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陈翔:模块化用户侧储能应用分析

2018.05.30 来源:中国储能网

2018年5月19日至21日,“第八届中国国际储能大会”在深圳隆重召开,来自中国、美国、德国、英国、加拿大、西班牙、日本、韩国、澳大利亚等国和地区1500余位政府机构、科研院所、行业组织、电力公司、新能源项目单位、系统集成商等代表出席本次大会。

惠州亿纬锂能股份有限公司储能事业部总经理陈翔在储能电站专场,发表了题为“模块化用户侧储能应用分析”的精彩演讲。

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演讲内容如下:

陈翔:很高兴今年又有机会在这里看到很多老朋友。我们有一个明显的感觉,不管是资本方还是行业内人士,都看到储能成为一个热点,资源聚集变得越来越明显。

在我的分享过程当中,大家听不到商业模式或其他关于投资方面的分析,我更多的是站在技术的角度跟大家分享。我的分享从以下三个方面展开:首先是关于公司发展近况的报告;第二,简单梳理下用户侧储能的需求;第三,剖析一下我们做模块化储能系统在设计过程当中所碰到的一些问题。

惠州亿纬锂能股份有限公司成立于2001年,2009年在深圳创业板上市,是国内第一家以锂电池为主业的上市公司(股票代码:300014),是国家级高新技术企业,专注于锂电池的创新发展。经过三十年的耕耘,锂原电池居国内领先地位,锂亚电池居世界前列。近三年来,公司在动力储能领域投资50亿,采用高度自动化与信息化的生产方式 ,为客户提供一流的产品和服务。凭借着“良心产品、工匠精神”,亿纬锂能屡创佳绩。记者了解到,亿纬锂能发展迅速,并在新能源汽车产业的地位显著提升,由2016年的第16名,提升到2017年的第8名、今年公报数据显示的行业第5名,公司的目标在2019年做到排名行业第3名。

这是我们到今年上半年所发货的一些储能项目的实景照片,具体是哪些项目就不赘述了。这张图是前不久习主席和莫总理在武汉东湖上乘坐的游船,这艘游船上用的就是亿纬的锂电系统。

亿纬进入储能市场是一个后来者,对于我们来讲,我们选择从用户侧切入。目前来讲,中国的用户侧储能市场,最普遍的商业模式是峰谷套利,辅助基本电价优化,以及近期会发展的辅助服务。

这是我们目前模块化用户侧储能解决方案整体的系统架构,各家的储能系统架构大同小异。对于亿纬,我们会去思考一个问题,在整个储能市场里面,我们的核心竞争力来自于什么地方,我们的立足点在哪里。我们的立足点来自于标准柜的集装箱储能系统。

今天的主题是模块化产品设计,模块化并不仅是在结构上做一些模块化的设计,实际上从现在的电芯的选形开始就考虑到这个问题。比如说这里用到90Ah电芯,这是能量型的。同时还有一款功率型的90K,跟它同样的尺寸大小。这样在进行整个系统设计的时候,一旦选定同样尺寸的电芯,后面的很多结构都可以复用,在最开始的设计起点就考虑到系统模块化和结构化。

用户侧从使用的场景上来讲,它是一个能量型的应用,充放电倍率一般是在0.25到0.33之间。这种情况下,我们选用了给电动大巴做的标准化模组。它是一个标准化设计,可以复用大巴上成熟的验证和物料共享,降低生产成本。这个模组考虑了在XYZ三个轴向的振动影响,有较好的抗震能力,所带来的好处是我们在整个系统交付的时候,采用整体集装箱的吊装交付。在出厂之前完成所有系统的调试,整个系统在客户的场地上快速并网。降低交付成本。

在设计好模组之后,再设计插框,插框结合电池柜组成电池簇。我们的电池柜是百分之百符合电力标准结构的设计,比如说这个柜子的尺寸和电力柜是一样的标准,在电气绝缘方面的设计也满足电力系统的要求。

这是我们现在标准柜的平面图和爆炸图,我们在设计上这样考虑模块化。在PCS侧,我们选定的方案有两种,一种是模块化的PCS,这个PCS在直流侧是单母线的。另一个方案,之前盛弘范总也提到的多分支解决方案。多分支的PCS提供了一种能力,可以简化电池系统簇与簇之间三级管理的难度,从而有效的提高整个系统模块化设计的可用性。

在提高系统可靠性方面,左边这个表格列出的是我们在考虑可靠性时会有一些常用的考虑点。比如说我们会采用磷酸铁锂,它相对来讲是比较安全的材料体系,不追求极致的比能量密度,在循环性能方面达到比较好的平衡。更重要的是,亿纬是专业做电芯的,我们会基于电芯的设计做系统的优化。右边的图,是做1C充放的时候,在不同的直流内阻测试时内阻值的分布曲线。虽然这张曲线是针对动力脉冲应用场景的测试结果,经过我们的测试,发现储能的长时间小电流的充放电过程当中,电池直流内阻的曲线跟这个曲线是类似的。在放电末期SOC低于10%,以及充电末期SOC高于95%的时候,电芯的内阻是快速增加的,电芯一致性会变差。同时,内阻增加之后,热损耗会增加。基于这种分析,我们在系统设置的时候要找到最佳使用工况的窗口,同时BMS和PCS的充放电的参数都要调整,这是我们可以做的更好的地方。

今天早上也有嘉宾在会议上提到,EMS系统更多的是在微网的细粒度上进行调度。整个电网的调度平台更多的是常备型的保障型的调度平台。智能云平台的调度管理,我认为在未来储能的发展中,再过一些年,这可能是最有价值的其中一部分。它跟用户之间可以产生很强的黏度,可以根据用户使用的模式,不断产生出新的盈利模式出来,这也是我们未来考虑的重点。

收益分析,目前国内可收益的模型不太多,不在乎刚才说的那几种。右边的是实际系统跑出来的曲线图,主要是电压和电流的曲线状态,从目前的实际测算来讲,好的项目,不是说所有的项目,好的项目大概回收的收益期在6-7年之间,这是现在的测算。总体来讲,相对于去年和前年来讲已经好了很多。我们相信,随着系统整个成本的进一步降低,以及有越来越多储能商业模式的诞生,这个收益还会进一步的提升。

最后我在这里想表达的意思是,因为储能市场越来越热,资源越来越聚集,这个时候,作为一个业内的从业人员,我觉得更多的是冷静下来要想怎么样真正的把储能做好。我们的心可以比天高,但是路还得一步步来走。储能方面,性价比要做好,安全性要提高。对于我们来讲,我们希望基于自己在电芯这一块的核心竞争力,同时跟行业里的小伙伴们,包括BMS,PCS,系统集成的小伙伴们,一起能够共同的以开放的心态来推动整个储能事业的共同发展。我的汇报到此,谢谢大家!

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亿纬锂能2001年成立以来,怀着“做世界最好的锂电池,成为行业领先企业”的愿景,坚持“技术领先,稳健发展”战略,始终专注锂电池的创新发展。2017年,亿纬锂能企业研究院建成“国家级企业技术中心”,拥有博士后工作站。是国家工信部智能制造示范企业,国家知识产权优势企业。

亿纬锂能已申请920项国家专利,其中3项发明专利获得国家知识产权局授予的“中国专利优秀奖”,其创新产品两次荣获含金量颇高的“广东省科学技术奖一等奖”。

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