廣州智光儲能科技有限公司副總經(jīng)理付金建出席了首屆全國發(fā)電側(cè)儲能技術(shù)及應(yīng)用高層研討會，并發(fā)表了題為《高壓大功率儲能技術(shù)研究》的報告，以下為報告全文：
付金建：非常感謝組委會給我一個機會跟大家在高壓直掛方面跟大家進行分享?，F(xiàn)在高壓還只是應(yīng)用在初期的階段，應(yīng)該讓大家更多的知道
一、儲能技術(shù)發(fā)展趨勢
1、多機并聯(lián)
我們在這方面做了研究，在電力設(shè)備的發(fā)展里面，不可避免的都有這樣的發(fā)展歷程和經(jīng)歷，儲能也是一樣，會有這樣的發(fā)展規(guī)律。首先我們不可避免的單機容量，比如要做一個儲能項目，有很多的專家做系統(tǒng)的并聯(lián)技術(shù)的研究，今天會議的安排有相應(yīng)的專家會對這些技術(shù)做一些介紹，所以我在這里只分析在整個發(fā)展的過程中，不管是高壓還是低壓的，都需要去研究并聯(lián)的技術(shù)。因為時間的關(guān)系今天我在這里不把并聯(lián)技術(shù)做深入的闡述。
2、單機容量更大、電壓更高
我們做所有的電源系統(tǒng)和電氣設(shè)備的時候有一個發(fā)展的趨勢，希望把單機的電壓做的更高，功率可以做的更大。最早做發(fā)電機的時候只是幾千瓦，隨著用電量大規(guī)模上升以后，做到了一千兆瓦甚至更大的功率。做儲能也是一樣的，初期我們的應(yīng)用都是幾百個千瓦時，功率可能只有幾個千瓦，甚至幾十個千瓦，幾百個千瓦，現(xiàn)在有一些項目已經(jīng)到了上百兆瓦的儲電站，整個發(fā)展過程中儲電站的規(guī)模越來越大，單機容量上從開始幾千瓦到現(xiàn)在為止最大的單機低壓儲存功率我見的都是幾百千瓦，可以把交流電壓做到690伏，單機功率做到了兩兆瓦。這時我們需要的功率是更大的，我們在國內(nèi)建設(shè)的幾個大型項目，可能都是30兆瓦、20兆瓦，甚至有更大的項目進行建設(shè)，這些項目里面在小容量的應(yīng)用過程中，有大量很多數(shù)量的設(shè)備要并聯(lián)或者同時運行，這樣導(dǎo)致我們對全系統(tǒng)的控制，在控制策略上面是比較復(fù)雜的。如果把單機的容量可以做的更大，在多臺設(shè)備協(xié)調(diào)控制的時候，可以把設(shè)備的數(shù)量減少。這樣有利于我們整個大系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，而降低整個系統(tǒng)控制的難度。所以我們做高壓直掛很大的目的就是要提高單機的容量，而且通過這樣的方式可以提高系統(tǒng)整體的效率，降低損耗，包括我們做以往的發(fā)電機系統(tǒng)的發(fā)展技術(shù)研究的過程中，做大容量也是有這方面的考慮。
二、高壓大功率儲能技術(shù)
我們現(xiàn)在整個行業(yè)內(nèi)主要用的器件參數(shù)最高是做到電壓6500伏，電流做到了3600安，通過這些器件采用直流1500伏和交流690伏，可以把單機做到兩兆瓦。但是有一個問題，為什么我們的儲能沒有做到兩兆瓦這么大的單機功率呢？就來自于我們電池包的設(shè)計開發(fā)還有一些技術(shù)上的瓶頸，大家現(xiàn)在看儲能方案和系統(tǒng)，知道很多電池包的直流電壓是在1000伏以下。前端時間了解行業(yè)內(nèi)有一些專家同行已經(jīng)研究直流電源1000伏，甚至有人考慮1500伏或者3000負，已經(jīng)在考慮這些問題。就現(xiàn)在的情況而言，還沒有人把這個做出來，還受到一些材料因素的影響，以及單體電池的電壓比較低因素的影響，比較難把直流電壓提的比較高。當(dāng)我們把功率做大以后，需要大量的電池包容量也要做的很大，電池的電流會很大，就需要大量的電池并聯(lián)，這對電池系統(tǒng)的管理會提高它的控制難度。因為這些因素的制約，我們現(xiàn)在能看到的直接輸出300多伏或者更高電壓的儲能系統(tǒng)，單機功率還很難做的比較大。
我們低壓的方案，一般來說主流的是用三電平技術(shù)，常規(guī)三電平方案把直流電壓做到850伏，交流電壓小于400伏，功率做到500千瓦，也有同行做到了630千瓦。這時候我們要做大型的儲能電站，就需要帶變壓器并聯(lián)來滿足我們的運行要求，并聯(lián)的數(shù)量會比較多。用變壓器并聯(lián)的方式可以把運行效率降低，充電和放電各會降低1.5%到2%。還有一種方案，我記得上次聽同行研究一個方向，把直流電壓提高，把交流電壓也提高，器件的水平和控制的水平都可以達到，但現(xiàn)在的制約主要是電池達不到。以鋰電池為例，電壓都是3點幾伏，需要大量的電池串聯(lián)起來，還有電池單體的電流，一高度倍率最大做到100A左右，如果是0.5C的電池是做到300A以內(nèi)，要提高2000A這樣大的電流，需要大量的電池并聯(lián)，當(dāng)這些電池并聯(lián)在一起以后，我們知道電池在制造生產(chǎn)的過程中都有一個參數(shù)不是完全一樣，越多的電池并聯(lián)在一起工作，對整個電池管理的要求會越高，難度也會越大。所以在這方面受到的制約最主要是電池，而不是PCS的技術(shù)。我們怎么研究一種技術(shù)，既能讓PCS的技術(shù)能夠達到，又能用成熟的器械，還能讓我們的電池包能夠滿足我們應(yīng)用的需求，這是我們所要去做的。
在高壓直掛方面我們采用的方案，我們用的是一個個功率和電池容量并不是特別大的儲能單元，我們主要開發(fā)了直流電壓是在520伏到850伏，電流控制在300A以內(nèi)，AC控制在350V，功率控制在250千瓦以內(nèi)，現(xiàn)在主要是開發(fā)這樣儲能的單元。所以相關(guān)的技術(shù)是更成熟、器件更成熟。我們把直流電流從1000A降到300A，降下來以后意味著需要并聯(lián)的電池數(shù)量可以大幅度的減少。做0.5C的系統(tǒng)并聯(lián)的數(shù)量兩組最多三組就可以了，在這種情況下，可以把電池包的制造難度降低，電池包電池管理的難度也可以降下來。如果僅僅這樣一個功率單元很難實現(xiàn)兆瓦級甚至10兆瓦級更大功率的輸出，行業(yè)內(nèi)有做儲能單元來運行，提高功率單元的方案。在已有的方案里面大家主要采用交流并聯(lián)的方式，而我們采用的是交流串聯(lián)的方式，這種方式在所涉足的其他行業(yè)，比如說做了十幾年的高壓電瓶行業(yè)廣泛采用了這種思路，用單元串聯(lián)的方式。每一個功率單元如果做到250千瓦，通過不同數(shù)量的功率單元組合后，就很容易給做到9兆瓦到15兆瓦這樣的功率。如果進一步把功率單元的單機功率擴充，將來電池技術(shù)發(fā)展更好以后，再進一步擴充，可以用相同的控制技術(shù)實現(xiàn)更大的單機容量設(shè)備的配置。整個系統(tǒng)的工作原理是每一個工作單元輸出比較低的交流電壓，把這些串聯(lián)起來以后，就可以輸出很高的交流電壓，通過不同的組合，可以輸出6000伏、10千伏的電壓，這樣就可以不采用變壓器來提高整個運行的效率。
系統(tǒng)在工作的時候，每一個儲能子模塊輸出的電壓是兩變頻的電壓，這樣就可以輸出一個接近正向波的電壓，免除預(yù)波裝置的配置。這個系統(tǒng)也是比較容易維護的，每一個模塊都是完全通用的，不管是電池包還是PC室，所以他們之間有良好的互換性，單個電池包的規(guī)模做的并不大，重量并不重也容易進行替換。在每個儲能的子單元旁邊做了一個旁路的配置，當(dāng)有部分的單元出現(xiàn)問題的時候可以自動的切除，來維持整個系統(tǒng)的長期連續(xù)的運行。在電池均衡方面我們也做了一些工作，由于時間關(guān)系就不展開了。
大功能儲能技術(shù)的安全設(shè)計是很重要的，電池本身是一個容量體，如果要做到絕對安全需要能量徹底釋放，但我們實際應(yīng)用的時候是做不到絕對安全的，只能想辦法控制它讓它相對安全，我們在事故前要檢測，提前預(yù)知電池的狀態(tài)，判斷電池的健康狀況。我們要約束事件發(fā)生故障的規(guī)模，萬一所有東西都失控了，出問題以后我們能不能想辦法限制下來，不讓規(guī)模擴大，這樣我們就要降低整個電池系統(tǒng)能量的密度。如果出現(xiàn)了這樣的問題要及時的救火，有大量的消防方面的闡述，我就不展開了，主要講一下怎么降低電池包的容量。
如果一個大的電池包我們沒有辦法降低密度的話，用的思路就是切塊進行設(shè)置。我們系統(tǒng)每個儲能包需要的直流電流比較小，只需要300A，而且直流電壓和常規(guī)的電池包的直流電壓是一致的，是在一個范圍和一個區(qū)間，我們可以把整個電池包的容量做到很小。需要1000A的系統(tǒng)把電池包的容量只需要做到它的三分之一或者更小，有利于控制事故發(fā)生后的規(guī)模，更有利與消防控制。除了約束規(guī)模還要進行電池的均衡控制，大量的電池工作的時候我們怎么對它進行良好的監(jiān)管，對單個電池包的規(guī)模進行減少，數(shù)量少了以后需要相互之間均衡就下來了，我們就可以對它進行很好的限制了。在這個基礎(chǔ)工作之上還要考慮，我們說的這個系統(tǒng)這里面有大量的儲能子單元，這些系統(tǒng)雖然在一個系統(tǒng)里面運行，但是有的是在A項，有的是在B項，就要實現(xiàn)這些電池包之間的均衡?？梢酝ㄟ^控制每個不同的電池包輸出的功率大小不同來解決這個問題，我們把整個不同的電池包之間均衡的電流做的很大。這樣一套系統(tǒng)可以讓某一個組完全不輸出功率，也可以讓某一個組輸出一個很小的功率，其他的組輸出很大的功率。用這樣的方式我們可以做到幾十安甚至更大的電流，能力和快速性會有很大的提升。
三、高壓大功率儲能技術(shù)應(yīng)用
南方電網(wǎng)深圳寶清電池儲能電站二期的項目，把我們的這些技術(shù)都進行了驗證。這個項目獲得了很多的獎項，去年獲得了廣東省科技進步二等獎，是院士專家鑒定這個技術(shù)是國際領(lǐng)先的項目。這是測試過程中測試的數(shù)據(jù)，在不同系統(tǒng)之間切換的時間非常短，所以它的工作方式非常靈活，這個更有利于電網(wǎng)的運行。
我們正在建設(shè)的兩個項目給大家也介紹一下。第一個項目是在我們廠區(qū)建設(shè)了云埔基地儲能實驗項目。這個高壓系統(tǒng)我們在10月底可以建設(shè)完成，到時候如果有機會歡迎大家到廣州去我們廠實地看一下，高壓儲能究竟是什么樣的？它的表現(xiàn)是什么樣的？第二個項目是五沙電場AGC調(diào)頻項目，到時候也有請各位專家到現(xiàn)場進行指導(dǎo)工作。
付金建：非常感謝組委會給我一個機會跟大家在高壓直掛方面跟大家進行分享?，F(xiàn)在高壓還只是應(yīng)用在初期的階段，應(yīng)該讓大家更多的知道
一、儲能技術(shù)發(fā)展趨勢
1、多機并聯(lián)
我們在這方面做了研究，在電力設(shè)備的發(fā)展里面，不可避免的都有這樣的發(fā)展歷程和經(jīng)歷，儲能也是一樣，會有這樣的發(fā)展規(guī)律。首先我們不可避免的單機容量，比如要做一個儲能項目，有很多的專家做系統(tǒng)的并聯(lián)技術(shù)的研究，今天會議的安排有相應(yīng)的專家會對這些技術(shù)做一些介紹，所以我在這里只分析在整個發(fā)展的過程中，不管是高壓還是低壓的，都需要去研究并聯(lián)的技術(shù)。因為時間的關(guān)系今天我在這里不把并聯(lián)技術(shù)做深入的闡述。
2、單機容量更大、電壓更高
我們做所有的電源系統(tǒng)和電氣設(shè)備的時候有一個發(fā)展的趨勢，希望把單機的電壓做的更高，功率可以做的更大。最早做發(fā)電機的時候只是幾千瓦，隨著用電量大規(guī)模上升以后，做到了一千兆瓦甚至更大的功率。做儲能也是一樣的，初期我們的應(yīng)用都是幾百個千瓦時，功率可能只有幾個千瓦，甚至幾十個千瓦，幾百個千瓦，現(xiàn)在有一些項目已經(jīng)到了上百兆瓦的儲電站，整個發(fā)展過程中儲電站的規(guī)模越來越大，單機容量上從開始幾千瓦到現(xiàn)在為止最大的單機低壓儲存功率我見的都是幾百千瓦，可以把交流電壓做到690伏，單機功率做到了兩兆瓦。這時我們需要的功率是更大的，我們在國內(nèi)建設(shè)的幾個大型項目，可能都是30兆瓦、20兆瓦，甚至有更大的項目進行建設(shè)，這些項目里面在小容量的應(yīng)用過程中，有大量很多數(shù)量的設(shè)備要并聯(lián)或者同時運行，這樣導(dǎo)致我們對全系統(tǒng)的控制，在控制策略上面是比較復(fù)雜的。如果把單機的容量可以做的更大，在多臺設(shè)備協(xié)調(diào)控制的時候，可以把設(shè)備的數(shù)量減少。這樣有利于我們整個大系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，而降低整個系統(tǒng)控制的難度。所以我們做高壓直掛很大的目的就是要提高單機的容量，而且通過這樣的方式可以提高系統(tǒng)整體的效率，降低損耗，包括我們做以往的發(fā)電機系統(tǒng)的發(fā)展技術(shù)研究的過程中，做大容量也是有這方面的考慮。
二、高壓大功率儲能技術(shù)
我們現(xiàn)在整個行業(yè)內(nèi)主要用的器件參數(shù)最高是做到電壓6500伏，電流做到了3600安，通過這些器件采用直流1500伏和交流690伏，可以把單機做到兩兆瓦。但是有一個問題，為什么我們的儲能沒有做到兩兆瓦這么大的單機功率呢？就來自于我們電池包的設(shè)計開發(fā)還有一些技術(shù)上的瓶頸，大家現(xiàn)在看儲能方案和系統(tǒng)，知道很多電池包的直流電壓是在1000伏以下。前端時間了解行業(yè)內(nèi)有一些專家同行已經(jīng)研究直流電源1000伏，甚至有人考慮1500伏或者3000負，已經(jīng)在考慮這些問題。就現(xiàn)在的情況而言，還沒有人把這個做出來，還受到一些材料因素的影響，以及單體電池的電壓比較低因素的影響，比較難把直流電壓提的比較高。當(dāng)我們把功率做大以后，需要大量的電池包容量也要做的很大，電池的電流會很大，就需要大量的電池并聯(lián)，這對電池系統(tǒng)的管理會提高它的控制難度。因為這些因素的制約，我們現(xiàn)在能看到的直接輸出300多伏或者更高電壓的儲能系統(tǒng)，單機功率還很難做的比較大。
我們低壓的方案，一般來說主流的是用三電平技術(shù)，常規(guī)三電平方案把直流電壓做到850伏，交流電壓小于400伏，功率做到500千瓦，也有同行做到了630千瓦。這時候我們要做大型的儲能電站，就需要帶變壓器并聯(lián)來滿足我們的運行要求，并聯(lián)的數(shù)量會比較多。用變壓器并聯(lián)的方式可以把運行效率降低，充電和放電各會降低1.5%到2%。還有一種方案，我記得上次聽同行研究一個方向，把直流電壓提高，把交流電壓也提高，器件的水平和控制的水平都可以達到，但現(xiàn)在的制約主要是電池達不到。以鋰電池為例，電壓都是3點幾伏，需要大量的電池串聯(lián)起來，還有電池單體的電流，一高度倍率最大做到100A左右，如果是0.5C的電池是做到300A以內(nèi)，要提高2000A這樣大的電流，需要大量的電池并聯(lián)，當(dāng)這些電池并聯(lián)在一起以后，我們知道電池在制造生產(chǎn)的過程中都有一個參數(shù)不是完全一樣，越多的電池并聯(lián)在一起工作，對整個電池管理的要求會越高，難度也會越大。所以在這方面受到的制約最主要是電池，而不是PCS的技術(shù)。我們怎么研究一種技術(shù)，既能讓PCS的技術(shù)能夠達到，又能用成熟的器械，還能讓我們的電池包能夠滿足我們應(yīng)用的需求，這是我們所要去做的。
在高壓直掛方面我們采用的方案，我們用的是一個個功率和電池容量并不是特別大的儲能單元，我們主要開發(fā)了直流電壓是在520伏到850伏，電流控制在300A以內(nèi)，AC控制在350V，功率控制在250千瓦以內(nèi)，現(xiàn)在主要是開發(fā)這樣儲能的單元。所以相關(guān)的技術(shù)是更成熟、器件更成熟。我們把直流電流從1000A降到300A，降下來以后意味著需要并聯(lián)的電池數(shù)量可以大幅度的減少。做0.5C的系統(tǒng)并聯(lián)的數(shù)量兩組最多三組就可以了，在這種情況下，可以把電池包的制造難度降低，電池包電池管理的難度也可以降下來。如果僅僅這樣一個功率單元很難實現(xiàn)兆瓦級甚至10兆瓦級更大功率的輸出，行業(yè)內(nèi)有做儲能單元來運行，提高功率單元的方案。在已有的方案里面大家主要采用交流并聯(lián)的方式，而我們采用的是交流串聯(lián)的方式，這種方式在所涉足的其他行業(yè)，比如說做了十幾年的高壓電瓶行業(yè)廣泛采用了這種思路，用單元串聯(lián)的方式。每一個功率單元如果做到250千瓦，通過不同數(shù)量的功率單元組合后，就很容易給做到9兆瓦到15兆瓦這樣的功率。如果進一步把功率單元的單機功率擴充，將來電池技術(shù)發(fā)展更好以后，再進一步擴充，可以用相同的控制技術(shù)實現(xiàn)更大的單機容量設(shè)備的配置。整個系統(tǒng)的工作原理是每一個工作單元輸出比較低的交流電壓，把這些串聯(lián)起來以后，就可以輸出很高的交流電壓，通過不同的組合，可以輸出6000伏、10千伏的電壓，這樣就可以不采用變壓器來提高整個運行的效率。
系統(tǒng)在工作的時候，每一個儲能子模塊輸出的電壓是兩變頻的電壓，這樣就可以輸出一個接近正向波的電壓，免除預(yù)波裝置的配置。這個系統(tǒng)也是比較容易維護的，每一個模塊都是完全通用的，不管是電池包還是PC室，所以他們之間有良好的互換性，單個電池包的規(guī)模做的并不大，重量并不重也容易進行替換。在每個儲能的子單元旁邊做了一個旁路的配置，當(dāng)有部分的單元出現(xiàn)問題的時候可以自動的切除，來維持整個系統(tǒng)的長期連續(xù)的運行。在電池均衡方面我們也做了一些工作，由于時間關(guān)系就不展開了。
大功能儲能技術(shù)的安全設(shè)計是很重要的，電池本身是一個容量體，如果要做到絕對安全需要能量徹底釋放，但我們實際應(yīng)用的時候是做不到絕對安全的，只能想辦法控制它讓它相對安全，我們在事故前要檢測，提前預(yù)知電池的狀態(tài)，判斷電池的健康狀況。我們要約束事件發(fā)生故障的規(guī)模，萬一所有東西都失控了，出問題以后我們能不能想辦法限制下來，不讓規(guī)模擴大，這樣我們就要降低整個電池系統(tǒng)能量的密度。如果出現(xiàn)了這樣的問題要及時的救火，有大量的消防方面的闡述，我就不展開了，主要講一下怎么降低電池包的容量。
如果一個大的電池包我們沒有辦法降低密度的話，用的思路就是切塊進行設(shè)置。我們系統(tǒng)每個儲能包需要的直流電流比較小，只需要300A，而且直流電壓和常規(guī)的電池包的直流電壓是一致的，是在一個范圍和一個區(qū)間，我們可以把整個電池包的容量做到很小。需要1000A的系統(tǒng)把電池包的容量只需要做到它的三分之一或者更小，有利于控制事故發(fā)生后的規(guī)模，更有利與消防控制。除了約束規(guī)模還要進行電池的均衡控制，大量的電池工作的時候我們怎么對它進行良好的監(jiān)管，對單個電池包的規(guī)模進行減少，數(shù)量少了以后需要相互之間均衡就下來了，我們就可以對它進行很好的限制了。在這個基礎(chǔ)工作之上還要考慮，我們說的這個系統(tǒng)這里面有大量的儲能子單元，這些系統(tǒng)雖然在一個系統(tǒng)里面運行，但是有的是在A項，有的是在B項，就要實現(xiàn)這些電池包之間的均衡?？梢酝ㄟ^控制每個不同的電池包輸出的功率大小不同來解決這個問題，我們把整個不同的電池包之間均衡的電流做的很大。這樣一套系統(tǒng)可以讓某一個組完全不輸出功率，也可以讓某一個組輸出一個很小的功率，其他的組輸出很大的功率。用這樣的方式我們可以做到幾十安甚至更大的電流，能力和快速性會有很大的提升。
三、高壓大功率儲能技術(shù)應(yīng)用
南方電網(wǎng)深圳寶清電池儲能電站二期的項目，把我們的這些技術(shù)都進行了驗證。這個項目獲得了很多的獎項，去年獲得了廣東省科技進步二等獎，是院士專家鑒定這個技術(shù)是國際領(lǐng)先的項目。這是測試過程中測試的數(shù)據(jù)，在不同系統(tǒng)之間切換的時間非常短，所以它的工作方式非常靈活，這個更有利于電網(wǎng)的運行。
我們正在建設(shè)的兩個項目給大家也介紹一下。第一個項目是在我們廠區(qū)建設(shè)了云埔基地儲能實驗項目。這個高壓系統(tǒng)我們在10月底可以建設(shè)完成，到時候如果有機會歡迎大家到廣州去我們廠實地看一下，高壓儲能究竟是什么樣的？它的表現(xiàn)是什么樣的？第二個項目是五沙電場AGC調(diào)頻項目，到時候也有請各位專家到現(xiàn)場進行指導(dǎo)工作。