刘卫武:集控链智慧能源解决方案

来源:国际储能大会 作者:中国国际储能大会 发布时间:2019-06-14 01:12 阅读数:3581

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”,来自西安精石电气科技有限公司的解决方案高级总监刘卫武先生在会上分享了主题报告《集控链智慧能源解决方案》,以下为演讲实录:

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刘卫武:大家好!今天非常荣幸代表精石科技参加这次论坛,有机会跟大家一块分享一下我们的集控链智慧储能解决方案。

储能都知道目前的共性要求,安全始终是放在第一位的,同时还需要满足它的稳定、耐久以及经济性的问题,但是目前来说,制约储能发展的主要因素就是它的安全性和收益。

从左边的这个图可以看出来,电池随着它的循环次数增加,电池特性会发生一个明显的差异,剩余容量的差距也越来越大,而影响电池寿命的主要因素,也就是电芯的温度以及它充放电的设计倍率。从右边图可以看出,目前储能大部分主流的解决方案,就是很多簇电池并联在一起接入一个电池控制器,这样对于任意一个电芯出现异常的话,针对于设计电流倍率正常簇就会处在过流态,内阻异常也会发展严重会极大的影响它的寿命以及安全性,如果保护失效有可能也会发生火灾。

目前这种方案基本上储能的电压就会串联到500—800V,就是每一串的电芯就会高达200只以上,一个PCS可能要接几千只电芯,这样就很容易出现因某一只电芯衰减过快,很快大家了截止电压,整个系统就可能存在一种充不进去、也放不出来的情况。梯次电池、库存电池、新电池,由于它的特性差异,如何使电池的路数和PCS有合理的匹配,这也是我们一直想去努力解决的问题。

储能创新的解决方案到底在哪里呢?如何解决它的安全性和经济性的问题,在《诗经》里有一句话叫“深则厉,浅则揭”,就是说做任何事情都要因地制宜、因人而宜。我们带着因地制宜、因人而宜的这种思维来看我们的集控链智慧储能解决方案,从功率流上来看,就是每一路电池都要配一个电池智能控制器,然后每一路电池进行独立控制,任何一路电池发生故障切除之后不影响整个系统的运行。同时,集控链PCS内部还集成了一个EMS系统,根据不同的电池类型来设计不同的控制精度,因为梯次电池、库存电池也好、新电池也好,由于它的电池路数渗透率的限制,如何匹配也是很多工程师们非常头疼的一个问题。

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那么多电池、那么多控制器,如何实现它的安全、可靠、智能的控制?先看一下我们为什么叫做集控链,所谓的集就是集成化,PCS内部集成BCU、ECU、SCU,SCU对它进行逻辑的控制,以及人机的交互,同时内部还集成EMS的系统。这是他们内部一个详细的功能点,大家可以看一下,BCU看的数据重组能够保证40个电池包的数据并发处理以及下发指令,高效可靠。

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所谓的是指智能管控,我们内部集成的EMS我们称为Access,正常的系统保护基本上都是受BMS的调动,PCS仅仅是听从BMS的调度,我们在PCS、BMS的防护之外增加了一个智能管控功能,独有的智能管控功能贯穿于整个系统得宠放电过程,当BMS保护失效的时候它也能够保障一个储能系统的安全、一个可靠,比如说电池过压、过充、过温以及它的BMS故障、BMS上传数据不济事或者更新不济事等等一系列问题。

信息录播功能,如同储能系统里边的一个黑匣子,能够主动记录故障发生前后的关键数据,对储能系统的分析、解决问题做一个很好的参考。内部还集成了一个多维度智能充放电功能,因为储能系统目前电子需求、环境温度以及电网这些都会对储能电池的寿命以及它的维护成本造成巨大的影响,现在觉得行业内的储能系统大多还没有考虑到这些因素,我们是结合电池类型、设计倍率以及电池的SOC、SOS,电池的温度等,给它设计一个合理的充电电流,使电池始终工作在一个很舒服的环境里,有效的能够延长电池的寿命。

这是EMS—Access本地显示的一个详细功能点,基本上能够满足小型储能系统的应用。

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指的是多点链、互联共享。数据要互联互通,高效多样的数据传输,也是为泛在电力物联网打下基础,使它能够完成全面感知、要素互联、信息共享、数据驱动以及机械学习的一些功能。我们的集控链在BMS的应用防护之外增加了智能管控和多维度智能充放电,它的目的也是使储能系统更加安全。

更大的一个放电容量,这是我们做的一个实验,我们取了4组电池,循环1千次之后,任选两组做了一个对比,发现1千次循环之后它的容量差已经超过了10%,再加上木桶效应,就是刚才智光副总讲到的,再加上那些因素,我们保守估计,集控链方案的充放电容量至少能够提升15%以上。

精细化管理,可以看出每簇电池单独控制,对于设计倍流来说,正常组不会超过它的设计倍流。同时也降低了木桶效应的作用。多维度智能充放电也使每一簇电池都会工作在他最舒服的充放电条件,能够有效延长电池寿命,至于能延长多少,我们公司的电池研究室一直在做这方面的工作,预计今年年底估计就能出一个结果。

集控链每一簇电池单独控制,最优的是每一个电池包去独立控制,这样的话对于梯次电池来说也免去了拆解重组的费用。

“大道至简”是道家的精神,也是我们一直创新的一个理念,大道至简因场景而移,看看我们产品的布局,首先是集控链的标准产品,分三个等级,100千瓦、250千瓦、500千瓦,DC/DC侧分10路、4路和8路。同时还有我们的一个传统产品,就是集中式和模块化的产品。同时模块产品也是6千瓦到60千瓦的功率等级,这个模块产品在我们现在展台上也有展,欢迎大家可以去交流。

另外一块业务,光储一体机的产品,主要是做户用的,主要是5千瓦和10千瓦的机型。同时铁塔基站的产品,因为铁塔基站方案类型也比较多,有纯离网、并离网等等一些方案,根据铁塔基站的方案,也是对应有10千瓦的光储一体化产品,以及6千瓦光伏逆变器产品,还有5千瓦的集成电池模块产品。

另外一个是我们所说的EMS产品,EMS根据场景的需要,我们也是做了四类,称为Access、Branch、Clould、还有一个Ex…(英)

Access,就是刚才讲的,针对于一些小型的系统,比如说3—5PCS,如果去做一个EMS系统的话,可能对成本,以及功能点都是很大的浪费,这种系统基本对一个小型的储能系统页完全够用了。

Branch,场站级的我们推出了Branch的产品,主要是对场站本地系统的EMS系统,那边是一个主要的功能点。

Cloud,主要是针对集团级的产品应用,在我们展台上都有。    

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实践是检验真实的唯一标准,我们也是以实践的案例给大家介绍一下,这是西藏我们的一个项目,是一个集装箱里边放了36个梯次电池包,每个梯次电池对应的一个DC/DC模块、对应了一个BCU单元,每个电池都会独立的进行控制,任何一个电池发生了异常,只是这一个电池包被切除,不会影响整个系统的运行,也不会造成整个整个系统的雪崩。

这是配套的EMS系统,这个项目在西藏、山南。

这是陕西西北的两个项目,陕西斯瑞的这个,我们都是集控链的,这个采用的是库存电池,这两个项目都是同一种库存电池,这个采用的是模块化的产品,下面这个采用的是集控链的产品,两个共同接到了一个EMS平台上,对它做充放电的对比,实践证明,充放电方案相对于模块来说,充放电优势也是有很大得体生。

这是台湾苗栗的一些项目,这也是集控链的一些案例,这个是园区微网,这个是梯次电池,也是每个电池包独立控制的。

这是安徽的储能项目以及山东铅炭电池项目,还有安徽储充的包括充电桩的,还有上海采热园区光、储、充的项目。所有的项目也是证明了集控链的优势以及它的可靠性,欢迎大家到外面的展台去参观、交流、指导,我的汇报就到这里,谢谢!

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