2021年開年不足四個(gè)月，山西、陜西、寧夏、青海、內(nèi)蒙古等多個(gè)省區(qū)已經(jīng)陸續(xù)發(fā)布文件，要求新建新能源項(xiàng)目配置一定規(guī)模的儲(chǔ)能。
隨著“新能源+儲(chǔ)能”日漸成為標(biāo)配，從“配不配儲(chǔ)能”到“配怎樣的儲(chǔ)能”，儲(chǔ)能系統(tǒng)落地的規(guī)范要求、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)正在成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。
規(guī)范性能指標(biāo)
避免劣幣驅(qū)逐良幣
日前，陜西省能源局日印發(fā)的《關(guān)于促進(jìn)陜西省可再生能源高質(zhì)量發(fā)展的意見（征求意見稿）》中明確提出，新增項(xiàng)目?jī)?chǔ)能設(shè)施按連續(xù)儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)2小時(shí)以上，儲(chǔ)能系統(tǒng)滿足10年（5000次循環(huán)）以上工作壽命，系統(tǒng)容量10年衰減率不超過(guò)20%標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)。
由此可見，衰減率等核心指標(biāo)已經(jīng)進(jìn)入到地方政府對(duì)新建儲(chǔ)能裝置的要求中。
“粗略統(tǒng)計(jì)，2020年我國(guó)儲(chǔ)能系統(tǒng)新增裝機(jī)容量首次突破吉瓦大關(guān)，中國(guó)儲(chǔ)能正在步入規(guī)模化發(fā)展的快車道。” 中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟秘書長(zhǎng)劉為表示，經(jīng)歷“量”的增長(zhǎng)，更要關(guān)注“質(zhì)”的提升。“進(jìn)入到2021年，其實(shí)，各省對(duì)于新能源配置儲(chǔ)能的要求比過(guò)去更深了一步，開始關(guān)注到各項(xiàng)性能指標(biāo)，這也是當(dāng)?shù)卣?、電網(wǎng)公司和發(fā)電企業(yè)等多方相互配合的結(jié)果。”
“我們不能只是一味強(qiáng)制要求新能源發(fā)電企業(yè)去配儲(chǔ)能，卻不關(guān)注具體儲(chǔ)能系統(tǒng)的性能，所以相應(yīng)的配套細(xì)則必須跟上。”劉為指出，只有對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的使用壽命、衰減率等性能參數(shù)設(shè)置一定的“門檻”，才能避免劣幣驅(qū)逐良幣。
“集中”模式短板突出
系統(tǒng)容量或現(xiàn)指數(shù)級(jí)衰減
“一談到衰減，大家首先想到的基本都是電池不行。其實(shí)，現(xiàn)在主流電池廠家的產(chǎn)品做到4000-5000次循環(huán)是沒(méi)有太大問(wèn)題的。如果系統(tǒng)在2-3年內(nèi)就衰減特別嚴(yán)重，很可能并不是電池的問(wèn)題。”華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院儲(chǔ)能技術(shù)部負(fù)責(zé)人劉明義認(rèn)為，問(wèn)題可能出在“集中工作”的模式上。“在傳統(tǒng)的儲(chǔ)能方案中，電池模塊直接并聯(lián)，電壓被強(qiáng)制平衡。充電時(shí)，有一個(gè)電池單體充滿，并聯(lián)的全部電池簇都要停止充電。同樣，放電時(shí)，有一個(gè)電池單體放空，并聯(lián)的全部電池簇都要停止放電。這就是所謂的‘木桶效應(yīng)’，系統(tǒng)的整體壽命取決于壽命最短的電池。”
劉明義告訴記者，在儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行應(yīng)用中，由于具體環(huán)境不同，電池很難保持高度的一致性。“大部分電池在出廠時(shí)一致性是非常好的，電芯也沒(méi)有問(wèn)題，但后天的應(yīng)用環(huán)境卻很難保證一致。比如一個(gè)非常重要的因素——溫度。儲(chǔ)能電池對(duì)溫度特別敏感，盡管在運(yùn)行中都有熱管控環(huán)節(jié)，但實(shí)際上偏差非常大，這就直接導(dǎo)致了電池的不一致。系統(tǒng)容量可能因此出現(xiàn)指數(shù)級(jí)的衰減。”
“在一個(gè)大的集裝箱中有若干個(gè)電芯，如果溫控做的不好，局部溫度過(guò)高，影響的不只是單體電池，而是整個(gè)系統(tǒng)的使用壽命。”華為智能光伏業(yè)務(wù)總裁陳國(guó)光指出，“電池簡(jiǎn)單并聯(lián)帶來(lái)的容量失配問(wèn)題非常嚴(yán)重。一些已經(jīng)投運(yùn)的儲(chǔ)能系統(tǒng)首年容量損失就超過(guò)15%，實(shí)際放電量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)容量。”
一包一優(yōu)化、一簇一管理
“組串式”方案提供化解思路
未來(lái)的儲(chǔ)能系統(tǒng)要如何面對(duì)上述挑戰(zhàn)？“集中工作”的模式能否拆解優(yōu)化？
“在逆變器領(lǐng)域，組串式替代了傳統(tǒng)的集中式產(chǎn)品，給光伏行業(yè)帶來(lái)了巨大變革。這樣的方式是不是也同樣適用于儲(chǔ)能領(lǐng)域？一包一優(yōu)化、一簇一管理、分散式散熱，那么傳統(tǒng)儲(chǔ)能衰減快、壽命短的問(wèn)題就可以迎刃而解。”陳國(guó)光告訴記者，為了解決傳統(tǒng)儲(chǔ)能方式“牽一發(fā)而動(dòng)全身”的弊端，華為一直著力于打造一種分散式的儲(chǔ)能方式。華為智能組串式儲(chǔ)能解決方案也正是在這樣的思路下應(yīng)運(yùn)而生。
陳國(guó)光介紹，華為智能組串式儲(chǔ)能解決方案使用的是20尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱，額定容量2064千瓦時(shí)。“我們把2064千瓦時(shí)分解成六個(gè)電池簇，每個(gè)電池簇再繼續(xù)分成21個(gè)電池包。每一簇都有控制器，每一包都有優(yōu)化器。通過(guò)優(yōu)化器，打破電池包傳統(tǒng)的串聯(lián)模式，可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)電池包單獨(dú)充放，實(shí)踐證明，這樣的方式可以有效提升充放電量6%。在此基礎(chǔ)上，把每一個(gè)電池簇接入智能電池簇控制器中，電池管理系統(tǒng)可以通過(guò)智能控制器單獨(dú)調(diào)節(jié)每個(gè)電池簇的工作電壓，讓充放電電流保持一致，從根本上避免了偏流的產(chǎn)生。通過(guò)單獨(dú)管理，充放電量又可以提升7個(gè)百分點(diǎn)。”
對(duì)于關(guān)鍵的散熱問(wèn)題，陳國(guó)光介紹，華為智能組串式儲(chǔ)能解決方案也采用了分布式的散熱架構(gòu)。“每個(gè)電池簇獨(dú)立配置工業(yè)空調(diào)，這樣就可以有效規(guī)避集裝箱散熱效果的差異。一旦一個(gè)空調(diào)故障，其它空調(diào)還可以繼續(xù)工作，降低散熱的影響。而且，冷風(fēng)和熱風(fēng)的風(fēng)道也是隔離的，可以避免局部過(guò)熱造成額外的溫升，整個(gè)集裝箱的溫差就可以控制在3攝氏度以內(nèi)。”
在劉明義看來(lái)，分散式、模塊化的解決方案其實(shí)是拆“大桶”為獨(dú)立的“小桶”，然后在“桶”內(nèi)各自補(bǔ)短板，最大限度的優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)。
“在智能化、組串式的方案下，單個(gè)電池包出現(xiàn)問(wèn)題，影響大概只有16千瓦時(shí)，其他電池包里完全不受影響，可以繼續(xù)工作。”陳國(guó)光表示，疊加智能內(nèi)短路檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)被動(dòng)安全到主動(dòng)安全，儲(chǔ)能系統(tǒng)成本將降低約10%。
對(duì)于儲(chǔ)能行業(yè)未來(lái)的變革與發(fā)展，陳國(guó)光滿懷期待：“十年前，集中式逆變器占據(jù)大半江山。十年后，融入智能化技術(shù)的組串逆變器已經(jīng)成為了行業(yè)主流。我們期待，儲(chǔ)能行業(yè)能再次迎來(lái)新的顛覆式創(chuàng)新，通過(guò)組串式、數(shù)字化，讓儲(chǔ)能系統(tǒng)將變得更高效、更穩(wěn)定、更安全，讓光儲(chǔ)平價(jià)提前到來(lái)。”
評(píng)論