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数字技术改写储能未来

2022-07-01 08:41来源:中国能源报作者:卢奇秀关键词:新能源+储能储能系统储能市场收藏点赞

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“新能源配储能的初衷是为减少弃风弃光,提升新能源并网的可靠性。但因缺乏典型的盈利模式,导致业主‘为了配储而配储’。独立储能的出现,使储能可以参与到电网侧调频、AGC(有功频率控制)、无功电压等服务中。”中天储能总工谭清武近日公开指出,储能产品的核心竞争力应该是“以用为主”,而不是“以配为主”。储能应该成为能够接受电网调度、每天使用的产品。这也对储能系统的解决方案及关键技术提出了更高要求。

安全旧疾尚未彻底根除

在政策引导和新能源大规模发展的驱动下,近年来,我国储能装机量迅速攀升。

“储能万亿元级市场正在铺开,行业面临巨大发展机遇的同时也要警惕安全问题。行业‘过热’,企业鱼龙混杂,一旦某个电站发生爆炸事故,就可能使整个产业受到压制。目前储能正处于重要的发展节点,既要谨慎,又要联合上下游,大胆创新。”在高工咨询董事长张小飞看来,高安全和低成本是储能行业亟待实现的目标。

据了解,今年全球发生的储能燃爆事故已超17起。安全问题始终是储能规模化发展的“绊脚石”。比亚迪储能解决方案总监刘斌指出,确保电站安全最重要的是通过生产工艺提升电池本体安全。但电池出厂后,用户端使用特性的变化,比如电气、温度、机械特性的突变等,极易导致电池超出限定工况范围。此外,长期过载、没有按照厂家要求的条件运行等,都会埋下安全隐患。

“对于普通电池火灾,使用一般的探测系统就能预防。但电池热失控是电池和失火机械内部的化学反应,不需要氧气支持就可以持续蔓延和复燃,火灾极难扑灭,甚至会发生爆炸。”在刘斌看来,国内储能安全测试标准还较为缺乏,企业主要通过模拟内部短路、观察电池本身的产热和温升速率,寻求更好的温度控制和安全运行能力。

海辰储能总经理王鹏程同样指出,目前储能电池基本沿用动力电池的标准,还缺乏独立的产业标准。但实际上,其材料路径、设计体系和产品逻辑与动力电池并不相同。在他看来,储能必须是一个独立的赛道,即产业标准独立、技术路径独立、产品布局独立和产业生态独立。

各系统间信息孤立问题突出

目前,储能行业通常采用BMS(电池管理系统)来预防电池燃爆事故,但该系统也存在不足。高特电子副总经理谢建江坦言,BMS硬件源自于电动汽车系统,不具备本地边缘计算能力,其通讯效率较低、数据刷新较慢,BMS与PCS(双向变流器)、消防系统各自为政。“很多企业都在建设数据运维平台,但基本以数据展示为主,智慧运维、状态诊断功能缺乏。”

随着储能规模的增加,安全风险也随之放大。在科陆电子储备事业部总裁周新华看来,储能项目容量正走向“大”时代:2018年前储能属于1.0时代,项目多为兆瓦级规模;2019年—2021年是2.0时代,项目多为百兆瓦级规模;2022年以后将迎来3.0时代,项目规模迈向吉瓦级。

科技储能系统首席工程师曾昭愈指出,电网侧储能电站规模较大,存在多家电池供应商,其电池生产制造、温度控制、阻抗匹配等往往不一致,容易出现电池容量非正常衰减。而当前储能系统的可维护性欠佳,新老电池不匹配或电池出现问题后,电池更换维护颇为麻烦。

储能系统一方面要保障安全,另一方面要积极参与电力市场发挥价值。近日,国家能源局南方监管局印发《南方区域电力并网运行管理实施细则》《南方区域电力辅助服务管理实施细则》,首次明确独立储能电站参与电力辅助服务补偿标准,并对考核规定和算法做了详细要求。

储能系统与电网之间如何实现友好互动,已成行业关注的焦点。“储能子系统之间的通信接口、通信协议、信息模型等还没有统一规范,各系统间信息孤立,缺乏统一的平台关联互动。尤其是在一次调频、动态调压方面,虽然具备了功能,但实际响应效果并不理想。”曾昭愈坦言。

数字技术赋能可持续发展

针对上述种种问题,储能系统如何补足短板?“以安全、耐用为基础,通过智能化赋能储能系统,使其由‘黑盒子’变成‘白盒子’,在提升储能安全性和利用率的同时,也能带来智慧用能和灵活用电的智慧体验。”蜂巢能源副总裁王君生将未来的储能系统功能归纳为“自我感知、自我响应、对电网更加友好”。

“长期以来,电池监视系统和控制系统是一体的,面对海量的增量数据,在时效性要求高的一次调频、动态调压功能方面,响应速度很难跟上。通过增加配置来提高响应速度,重量又‘吃不消’。”对此,曾昭愈将传统的“3S”(BMS+PCS+EMS)系统构架升级为“4S”(BMS+PCS+CCS+EMS)系统构架,增加了CCS(协调控制系统),可以支持百万级的数据采集,控制决策速度由秒级提升到了毫秒级。

华为数字能源储能解决方案总监王国军认为,应该借助电力电子、热管理和数字化技术解决储能系统发展的潜在问题。随着电芯电流越来越大,PCS管理簇的数量也会呈倍数级增加。因此,单簇管理是行业的发展趋势。系统方面,电池模组也要实现可视可控,不仅要能对电站数据进行采集,更要能对其运行参数和各项性能全环节、全过程管控。

此外,王君生认为,储能项目大小不一,需求各不相同,如果都进行定制化开发,成本和交付时间难以保障,也存在安全隐患。基于此,公司考虑定义标准化平台,通过“搭积木”组合方式满足需求,以达到工厂标准化流水线作业,在实现快速交付的同时减少隐性成本。



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