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北京友信宏科董事长李萌:园区能源互联网中储能的应用

北极星输配电网  来源:北极星电力网    2019/3/15 12:48:12  我要投稿  

北极星输配电网讯:园区智慧能源的发展离不开储能的发展。北京友信宏科电力科技股份有限公司董事长李萌在2019年首届中国园区智慧能源高峰论坛上分享了能源互联网方面以及在储能上面的应用案例。北极星电力网、电力头条APP将对大会进行全程直播,如需了解更多的会议直播,请联系微信号:13693626116

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李萌:各位来宾,大家好!我是来自友信宏科的李萌,友信宏科是一家从事新能源汽车电控的企业,今天来参加这个会应该是我们企业的一个跨界,刚才听了几位专家、教授、学者的发言,非常精彩,学到很多东西。上面几位嘉宾,主要偏向于管理、运维、软件的开发,我们是一家从事硬件的公司,今天主要给大家分享公司在能源互联网方面、在储能上面的应用。

下面先简短的介绍一下公司情况。公司是2010年成立,一直在从事新能源汽车的电控,在电力电子跟电源方面、整车配套上是我们的一个主营业务,前几年在做新能源汽车电控的时候,大家一直在提两个非常热的话题,一个就是V2G、一个就是梯次电池利用,所以我们跟主机厂多项配套过程中也得到很多车厂来自基层用户的需求,就是汽车是不是要做V2V、V2G,能够把物联网能源调动结合起来,也有一些车厂提前做了一些布局。在国外,特斯拉也一直在这方面进行突破,包括现在特斯拉也开始做储能,包括建风电站、建储能电站。这方面我们也是从新能源汽车领域开始向能源管理方面进行跨界。

这几年,公司在发展当中也得到了机构的投资,并且跟北汽、吉利和一些车企企业进行合作。同时我们跟这些主机厂在开展一些未来的汽车能源互联网、V2G、退役电池储能方面的应用。我们也希望把这些技术能够用在智慧园区当中,在未来的城市建设、新型技术的落地方面能贡献自己一方面的力量。

这个是在汽车车载电控上的一个多合一的产品,现在新能源汽车的发展增速非常快,但是最主要的还是考虑一个问题——如何把成本降低。整个电池成本占整个成本的1/3,加上整车的VCU、MCU、DCD、电机等等成本非常高,如果没有补贴的情况下,我们很难将电动汽车推入百姓家里。所以,在跟主机厂合作当中,希望能够通过电力电子技术、高度的集成技术,能不能多合一,我们全部结合在一起,希望这个车开到路上以后只有一个电力系统,不需要建充电桩,我们车就自身带充电桩,只需要把线引进来,装上一个双向电表,你给我计费就好了,我开过来直接电表计费给我充电,同时停在那儿闲置的时候还可以V2G把车载电送到电网上去,国网整体调动,还可以进行收费,我想蔚来汽车应该是朝这个方向来做的。

第二个,汽车的退役电池退下来怎么办?现在国家在制定汽车电池的模块化、标准化,因为大家都在想退役电池各个厂家的规格、型号、体积、参数都不一样,退下来以后如果再去检测、再去遴选,把相对电压参数一致的重新重组应用到储能上去,成本已经高过了新电池。所以我们在想,能不能把电池模块标准化以后退役下来的电池直接大包拆成小包,直接用里面的模块就可以进行储能,我们要解决杂散的问题,第一,电压肯定是不一样的,第二,容量是不一样的,如何把小的低压不同容量的,甚至差异的,有三元的、磷酸铁锂的,都能够集中大规模的应用,因为储能不是一个小系统,即使家里要用也基本上20多度电,相当于一个整车的PACK,如果用到园区储能、风电站储能基本都是百兆瓦级的,所以这方面希望能够通过我们的级联技术能够解决。

整车方面,我们把它集成起来以后就要实现整个未来的智慧出行,新能源汽车不仅给你带来出行,还能解决给车充电—V2V,车给电网送电—V2G,还能解决V2L,我开到野外想在野外野炊,接个微波炉、烧烤机,都可以通过这个车的电能实现运输,未来的汽车就不光是带人出行了,也是一个能量的搬运。这方面我们之前跟主机厂做进行了前沿的研究、做了示范的样车,我觉得不久的将来他们都会面市的。

针对园区的能源互联网,从跨界角度来讲我们提出了三个方向的应用:第一,在网侧,大规模的兆瓦级的储能,我希望通过大规模的电池管理技术能够实现百兆瓦级以上的储能,单台设备可以做到3兆瓦到5兆瓦的变网逆变器。第二,工商业储能,我们用高压直挂技术来做。工商业主要是400V电压的网,我们通过模块化低压的小电池进行重组,来满足一些工商业的峰谷电价差,或者解决一些企业的项目。第三,移动储能。未来来讲我觉得主要做能量的搬运、能量的运输,以及去解决一些工厂、企业一些涉外活动临时供电不足能源的供电问题。

这是一台3兆瓦的级联逆变器,是通过10级级联,最高系统可以管理30个电池单元,为什么要管理30个电池单元呢?传统的PCS大家可能比较了解,500千瓦壹的或者1兆瓦一台的,它是串并联以后集中的PCS管理,这个最大的问题,第一就是电池组规模很大,因为每个电池电芯都是3.3V—3.7V,电压非常低,如果要实现400V并网或者实现6000V并网,电池电压要几百节串联起来,目前比较安全的电池串联也就串到800V,超过1000V以上,电芯整体的绝缘都会出现问题,这样就会造成电流很大啊,电流大了以后发热它的电池安全就会出现问题,我们去年也看到很多企业储能电站起火的问题。比较好的方式,就是让电池能够小规模的进行管理,但是又实现大功率的输出,我们就提出了级联技术,级联技术本身在座的都是专家了,其实在很多高压变频器上都在使用级联技术,现在通过这样一个技术对一个是实现并网、一个是电池的智能管理、电池的均衡、电池的差异化管理,我们能够兼容不同电压的电池、能够兼容不同类型的电池,并且对每个小组的电池不同容量进行合理化的充放电的管理、差异化的管理,不像把电池串联在一起,都要同样的电流,这样就会出现木桶短板的问题。

现在高压直挂大家可能了解,863的项目广州的一家公司已经进行了示范,今年他们也做了1.2亿的储能项目,这样的技术目前在国内还是做的比较少的,我们希望能够在这方面成为第二家一个探索的企业。

现在我们在跟北汽合作“擎天柱计划”的储能,大家知道北汽要推广新能源汽车的换电,尤其让这些运营汽车进行充电,实际等待时间是非常长的,而且快充又会影响电池的使用寿命,所以现在北汽一直在主推的出租车换电,希望通过出租车的快换电池能够提高运营效率,目前得到全国很多地方的示范,运营非常好,包括今年海南省也跟北汽签约,希望在海南在2030年以后不再卖燃油车了,未来的“智慧海岛”都会用电动汽车、新能源汽车去替代。目前这种换电设备还没有储能,所以我们提出在容量100%—80%这个电池衰退期采用换电,而这个换电过程整个电车都是由换电设备进行更换的,所以它的全寿命周期都是有数据云网络进行监控的,我们对这样的电池安全性跟寿命性、容量都是实时监控的,它直接退下来我觉得不需要再去筛选了、不需要再去遴选了、不需要再去拆解了,可以直接用于储能。所以衰减到30%—80%的容量,电池还有剩余50%的容量是可以再利用的,这个时候我们把它再装到一个集装箱里储能,我们要管理这样的电池,它也会遇到问题,一个是要度曲BMS,减少你重新更替BMS的问题,要对它的数据进行纠正。第二,它的容量是不一样的,因为不同的驾驶习惯会导致电流衰减的不一样,所以可能一个标称50度的电池,可能退役以后不一定是40度电,有可能30几度电,所以差异性还要把能量利用率提上来。还有对它的充放电管理。我们这里面进行了示范,通过级联的分布式管理,实现梯次电池直接的储能并网利用。

还有,充电车,这个是沃特玛做的充电车,当时沃特玛做了很多充电车,但是利用率非常低,并不能够移动当中给车进行充电,主要是充电次数太低了,大量的闲置,我们把它进行了改造,可以去并网,并且可以多台车集合储能、集合发电,就会解决很多用电需求,比如有些地方在做区域性的电力改造需要临时供电,如果一台车将近1000多度电,有多台车就可以集合在一起供电,能够满足一段时间里的应急抢修工程,同时可以满足一些交通的充电。在这方面我觉得未来也会多一些这样移动的充电车,并且能够实现多台车进行集成并网。

这是我们做的梯次电池的储能,是在上海汽车城做的两个项目主要用的是退役电池,而且这个退役电池是电池拆解的,这个小的照片就是从电动汽车的报废电池当中拆解出来的小模块,对小模块进行了管理,一个系统是10级级联,也是管理30个小模块,是一个100千瓦、0.5兆瓦时的梯次电池储能应用,这样做智能楼宇、峰谷电差,循环经济能够把退役电池二次利用。当储能在运行2000次以后,可能这个电池就要报废了,直接送到拆解厂进行原材料的提取。

同时我们也跟山东的铁塔基站进行了不拆包储能的利用,大家知道基本上机房式的基站在很多偏远地区有空调、机房、设备房,一天耗电量大概150度电,有的基站在铺上光伏自发自用,大家也知道,光伏受天气影响因素比较大。对一个铁塔运营商来讲,电费是他非常大的成本,他也希望能够通过储能来降低电费成本。现在铁塔是主要梯次电池消纳的公司,所以我们也在探讨,最好不拆解,退役的电池包,如果这个电池包有保证直接退役下来做。同时这个项目,我们在做类似于特斯拉的双向并网设备,我们可以兼容不同电压等级不同类型的电池使用,现在这个项目我们也在跟能源互联研究院应用到一些家庭储能、智慧小屋包括中免边境要解决缅甸难民到中国希望给他安置,在当地也不适合假设电缆,“光伏+储能”安置难民,所以未来这种小型化的通过梯次电池来做的低成本的解决方案可能会在很多地方进行应用示范。

综上讲了很多实体的案例,主要来介绍一下核心技术的拓补和原理,主要用的这种是级联储能这样一个拓补技术,是通过多电瓶技术实现的,在座的很多专家教授可能比我更了解它的优势,它的谐波更好,更适合大规模应用,对电网改善比较有帮助,比较适合大规模的应用。

从用户的出发点我来选择这样的拓补方式进行管理:第一,成本低。虽然说控制系统比较复杂、硬件比较多,但是我们从综合的系统成本来讲,它的成本是比较低的。第二,收益好。因为它大大延长了电池的寿命,提高了电池的能量利用率,我对电池可以差异化管理。第三,寿命长。因为电池的单体循环技术,是数倍小PACK串联以后的,能够对它进行分布管理,可以延长电池组的使命授予,提高我们的授予率。第四,低维护。一个大的电池组进行了多组的串并联以后,将来电池差异的时候维护成本是很高的,因为很难找到一致性的电池再去进行替换,如果进行分组管理以后就可以做到即插即用,一个大的系统几百个小的模块组成,任何一个小模块坏调制解换一个小单元就好了,对整个系统是不影响的,也可以是不停机运行的,所以这样来讲运营成本会大幅度降低,所以非常适合电网侧大规模的储能应用。


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