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浙江图兰特储能副总卢玉军:安全性是所有储能系统的前提条件!

北极星储能网  来源:北极星储能网    2019/4/18 17:37:56  我要投稿  

北极星储能网讯:助推综合能源产融协同发展,完善综合能源产业链合作、实现综合能源产业腾飞,推动综合能源产业创新发展。国网电子商务有限公司(国网雄安金融科技集团)、国网江苏省电力有限公司联合北极星电力网于2019年4月18日在无锡召开中国综合能源服务产业创新发展大会。浙江图兰特储能科技有限公司技术副总卢玉军作题为《图兰特水平双极性电池应用于调频储能领域的技术优势》的演讲。储能调频对电池的要求,在与火电机组联合响应AGC辅助服务中,在安全性、可靠性、循环寿命,以及外形尺寸方面对储能设备本身提出了极高的要求,首先安全性,在储能系统当中,储能规模都很大,所以安全性是所有储能系统的前提条件。北极星电力网、电力头条APP对大会进行全程直播。如需北极星电力网直播会议,请联系微信号:13146670735。

直播地址:2019中国综合能源服务产业创新发展大会

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“以下为会议实录:”

图兰特水平双极性电池应用于调频储能领域的技术优势

卢玉军 浙江图兰特储能科技有限公司技术副总

各位领导、各位专家、各位同仁大家下午好,我来自于浙江图兰特储能科技有限公司,我叫卢玉军。我给大家分享的题目是《图兰特水平双极性电池应用于调频储能领域的技术优势》。

我的汇报分以下几方面:

1.储能调频典型应用

2.储能调频对电池的要求

3.原水平电池的特性和应用介绍

4.图兰特电池技术革新和突破

5.图兰特电池应用前景展望

我们为什么要讲图兰特电池在储能调频领域的应用呢?因为这个在所有的储能应用当中,调频储能应用是对电池要求最高的一种应用,因为一般的储能应用只要求电池是单向输出,而在调频应用当中,要求这个电池是要有双向输出,这对电池的功率特性有非常高的要求,而我们电池由于其独特的结构,它的内组织非常小,我们这个内组相当于对储能对电池的要求。

因为储能相当于是一个容器,本身不产生能量,而这个电池内组,相当于容器的杯口,在储能调频应用当中,储能要求双向输出,就要求杯口足够大,我不光是往里倒也能倒进去,往外倒也能倒出来,而我们电池恰恰有这方面的优势。我们给大家分享也块,推荐这款电池。

现在储能系统已经广泛应用从发电侧、输配电到辅助服务,到用户侧所有环节,这个刚才专家都介绍了,我就不详细介绍了。

储能调频对电池的要求,在与火电机组联合响应AGC辅助服务中,在安全性、可靠性、循环寿命,以及外形尺寸方面对储能设备本身提出了极高的要求,首先安全性,在储能系统当中,储能规模都很大,所以安全性是所有储能系统的前提条件。

稳定性是储能系统经济性的一个前提,因为这个只有有效保证系统的投运时间,才能保证系统的经济效益。储能系统循环寿命的要求,储能系统的保障,对储能电池包比能量,比功率的要求,比能量高就要求可以便于系统安装部署,而比率高可以减少系统动电池的配置。目前在调频储能当中,是所有储能当中效率最好的,它的备电时间在半小时到一小时,要求你电池能达到半小时的时间,配电池越少,系统经济性越好。

具体到电池,储能调频对电池的要求我们归结为八大要求,首先是更安全,比功率高,使用寿命长,系统可靠,比能量高,转换效率高,从而性价比高,再一个是更环保,这个是安全基础。比功率高就是减少配置,寿命长就是提高经济性,系统可靠也是提高经济性,比能量高相当于减少系统的配置和提高经济性。能量转换效率高也是减少系统的损耗,也是提高经济性,更环保也是一个基本的要求,目前储能系统属于一个清洁能源的范畴,环保也是一个基本要求。

原水平双极电池特性和应用,因为原水平电池由于独特的特性,使得对刚才八个要求有非常好的复合性。首先就是更安全,它的耐震动性能达到10个g,而且在枪击、碰撞冲击下也不会发生安全隐患,不渗漏、防爆、阻燃,且电池仍然保持恒定的电压输出和一定容量。更可靠,微秒级充放电响应(AGC指令),这个主要由于我们原水平电池结构决定的。它的内阻在1.2毫安左右,这个水平大家可能不了解,这个水平只比功率特性最好的钛酸锂电池,只比它略高。

目前碳酸锂电池是一个什么水平呢?它的100安时的电池,内阻在0.9毫欧左右,而我们水平双机型电池100安时的电池,内阻在1.2毫欧左右。整个电池可靠的连线结构,这个连线结构采用矩阵的连线结构,即使在整个系统达到10-15%问题电池时,也不会影响系统的正常工作。

用专家的话讲系统的可用性好,所以说有问题电池,让传统的连线结构,如果在串联葫芦当中发现有问题电池,由于联线结构决定了问题电池会越来越差。也就是说,好的电池会欺负坏的电池,这个电池会有一个裂化的现象,很快就挂掉了。

挂掉了这个电池为了保护这个电池,就会严重影响整个系统的放电容量。我们这个联线结构相当于是矩阵的联线结构,横向上并联母排,纵向上靠BMS,如果发生有问题的电池它是有旁边人会保护它。

如果这个电池有100安时的,有90安时的,那么90安时的电池放空了就不放了,等大家都放完了以后,就意味着一个100安时的电池加上一个90安的电池能够放出95安时的。而传统的结构,一个100安时和90安时的电池放到一块,只能放95安时。相当于以最低的为主,这两个是可以叠加的。

循环寿命更长,我们100%DOD能够达到800次以上,10%的可以达到3万次以上,这是老一代的水平双极性电池已经达到这个水平,而我们新一代图兰特电池储能型的100%的DOD可以达到1500一次以上,70%的DOD可以达到4000次以上,再就是支持超大电流的快冲、快放,也是由于我们电池的内阻极低,这个电池可以短路使用的,100安时的电池短路的瞬间电流可以到5000安,这个也是有过正式应用,曾经给电池泡进行充电,电池泡相当于短路。

再就是快充,也是由于电池内阻我们3C电流充电20分钟可以冲入80%的电量,60分钟可以冲满。我们这个电池从电化学原理上讲,还是铅酸电池的范畴,它的比能量比传统的铅酸电池要高20%以上。当然,比功率非常高了,它的比功率目前可以跟超级电容媲美的。

更高的能量转换效率,这也是由于电池内阻低,在PSOC状态下,PSOC就是整个调频储能当中,所有的电池都是工作在PSOC状态下的,它的安时转换效率接近100%,能量转换效率在94%以上,在全放的状态下安时效率可以达到98%。

能量转换效率可以在90%以上,更环保,我们这个电池材料99%以上可以回收,我们在制造过程当中也是减少了传统的铅酸电池80%以上的污染排放。综合以上这个性价比还是非常高的,如果按单位功率来说,它的性价比会更高。

这个是原先水平电池在美国的应用案例,这个从2006-2013年在美国累计投入了超过169兆瓦时的系统,在目前来说已经不算一个很大的数字了,但是在2013年的时候169兆瓦时占比重还是非常高。它主要是以功率性为主,配合风电厂,配合光伏进行平滑输出,斜率控制还有频率响应,以及电压支持,也在输配电方面为电网做辅助的配套服务。

这是2012年BSB公司建成一套1兆瓦时的系统,BSB公司是图兰特电池技术的拥有者,2012年的时候为了研究图兰特电池在储能领域的应用,建立一套500千瓦一兆瓦时的系统,用在我们工厂做削峰填谷和功率调节。

这个是一个集装箱,一开始放在屋里,后来装到一个集装箱当中。当时还是逆变器还是以250K为主,当时做了两个电池堆,每个电池堆由432支电池组成,48串9并,也是采用专利矩阵连线结构,横向靠并联母排均衡,纵向上靠BMS均衡,从而保证电池堆的寿命最大限度的接近单只电池的寿命,整个系统也是从2012-2017年稳定运行五年。

这是我们为了模拟整个并网做的计划曲线输出,还有我们对整个系统进行一个基本的测试,系统的综合能量效率,AC测试82%,DC测试90%,其他测试也是满足电网储能并网相关的要求。

但是原先的水平电池由于独特的结构和工艺也有一定的缺陷,首先制造水平低,造成废品率有点偏高,再就是原先结构,造成自放电略高,在4-6%的水平,再就是寿命有待提高,由于自放电高,导致大规模串并联的时候可靠性受到影响。

我们这个新一代的图兰特电池技术在院水平基础上,进行技术革新和突破,图兰特电池基于原始水平铅酸电池研发而成的,后来经过我工程师的不懈努力,使电池的技术和水平日益完善。

主要是通过复合材料的密封技术,消除原先水平电池一些刚才说的缺陷,提升性能和寿命,我本人从2000年接触水平电池,到现在已经接近20年了,亲身经理水平电池原先发现变化,现在已经有非常大的提高。这是我们整个提高过程当中形成自主知识产权,像我们发明专利11件,实用新型专利50件,加外观形成了69件相关专利包。

这是我们电池一个相关的结构,首先就是专利的电池结构,原先水平电池内部没有隔断,所以造成自放电偏大,在4-6%的水平,而我们这个新型电池内部加入了隔断,所以说这个自放电降低到2%左右,有效提升了性能。

再就是原先的电池因为本身厚度不够厚,对我们这个储能要求符合稍微差一点,所以我们在板上的厚度提高40%以上,有效延长了使用寿命,以满足储能对电池的要求。

再就是由于这个结构,我们汇流排是隔离在整个环境的外面,这是避免在整个寿命周期内,专业对汇流排的腐蚀,也是有效提高电池的使用寿命。

这是我们形成专利的连线结构,首先提高系统的可用性,我们这个结构纵向上靠BMS均衡,横向上靠母排均衡,通过这个和BMS配合,可以精确判断每一个电池的问题程度,位置和问题程度,但是说有了问题的电池不用立刻更换,我只是在定期。在电池的问题程度上,达到一定程度的时候,统一更换就即可。

谢谢大家。

发言为现场速记整理,未经本人/嘉宾审核

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