：尊敬的各位專家，大家上午好！我是來自西安新艾電氣的倪同。我今天給大家匯報(bào)的主題是“組串集中式代表未來”。未來是什么，曾有一次著名的對(duì)話。在一次記者招待會(huì)上，有人問亞馬遜的創(chuàng)始人貝索斯先生：“亞馬遜總是能夠在關(guān)鍵的時(shí)候卡位，總是能夠做出對(duì)未來準(zhǔn)確的判斷，那么請(qǐng)問未來十年這個(gè)世界將會(huì)發(fā)生什么變化？”貝索斯說，其實(shí)我也不知道未來會(huì)發(fā)生什么，我只知道未來什么不會(huì)變。人們未來對(duì)于專業(yè)、高效、快捷的服務(wù)的需求不會(huì)變，對(duì)于便宜又好的東西的需求不會(huì)變。同樣的，對(duì)于儲(chǔ)能的未來，我相信在座各位同仁們都站在各自公司、各自的分工上在思考未來究竟是什么。做集成的在思考未來的集成是什么；做BMS的在思考未來的BMS是什么；做PCS的在思考PCS的未來是什么？做EMS的在思考儲(chǔ)能的未來是什么？做電池的在思考儲(chǔ)能的未來是是什么？借用貝索斯的思維，抓住不變量，儲(chǔ)能的未來對(duì)于安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、易維護(hù)性的需求是不會(huì)變的。這是我們對(duì)于儲(chǔ)能未來的一個(gè)判斷。
新艾電氣作為儲(chǔ)能PCS核心設(shè)備的一個(gè)研發(fā)型的企業(yè)。我們也在儲(chǔ)能的未來特別是儲(chǔ)能變流器的未來方向上做出了一些努力，也取得了一些成果。今天給大家匯報(bào)一下。首先，組串集中式，這個(gè)名字好像既熟悉又陌生。熟悉的是在光伏領(lǐng)域里面有組串式的概念也有集中式的概念，那為什么這里出現(xiàn)了一個(gè)組串集中式呢？我們來看一下它的定義。關(guān)于組串集中式，它是一種基于一種高精度、高動(dòng)態(tài)響應(yīng)、低環(huán)流的多機(jī)并聯(lián)技術(shù)、模塊化解決方案。同時(shí)對(duì)電網(wǎng)友好又對(duì)電池友好同時(shí)還能夠覆蓋多種應(yīng)用場(chǎng)景的儲(chǔ)能解決方案。簡單地來講，這個(gè)儲(chǔ)能PCS系統(tǒng)是一個(gè)多端口系統(tǒng)，一頭連接電網(wǎng)，一頭連接電池，如果在微電網(wǎng)里面還會(huì)連接負(fù)載。連接電網(wǎng)的時(shí)候要做一次調(diào)頻、二次調(diào)頻。連接電池的時(shí)候，要對(duì)電池友好，應(yīng)用在不同場(chǎng)景的時(shí)候，要能夠?qū)Σ煌膽?yīng)用場(chǎng)景的良好的兼容性和適應(yīng)性。為了實(shí)現(xiàn)上述的幾個(gè)友好，新艾電氣在傳統(tǒng)的并機(jī)，多機(jī)并聯(lián)技術(shù)上，歷經(jīng)2年多研發(fā)和多個(gè)落地案例，正式發(fā)布基于一種先進(jìn)的并機(jī)技術(shù)而呈現(xiàn)出來的一種組串集中式的儲(chǔ)能變流器產(chǎn)品系列。上一幅圖是一個(gè)集中式大機(jī)的樣子，這幅圖是多個(gè)支路精細(xì)管理的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。好像跟模塊化并聯(lián)區(qū)別不大，但事實(shí)上是有本質(zhì)區(qū)別的。以下詳細(xì)闡述
從昨天到今天，多位專家演講里面都先后提到了鋰電池的不一致性。如何精細(xì)管控每一個(gè)單元，包括有的合作伙伴在追求如何精確管理到每一顆電芯，這是影響到整個(gè)系統(tǒng)效率的關(guān)鍵點(diǎn)。這張圖是一個(gè)知名的磷酸鐵鋰廠家的梯次數(shù)據(jù)。這個(gè)數(shù)據(jù)是經(jīng)歷了三年到四年的，DCR和SOC的實(shí)際數(shù)據(jù)。我們可以看到在這個(gè)數(shù)據(jù)里，圍繞著正態(tài)分布中心點(diǎn)展開來看，SOC大約偏差了正負(fù)20%，DCR大約偏差了接近20%-25%左右?？梢钥吹剑幢闶切碌碾姵?，在經(jīng)歷幾年以后依然面臨內(nèi)阻和容量的分化問題。鋰電池大體上來講，分為SOC的不一致性，DCR的不一致性，同時(shí)還有放電平臺(tái)的不一致性還有自放電率的不一致性。我們?cè)趦?chǔ)能行業(yè)里面，做BMS，解決串聯(lián)均衡的問題，并聯(lián)均衡問題怎么解決？我們都有一個(gè)常識(shí)叫木桶效應(yīng)。電池組系統(tǒng)容量大，木桶效應(yīng)越明顯。最理想的狀態(tài)，拋開實(shí)際狀態(tài)不談，就是電網(wǎng)跟電芯直接進(jìn)行能量交換，但是由于電流大小限制了效率的發(fā)揮，還有經(jīng)濟(jì)性方面的考慮，電池組的顆粒度一般意義上來講在一兩百度電的顆粒度下是有經(jīng)濟(jì)性。
剛才提到了電池組成組的一些問題。很顯然在集中式的大機(jī)里面，我們要通過更加苛刻的成組的配置，更加苛刻的BMS控制管理來保持電池組一致性。經(jīng)歷幾年之后仍然無法確立電池組的容量內(nèi)阻分化情況。換來另外一個(gè)問題，新艾電氣在過去的三年到四年時(shí)間里面，一直在進(jìn)行組串式的精細(xì)管控的市場(chǎng)教育工作。到今天越來越多的同仁們包括友商們都認(rèn)同這個(gè)理論，并且用實(shí)際行動(dòng)支持了這種技術(shù)狀態(tài)的發(fā)展。
但是簡單的用組串式的方式多個(gè)并聯(lián)，對(duì)電網(wǎng)不是太友好。我們都知道假設(shè)在座的每一個(gè)朋友都要跟我講一句話，但是大家不同步，各講各的，在我聽來就是一片噪音。同樣的比喻用在電網(wǎng)上，在同一個(gè)接入點(diǎn)上如果有多臺(tái)接入，設(shè)計(jì)復(fù)雜度非常高，它的諧振、環(huán)流都是它進(jìn)入大規(guī)模電網(wǎng)的障礙。
同樣，有沒有一種方法可以解決這些問題呢？新艾電氣在幾年前就開始研發(fā)了大規(guī)模多機(jī)并聯(lián)的技術(shù)，到今天也已經(jīng)落地了不少項(xiàng)目。我們實(shí)際落地的項(xiàng)目里面，并網(wǎng)、離網(wǎng)、以及無縫切換36臺(tái)單機(jī)，20ms系統(tǒng)響應(yīng)，模塊能做到0.5%的均流設(shè)計(jì)。均流設(shè)計(jì)既包括均流設(shè)計(jì)和不均流設(shè)計(jì)。同時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)呈現(xiàn)單機(jī)特性，完全規(guī)避了大家對(duì)于多機(jī)并聯(lián)引起的環(huán)流問題，我們可以認(rèn)為對(duì)電網(wǎng)來說這就是一臺(tái)單機(jī)。
下面讓我們來看幾個(gè)典型的儲(chǔ)能變流器的對(duì)比，左上角是一個(gè)單機(jī)的示意圖，直流側(cè)是都聯(lián)在一起的。電網(wǎng)非常喜歡這種機(jī)器，因?yàn)樾螒B(tài)簡單，容量和功率的配置也非常容易。剛才講到的關(guān)于電池一致性有沒有其他同行早就提到過類似的問題呢？其實(shí)在幾年前特斯拉在設(shè)計(jì)自己的儲(chǔ)能系統(tǒng)的時(shí)候，就采用了電池模組分布式內(nèi)置DC/DC 加集中式DC/AC，這種方式最大的好處就是因?yàn)殡姵亟M的顆粒度較小所以能夠提升電池容量的利用率和功率利用率。但是，它的缺點(diǎn)就是系統(tǒng)成本偏高，同時(shí)，它跟光伏不一樣的，在于光伏從發(fā)電端到電網(wǎng)端經(jīng)歷了兩次變換。儲(chǔ)能不一樣，從充電到放電可經(jīng)過四次變換。多了兩次，成本和效率都是非常值得商量的。有沒有一種方法真的解決這個(gè)問題呢？
第三種其實(shí)也是現(xiàn)在儲(chǔ)能行業(yè)里面比較常見的模塊化并聯(lián)的方式。它的顯著特點(diǎn)就是直流側(cè)是分開的。在不同的應(yīng)用場(chǎng)景去體現(xiàn)出自己不同的優(yōu)勢(shì)。我們的客戶也會(huì)帶著自己的思考去選擇某一種具體的應(yīng)用。新艾電氣在第三種方式的基礎(chǔ)上做出了一個(gè)技術(shù)升級(jí)。我們歷經(jīng)幾年的時(shí)間，克服了大規(guī)模多機(jī)并聯(lián)的技術(shù)，可以做到非常高動(dòng)態(tài)、高精度、低環(huán)流的系統(tǒng)效果，形成了組串集中式的產(chǎn)品系列。融合集中式的單機(jī)特性的優(yōu)勢(shì)，組串式的電池精細(xì)管理的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，還保證了高效率。
對(duì)于儲(chǔ)能來講，有很重要的幾個(gè)未來不變的量，我們知道，今天的儲(chǔ)能其實(shí)做得非常困難。有政策的原因，有成本的原因，有技術(shù)的原因。大體來講最糾結(jié)的是投資回報(bào)率的問題。采用不同的方式，如何能最大限度地提升電池的容量利用率，這是經(jīng)濟(jì)性重要的一個(gè)因素。組串集中式可以對(duì)電池進(jìn)行精細(xì)管理，提高容量的利用率。不同的電池組件的差異會(huì)達(dá)到10%-15%之間。這能有效地提升電池組容量的利用率5%-15%。電池一致性越好，效果越不明顯。同時(shí)我們比較容易忽略的是功率的利用率。環(huán)流的存在，系統(tǒng)電流不等于每個(gè)單體的電流之和。比如每一簇電池單簇能力是100A，10簇并聯(lián)，無法呈現(xiàn)出一千安培的整體之和。你無法要求每一簇電池做N分之一的設(shè)計(jì)。直流側(cè)的成本其實(shí)是過量設(shè)計(jì)的。每一簇單獨(dú)管理帶來的是功率利用率的上升，節(jié)省的是直流側(cè)的成本，包括連接器，線纜，熔斷器，接觸器。組串集中式還有一個(gè)最大的好處，任何一個(gè)單元發(fā)生故障的時(shí)候，整個(gè)系統(tǒng)不受影響。今天大家非常關(guān)注儲(chǔ)能系統(tǒng)的實(shí)時(shí)有效在線率。365天是否每天都在收錢，還是說只用了280天，有30天是維修狀態(tài)。目前行業(yè)的通行狀態(tài)，電池簇任何一處出現(xiàn)問題，整個(gè)就會(huì)停下來。同樣，系統(tǒng)可維護(hù)性也在精細(xì)管理的同時(shí)帶來了非常好的可維護(hù)性。
這么好的一個(gè)技術(shù)，到底我們的客戶認(rèn)不認(rèn)同呢？這是新艾電氣從2018年到2019年初期做過的項(xiàng)目。從最小的幾十千瓦的到最大的兆瓦級(jí)的，從國內(nèi)的到國外的，從陸地的到海島的，從固定的到移動(dòng)的都有。組串集中式有最大的好處，它對(duì)電網(wǎng)對(duì)負(fù)載都能照顧到。這是我們做過的一些項(xiàng)目的市場(chǎng)實(shí)拍圖。從光儲(chǔ)一體系統(tǒng)到用戶側(cè)的36并機(jī)系統(tǒng)再到廣東茂名的第一個(gè)南網(wǎng)項(xiàng)目再到南方電網(wǎng)大規(guī)模梯次利用再到印尼的利用，組串集中式的產(chǎn)品已經(jīng)得到了有效的驗(yàn)證。
昨天有一篇文章刷屏了，講的是梯次電池的風(fēng)口即將到來，提到了南方電網(wǎng)的梯次利用項(xiàng)目。這里展示的就是新艾電氣和南方電網(wǎng)合作的大規(guī)模梯次電池利用的這個(gè)項(xiàng)目。這個(gè)項(xiàng)目完美地體現(xiàn)了組串集中式的優(yōu)勢(shì)。首先用了96顆梯次退役電池，直流側(cè)精細(xì)管控，在交流側(cè)呈現(xiàn)單機(jī)特性，96個(gè)電池包只用四臺(tái)組串集中式就可以輕松完美地解決。這給我們做大規(guī)模梯次利用帶來了非常大的競爭優(yōu)勢(shì)。同樣新艾電氣和國網(wǎng)湖南綜合能源服務(wù)公司也做了一個(gè)34臺(tái)并機(jī)系統(tǒng)。我們既可以帶變壓器也可以不帶變壓器，既可以帶平衡負(fù)載又可以不平衡負(fù)載，既能并網(wǎng)，還能離網(wǎng)、無縫切換。這是組串集中式技術(shù)優(yōu)勢(shì)完美的體現(xiàn)。新艾電氣提出的組串集中式，對(duì)電網(wǎng)友好，對(duì)電池友好，從而提高經(jīng)濟(jì)性和安全性，對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景友好，對(duì)于系統(tǒng)及集成商，一次對(duì)接合作即可完成多樣的應(yīng)用場(chǎng)景的擴(kuò)展。
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