2021年開年不足四個月，山西、陜西、寧夏、青海、內(nèi)蒙古等多個省區(qū)已經(jīng)陸續(xù)發(fā)布文件，要求新建新能源項目配置一定規(guī)模的儲能。
隨著“新能源+儲能”日漸成為標(biāo)配，從“配不配儲能”到“配怎樣的儲能”，儲能系統(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。
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，新增項目儲能設(shè)施按連續(xù)儲能時長2小時以上，儲能系統(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20%標(biāo)準(zhǔn)進行建設(shè)。
由此可見，衰減率等核心指標(biāo)已經(jīng)進入到地方政府對新建儲能裝置的要求中。
“粗略統(tǒng)計，2020年我國儲能系統(tǒng)新增裝機容量首次突破吉瓦大關(guān)，中國儲能正在步入規(guī)模化發(fā)展的快車道。” 中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟秘書長劉為表示，經(jīng)歷“量”的增長，更要關(guān)注“質(zhì)”的提升。“進入到2021年，其實，各省對于新能源配置儲能的要求比過去更深了一步，開始關(guān)注到各項性能指標(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制要求新能源發(fā)電企業(yè)去配儲能，卻不關(guān)注具體儲能系統(tǒng)的性能，所以相應(yīng)的配套細(xì)則必須跟上。”劉為指出，只有對儲能系統(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)級衰減
“一談到衰減，大家首先想到的基本都是電池不行。其實，現(xiàn)在主流電池廠家的產(chǎn)品做到4000-5000次循環(huán)是沒有太大問題的。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題。”華能集團清潔能源技術(shù)研究院儲能技術(shù)部負(fù)責(zé)人劉明義認(rèn)為，問題可能出在“集中工作”的模式上。“在傳統(tǒng)的儲能方案中，電池模塊直接并聯(lián)，電壓被強制平衡。充電時，有一個電池單體充滿，并聯(lián)的全部電池簇都要停止充電。同樣，放電時，有一個電池單體放空，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，在儲能系統(tǒng)的運行應(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一致性是非常好的，電芯也沒有問題，但后天的應(yīng)用環(huán)境卻很難保證一致。比如一個非常重要的因素——溫度。儲能電池對溫度特別敏感，盡管在運行中都有熱管控環(huán)節(jié)，但實際上偏差非常大，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)級的衰減。”
“在一個大的集裝箱中有若干個電芯，如果溫控做的不好，局部溫度過高，影響的不只是單體電池，而是整個系統(tǒng)的使用壽命。”華為智能光伏業(yè)務(wù)總裁陳國光指出，“電池簡單并聯(lián)帶來的容量失配問題非常嚴(yán)重。一些已經(jīng)投運的儲能系統(tǒng)首年容量損失就超過15%，實際放電量遠(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
未來的儲能系統(tǒng)要如何面對上述挑戰(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)帶來了巨大變革。這樣的方式是不是也同樣適用于儲能領(lǐng)域？一包一優(yōu)化、一簇一管理、分散式散熱，那么傳統(tǒng)儲能衰減快、壽命短的問題就可以迎刃而解。”陳國光告訴記者，為了解決傳統(tǒng)儲能方式“牽一發(fā)而動全身”的弊端，華為一直著力于打造一種分散式的儲能方式。華為智能組串式儲能解決方案也正是在這樣的思路下應(yīng)運而生。
陳國光介紹，華為智能組串式儲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。“我們把2064千瓦時分解成六個電池簇，每個電池簇再繼續(xù)分成21個電池包。每一簇都有控制器，每一包都有優(yōu)化器。通過優(yōu)化器，打破電池包傳統(tǒng)的串聯(lián)模式，可以實現(xiàn)每個電池包單獨充放，實踐證明，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)可以通過智能控制器單獨調(diào)節(jié)每個電池簇的工作電壓，讓充放電電流保持一致，從根本上避免了偏流的產(chǎn)生。通過單獨管理，充放電量又可以提升7個百分點。”
對于關(guān)鍵的散熱問題，陳國光介紹，華為智能組串式儲能解決方案也采用了分布式的散熱架構(gòu)。“每個電池簇獨立配置工業(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，可以避免局部過熱造成額外的溫升，整個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，分散式、模塊化的解決方案其實是拆“大桶”為獨立的“小桶”，然后在“桶”內(nèi)各自補短板，最大限度的優(yōu)化整個系統(tǒng)。
“在智能化、組串式的方案下，單個電池包出現(xiàn)問題，影響大概只有16千瓦時，其他電池包里完全不受影響，可以繼續(xù)工作。”陳國光表示，疊加智能內(nèi)短路檢測，實現(xiàn)被動安全到主動安全，儲能系統(tǒng)成本將降低約10%。
對于儲能行業(yè)未來的變革與發(fā)展，陳國光滿懷期待：“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，儲能行業(yè)能再次迎來新的顛覆式創(chuàng)新，通過組串式、數(shù)字化，讓儲能系統(tǒng)將變得更高效、更穩(wěn)定、更安全，讓光儲平價提前到來。”
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