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儲(chǔ)能新生態(tài)的探索研究:共享儲(chǔ)能與數(shù)字儲(chǔ)能

《能源》雜志發(fā)布時(shí)間:2023-02-24 12:08:03  作者:慈松 江婷 周楊林

  文 | 慈松 江婷 周楊林

  新型儲(chǔ)能作為新型電力系統(tǒng)中的重要組成部分正在迅速發(fā)展,但仍面臨經(jīng)濟(jì)性的掣肘和安全性的隱憂。共享儲(chǔ)能通過資源集約利用、優(yōu)化調(diào)度,為解決儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性問題提供了商業(yè)模式上的可行方案;數(shù)字儲(chǔ)能技術(shù)則為更大規(guī)模量級(jí)的儲(chǔ)能系統(tǒng)提供了本質(zhì)安全的技術(shù)方案,并進(jìn)一步優(yōu)化儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)效益。

  儲(chǔ)能安全性與經(jīng)濟(jì)性難題案亟待全新的商業(yè)和技術(shù)解決方

  在雙碳目標(biāo)的指引下,儲(chǔ)能的發(fā)展如火如荼,根據(jù)CNESA統(tǒng)計(jì),截至2021年底,中國已投運(yùn)電力儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模46.1GW,同比增長(zhǎng)30%。其中新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到5729.7MW,同比增長(zhǎng)75%。然而,新型儲(chǔ)能未來的良性可持續(xù)發(fā)展仍面臨隱憂。

  第一,建設(shè)成本高。新能源產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)式增長(zhǎng)增加了產(chǎn)業(yè)上游原材料的供應(yīng)壓力,直接推高了電池價(jià)格,而電池占據(jù)了儲(chǔ)能系統(tǒng)成本的60%以上,導(dǎo)致儲(chǔ)能建設(shè)成本節(jié)節(jié)攀升;而“儲(chǔ)能配額制”直接增加了新能源發(fā)電企業(yè)的財(cái)務(wù)負(fù)擔(dān)。

  第二,儲(chǔ)能資產(chǎn)利用率低下。服務(wù)于單個(gè)新能源場(chǎng)站的儲(chǔ)能設(shè)施利用率極低,大量資源處于閑置狀態(tài);根據(jù)中電聯(lián)最近發(fā)布的《新能源配儲(chǔ)能運(yùn)行情況調(diào)研報(bào)告》,新能源配儲(chǔ)至多棄電期間一天一充一放運(yùn)行,個(gè)別項(xiàng)目存在僅部分儲(chǔ)能單元被調(diào)用、甚至基本不調(diào)用的情況。從儲(chǔ)能等效利用系數(shù)看,調(diào)研的電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目平均等效利用系數(shù)為12.2%,其中新能源配儲(chǔ)的等效利用系數(shù)僅為6.1%。

  第三,項(xiàng)目收益受限。當(dāng)前的儲(chǔ)能主要服務(wù)于單一場(chǎng)站,以峰谷套利為主要的收益來源,經(jīng)濟(jì)效益有限;近日,山東省能源局下發(fā)《關(guān)于征求2023年全省電力市場(chǎng)交易有關(guān)工作意見的通知》,顯示了電力市場(chǎng)化改革進(jìn)一步推進(jìn)的趨勢(shì),峰谷套利模式難以為繼;分散場(chǎng)站的儲(chǔ)能無法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度與結(jié)算,難以通過容量租賃、調(diào)頻、調(diào)峰等多種電網(wǎng)側(cè)輔助服務(wù)獲得多樣化的收入。

  第四,商業(yè)模式不通暢。儲(chǔ)能更多是發(fā)電企業(yè)的成本支出,不符合“誰提供,誰獲利;誰受益,誰分擔(dān)”的市場(chǎng)化原則,沒有形成有效的成本疏導(dǎo)機(jī)制,也難以形成獨(dú)立的市場(chǎng)主體。第五,儲(chǔ)能安全事故頻發(fā),對(duì)行業(yè)發(fā)展形成掣肘。在高成本壓力下,部分項(xiàng)目選擇了性能較差、投資成本較低、產(chǎn)品性能差的儲(chǔ)能產(chǎn)品,增加了安全隱患,成為行業(yè)的“達(dá)摩克利斯之劍”。據(jù)中電聯(lián)統(tǒng)計(jì),2022年1-8月,全國電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目非計(jì)劃停機(jī)達(dá)到 329 次。而為了減少事故概率而采取的熱管理、消防、運(yùn)維等措施進(jìn)一步加重了成本負(fù)擔(dān)。

  第六,新型儲(chǔ)能運(yùn)維難度大。儲(chǔ)能電站運(yùn)維涉及到電氣、化學(xué)、控制等多專業(yè),巡檢維修人員專業(yè)性有待提升。電化學(xué)電芯數(shù)量龐大,儲(chǔ)能項(xiàng)目電池單體顆數(shù)的規(guī)模已經(jīng)達(dá)到萬級(jí)甚至幾十萬級(jí),人工巡檢維護(hù)難度極大。分散的儲(chǔ)能資源難以進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度,管理難度大、運(yùn)營成本高。

  商業(yè)模式創(chuàng)新——以共享提升經(jīng)濟(jì)性

  廣義上,共享儲(chǔ)能是引進(jìn)“共享經(jīng)濟(jì)”的理念,對(duì)分散的儲(chǔ)能進(jìn)行整合、再分配。在區(qū)域范圍內(nèi),以電網(wǎng)為媒介,統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)的相關(guān)儲(chǔ)能資源,從而使儲(chǔ)能系統(tǒng)的使用效率最大化,提升新能源消納水平;通過將資源的所有權(quán)及使用權(quán)分離,一方面使資源所有者更多的取得收益,另一方面又使需求方以較低的價(jià)格使用了資源。

  概念厘清:共享儲(chǔ)能與獨(dú)立儲(chǔ)能

  筆者認(rèn)為,儲(chǔ)能資源所有權(quán)和使用權(quán)的分離是共享儲(chǔ)能區(qū)別于新能源配儲(chǔ)的本質(zhì)特征,而關(guān)于這種商業(yè)形態(tài),當(dāng)前行業(yè)中存在諸多提法,包括共享儲(chǔ)能、獨(dú)立儲(chǔ)能、電網(wǎng)側(cè)獨(dú)立儲(chǔ)能、獨(dú)立共享儲(chǔ)能等等?,F(xiàn)對(duì)幾種提法進(jìn)行回顧、討論和厘清。

  共享儲(chǔ)能主要有兩種建設(shè)運(yùn)營模式。一是共建共享模式,即新能源發(fā)電企業(yè)共建,或發(fā)電企業(yè)與電力公司共建,并共同運(yùn)營共享儲(chǔ)能。將儲(chǔ)能電站配置在新能源匯集站,為多個(gè)新能源場(chǎng)站調(diào)峰,實(shí)現(xiàn)資源全網(wǎng)共享。目前,青海、新疆主要開展此類共享儲(chǔ)能模式。二是共享租賃模式,即“以租代建”,由第三方投資建設(shè)儲(chǔ)能電站,將容量租賃給新能源場(chǎng)站以滿足其配儲(chǔ)要求。

  除此以外,儲(chǔ)能電站還有可能按照規(guī)則參與輔助服務(wù)市場(chǎng)獲得調(diào)峰調(diào)頻收益。可見二者的區(qū)別主要在于建設(shè)運(yùn)營主體是否為獨(dú)立第三方,而在共建共享模式中,建設(shè)運(yùn)營主體應(yīng)當(dāng)由參與的多家企業(yè)共同組成項(xiàng)目公司,項(xiàng)目公司實(shí)質(zhì)上也是單獨(dú)核算的獨(dú)立主體。

  根據(jù)《關(guān)于進(jìn)一步推動(dòng)新型儲(chǔ)能參與電力市場(chǎng)和調(diào)度運(yùn)用的通知》的定義,具備獨(dú)立計(jì)量、控制等技術(shù)條件,接入調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)可被電網(wǎng)監(jiān)控和調(diào)度,符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和電力市場(chǎng)運(yùn)營機(jī)構(gòu)等有關(guān)方面要求,具有法人資格的新型儲(chǔ)能項(xiàng)目,可轉(zhuǎn)為獨(dú)立儲(chǔ)能,作為獨(dú)立主體參與電力市場(chǎng)。

  根據(jù)《甘肅省電力輔助服務(wù)市場(chǎng)運(yùn)營暫行規(guī)則(征求意見稿)》中對(duì)獨(dú)立共享儲(chǔ)能與獨(dú)立儲(chǔ)能做了區(qū)分,總結(jié)起來,二者的主要區(qū)別在于,獨(dú)立儲(chǔ)能主要提供輔助服務(wù),獨(dú)立共享儲(chǔ)能則以容量租賃為主要業(yè)務(wù),輔之以輔助服務(wù)。

  河北省發(fā)布的《關(guān)于征求<全省電網(wǎng)側(cè)獨(dú)立儲(chǔ)能和電源側(cè)共享儲(chǔ)能項(xiàng)目布局方案>意見的函》中提到,電網(wǎng)側(cè)獨(dú)立儲(chǔ)能項(xiàng)目對(duì)于滿足電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻需求,提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力和新能源消納具有重要作用。廣義的共享儲(chǔ)能是指以電網(wǎng)為紐帶,將電網(wǎng)側(cè)、電源側(cè)、用戶側(cè)儲(chǔ)能電站資源進(jìn)行全網(wǎng)優(yōu)化配置,由電網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào),推動(dòng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)各端儲(chǔ)能能力全面釋放;狹義的共享儲(chǔ)能是將分散的新能源配套儲(chǔ)能,以集中方式實(shí)施建設(shè),可同時(shí)服務(wù)于多個(gè)新能源場(chǎng)站促進(jìn)新能源消納??梢?,電網(wǎng)側(cè)獨(dú)立儲(chǔ)能也具有新能源消納作用,而電源側(cè)共享儲(chǔ)能也由電網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào),二者并無顯著差異。

  中信建投證券則認(rèn)為,共享儲(chǔ)能本質(zhì)上為獨(dú)立儲(chǔ)能運(yùn)營的一類商業(yè)模式。

  筆者認(rèn)為,共享儲(chǔ)能與獨(dú)立儲(chǔ)能具有三個(gè)方面的共性。應(yīng)用場(chǎng)景角度,二者都既可以用于電源側(cè)的新能源消納,又可以提供電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻輔助服務(wù);工程技術(shù)角度,二者都作為獨(dú)立場(chǎng)站接受電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度,參與電力市場(chǎng)交易;商業(yè)模式角度,二者都作為獨(dú)立主體進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)運(yùn)營并獲取收益(即使項(xiàng)目由發(fā)電企業(yè)或電網(wǎng)企業(yè)單獨(dú)建設(shè)或共建,也通常以項(xiàng)目公司形式單獨(dú)核算,且商業(yè)模式不同于發(fā)電業(yè)務(wù)或電網(wǎng)業(yè)務(wù),從而成為實(shí)質(zhì)上的獨(dú)立主體)。因此,下文將獨(dú)立儲(chǔ)能等同于共享儲(chǔ)能一并討論。

  共享儲(chǔ)能的商業(yè)價(jià)值

  相對(duì)于新能源側(cè)的分散式儲(chǔ)能,共享儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)了以下轉(zhuǎn)變:共享儲(chǔ)能通過商業(yè)模式的轉(zhuǎn)變實(shí)現(xiàn)了多方面的價(jià)值:

  第一,經(jīng)濟(jì)價(jià)值,通過資源共享,減輕新能源企業(yè)的財(cái)務(wù)負(fù)擔(dān)。

  第二,行業(yè)價(jià)值,拓寬儲(chǔ)能收益渠道,有望打通儲(chǔ)能商業(yè)模式、培育儲(chǔ)能的獨(dú)立市場(chǎng)主體地位,提高社會(huì)資本的投資積極性,從而推動(dòng)行業(yè)的長(zhǎng)期健康發(fā)展。

  第三,技術(shù)價(jià)值,共享儲(chǔ)能的高效運(yùn)行離不開復(fù)雜的調(diào)度和交易機(jī)制,其在此方面的探索與示范可為未來云儲(chǔ)能乃至虛擬電廠的調(diào)度提供寶貴的借鑒經(jīng)驗(yàn);同時(shí),相對(duì)于分散儲(chǔ)能,共享儲(chǔ)能作為虛擬電廠的節(jié)點(diǎn)之一也將簡(jiǎn)化調(diào)度、提高效率。

  第四,社會(huì)價(jià)值,通過資源集約利用,系統(tǒng)性地減少資源閑置浪費(fèi)(包括上游礦產(chǎn)開采和材料制造過程中的資源)及因此可能產(chǎn)生的潛在污染(如報(bào)廢電池的污染),回歸能源革命之本義。

  因此,國家和地方頻頻出臺(tái)政策、不斷優(yōu)化市場(chǎng)機(jī)制,鼓勵(lì)共享儲(chǔ)能的發(fā)展。

  共享儲(chǔ)能深化發(fā)展需解決的問題

  共享儲(chǔ)能通過商業(yè)模式創(chuàng)新,為儲(chǔ)能的降本增收、市場(chǎng)化演進(jìn)提供了一條可行路徑。業(yè)內(nèi)進(jìn)行了諸多探索與嘗試。據(jù)統(tǒng)計(jì),2022年上半年,進(jìn)入前期規(guī)劃和可研設(shè)計(jì)、啟動(dòng)EPC/設(shè)備采購、在建、投運(yùn)階段約180個(gè),項(xiàng)目總規(guī)模26.6GW/53.6GWh,然而,進(jìn)入實(shí)際投運(yùn)/建設(shè)/啟動(dòng)建設(shè)狀態(tài)的項(xiàng)目?jī)H占總規(guī)劃項(xiàng)目的34.6%,折射了市場(chǎng)的諸多顧慮。

  根據(jù)券商測(cè)算,一座100MW/200MWh的共享儲(chǔ)能電站,通過容量租賃和調(diào)峰輔助服務(wù),分別可以獲得3000萬元/年的收入,投資成本有望在9年內(nèi)回收,IRR可達(dá)7.75%,經(jīng)濟(jì)性較好。但實(shí)際情況并非如此樂觀。在市場(chǎng)機(jī)制尚未健全的情況下,共享儲(chǔ)能仍然面臨出租率風(fēng)險(xiǎn),輔助服務(wù)的調(diào)用頻率、時(shí)長(zhǎng)也難以保障,無法形成穩(wěn)定的收入。例如,在中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟舉辦的“儲(chǔ)能百家講堂”上,三峽能源慶云儲(chǔ)能示范項(xiàng)目的專家表示,為保證項(xiàng)目不虧損,該電站全年收益水平需為6000萬元以上,但是根據(jù)測(cè)算,該項(xiàng)目實(shí)際年收益僅能達(dá)到2000萬元。

  共享儲(chǔ)能的進(jìn)一步發(fā)展尚需解決幾個(gè)方面的問題:

  第一,機(jī)制問題,需通過示范項(xiàng)目和政策優(yōu)化進(jìn)一步推進(jìn)電力市場(chǎng)改革、優(yōu)化交易機(jī)制,促進(jìn)現(xiàn)貨市場(chǎng)、中長(zhǎng)期市場(chǎng)以及輔助服務(wù)的各種交易品種全面開花,完善儲(chǔ)能交易場(chǎng)景,?寬儲(chǔ)能收益渠道。

  第二,技術(shù)問題,共享儲(chǔ)能的交易以精準(zhǔn)高效調(diào)度技術(shù)為基礎(chǔ),需加大在能源供需計(jì)量技術(shù)、通信技術(shù)、智能調(diào)度決策技術(shù)等方面的研究探索。

  第三,安全問題,安全隱患一直是電化學(xué)儲(chǔ)能的頑疾,而相對(duì)于分散儲(chǔ)能,共享儲(chǔ)能的規(guī)模體量將進(jìn)一步提升,安全隱患隨之成倍增大,一旦發(fā)生安全事故,其波及范圍和危害程度不可估量。唯有解決安全問題,方可了卻共享儲(chǔ)能發(fā)展的后顧之憂。

  共享儲(chǔ)能的使能技術(shù)——數(shù)字儲(chǔ)能

  共享儲(chǔ)能呼喚安全性與經(jīng)濟(jì)性的實(shí)質(zhì)性突破——數(shù)字儲(chǔ)能技術(shù)提供了一種有效的解決方案。

  數(shù)字儲(chǔ)能的范式創(chuàng)新

  由于電池(電芯/電池模組/電池包)在生產(chǎn)和使用過程中所處物理環(huán)境(如溫度與氣壓)不同以及化學(xué)屬性的非線性變化,電池天然具有不一致性。電池的不一致性一方面造成了對(duì)電池系統(tǒng)進(jìn)行安全管理的難度的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng),另一方面造成了電池系統(tǒng)性能發(fā)揮的短板效應(yīng),使系統(tǒng)壽命大打折扣,降低了系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性,也造成了資源的巨大浪費(fèi)。

  傳統(tǒng)的電池制造和電池管理思想一味追求電池一致性,但收效甚微。數(shù)字儲(chǔ)能從第一性原理出發(fā),通過將互聯(lián)網(wǎng)屏蔽終端差異性的技術(shù)體系引入電池儲(chǔ)能領(lǐng)域,創(chuàng)造性地提出了自適應(yīng)動(dòng)態(tài)可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)(以下簡(jiǎn)稱“可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)”)的設(shè)計(jì)思想和系統(tǒng)架構(gòu),實(shí)現(xiàn)了對(duì)電池固定串并聯(lián)應(yīng)用范式的變革性創(chuàng)新。

  在基于可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)的規(guī)?;姵貎?chǔ)能系統(tǒng)中,電池模組內(nèi)每個(gè)最小控制單元均通過若干個(gè)可控開關(guān)連接,電池模組之間采用電力電子開關(guān)連接形成電池簇。大規(guī)模數(shù)字電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以通過功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)滿足高耐壓等級(jí)和大功率傳輸?shù)囊螅瑫r(shí)采用含有直流隔離級(jí)的雙有源橋,通過移相調(diào)節(jié)控制,靈活地實(shí)現(xiàn)功率均衡和電氣隔離,以達(dá)到對(duì)荷電狀態(tài)差異性大的電池模組進(jìn)行充放電均衡控制的目的。

  可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)方式

  可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了從模擬系統(tǒng)到數(shù)字系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變,模擬能量流將被由網(wǎng)絡(luò)化連接的低壓低功耗金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)電力電子開關(guān)離散化為時(shí)間序列上的“能量片”(energy slice),并可將電池資產(chǎn)的所有者、電池荷電狀態(tài)(SOC)、電池健康狀態(tài)(SOH)等信息數(shù)據(jù)附加在“能量片”上;然后,由程序控制的電池網(wǎng)絡(luò)控制器將對(duì)來自不同電芯的“能量片”進(jìn)行重組和優(yōu)化,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電池模擬能量流的細(xì)粒度數(shù)字化處理和網(wǎng)絡(luò)化管控,使電池能量的管控顆粒度從傳統(tǒng)的電池簇級(jí)、小時(shí)級(jí)細(xì)化為電池單體/模組級(jí)、毫秒級(jí)。

  可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)將電池單體之間的連接方式從傳統(tǒng)的硬性物理連接變?yōu)橛沙绦蚩刂频娜嵝赃B接,使單體之間的物理連接能夠根據(jù)具體情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)重構(gòu),在國際上率先實(shí)現(xiàn)了電池能量流與信息流的離散化同頻處理,通過數(shù)字信號(hào)處理與傳輸原理從根本上解決了電池系統(tǒng)短板效應(yīng),極大提升了儲(chǔ)能系統(tǒng)的有效容量、循環(huán)壽命、可靠性和安全性。

  此外,可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)將傳統(tǒng)模擬電池系統(tǒng)“格式化”為數(shù)字儲(chǔ)能資產(chǎn),實(shí)現(xiàn)了能量的信息化,將電池能量變?yōu)榛ヂ?lián)網(wǎng)可視可管的網(wǎng)絡(luò)資源,不但提高了系統(tǒng)運(yùn)維的自動(dòng)化程度,更使儲(chǔ)能無縫融入互聯(lián)網(wǎng)業(yè)態(tài),促進(jìn)了儲(chǔ)能系統(tǒng)與信息技術(shù)的深度融合,將有效推動(dòng)“互聯(lián)網(wǎng)+電池”的能量服務(wù)模式。

  數(shù)字儲(chǔ)能的本質(zhì)安全機(jī)制

  本質(zhì)安全強(qiáng)調(diào)的是從根源上消除大部分危險(xiǎn)因素、降低事故發(fā)生概率,而非在事故發(fā)生后盡可能減低故障帶來的損失。

  動(dòng)態(tài)可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)從兩個(gè)層面保證了儲(chǔ)能系統(tǒng)的本質(zhì)安全,一是降低熱損耗、防止熱堆積,從而最大程度降低故障發(fā)生概率,二是在故障發(fā)生后采取及時(shí)動(dòng)作來避免熱失控。

  降低熱損耗。傳統(tǒng)電池網(wǎng)絡(luò)往往避免采用并聯(lián)方案,而可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)具備電池模組間的均衡能力,且電池之間的柔性連接能夠有效遏制環(huán)流帶來的影響,因此能夠?qū)崿F(xiàn)電池的可控并聯(lián)。經(jīng)過計(jì)算,對(duì)于n并的系統(tǒng),可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)電芯的發(fā)熱功率是傳統(tǒng)電池網(wǎng)絡(luò)的1/n3,這表明動(dòng)態(tài)可重構(gòu)的連接方式能夠有效降低電芯的熱功率,抑制溫度的升高。

  防止熱堆積??芍貥?gòu)電池網(wǎng)絡(luò)通過電芯間的動(dòng)態(tài)重組防止熱堆積。當(dāng)負(fù)載功率較小時(shí),可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)會(huì)采用“N選k”的控制模式,即在每個(gè)重構(gòu)周期內(nèi)會(huì)在N個(gè)并聯(lián)電芯中選擇k個(gè)接入系統(tǒng),未被選中的電芯不會(huì)有電流經(jīng)過,也就不會(huì)產(chǎn)生新的熱量。在重構(gòu)周期結(jié)束后,控制器會(huì)根據(jù)電芯的狀態(tài)重新選擇新的電池組合接入系統(tǒng),若某個(gè)電芯接入系統(tǒng)的時(shí)間過長(zhǎng),系統(tǒng)則會(huì)將該電芯從系統(tǒng)中斷開一段時(shí)間,以防止出現(xiàn)局部過熱的情況。

  避免熱失控。根據(jù)國內(nèi)外研究資料,鋰電池充微短路發(fā)展到熱失控實(shí)際是一個(gè)比較漫長(zhǎng)的過程。磷酸鐵鋰電芯的自發(fā)熱起點(diǎn)溫度一般在100~130℃,儲(chǔ)能電池正常使用溫度在50℃以下,那么在50~100℃的溫度變化過程是對(duì)電芯進(jìn)行溫控處理的關(guān)鍵窗口,這個(gè)窗口時(shí)間是小時(shí)級(jí)。依托可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)開關(guān)的通斷特性,在運(yùn)行過程中可以斷開開關(guān)測(cè)量相應(yīng)模組的開路電壓(OCV),OCV的暫態(tài)過程可以通過在斷開后增加的10毫秒延時(shí)來克服。OCV能夠準(zhǔn)確反映電池模組的狀態(tài),可重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)據(jù)此進(jìn)行模組故障診斷與處置,實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)?撲重構(gòu),微秒級(jí)故障精準(zhǔn)隔離,避免熱失控,將事故扼殺在搖籃里。

  數(shù)字儲(chǔ)能對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性提升

  數(shù)字儲(chǔ)能通過建立電池的可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的柔性控制,在全生命周期中降低電池系統(tǒng)成本。

  第一,接納電池的差異性,放寬電池選型要求,既無需選擇價(jià)格昂貴的大廠產(chǎn)品,又可以接受B品電池、退役電池,且無需對(duì)退役電池進(jìn)行拆解重組而可直接使用,將Capex降低30%。

  第二,免于電池過充過放,系統(tǒng)年衰減率低于1%,且使每個(gè)電池模組“盡力而為”、充分發(fā)揮價(jià)值,從而將儲(chǔ)能系統(tǒng)壽命提高4倍。

  第三,通過數(shù)字化手段進(jìn)行線上運(yùn)維,無需人工巡檢;發(fā)生故障后在線上對(duì)故障電池進(jìn)行隔離,無需停機(jī),保障系統(tǒng)整體可用性,Opex降低一半以上。

  第四,在部分電池有效容量觸底時(shí)可隨時(shí)部分換新,無需整體停機(jī),更無需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體重建,進(jìn)一步成倍提高效率、降低成本。

  結(jié)語

  儲(chǔ)能行業(yè)的長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展,既需要市場(chǎng)機(jī)制的逐步完善、商業(yè)模式的創(chuàng)新,也需要底層技術(shù)的賦能。數(shù)字儲(chǔ)能技術(shù)從經(jīng)濟(jì)性和安全性上克服儲(chǔ)能的兩大核心痛點(diǎn),將為儲(chǔ)能發(fā)展帶來質(zhì)的飛躍。

來源:《能源》雜志  作者:慈松 江婷 周楊林


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