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2017城市能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展(北京)論壇暨能源互聯(lián)網(wǎng)示范項目建設(shè)與合作研討會于2017年12月1日在北京舉辦,。
下午技術(shù)論壇環(huán)節(jié)，國家能源主動配電網(wǎng)技術(shù)研發(fā)中心主任姜久春發(fā)表演講,，主題是：鋰電池儲能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù),。
姜久春：
我講的是關(guān)于電池儲能，我們交大一直在做儲能方面,，從電力系統(tǒng),、電動汽車一直到軌道交通，我們今天講的是關(guān)于電力系統(tǒng)應(yīng)用中,，我們正在做的一些事情,。
我們主要研究方向：一個是?微網(wǎng)，一個是電池應(yīng)用,，在電池應(yīng)用,，我們早坐的電動汽車就用到電力系統(tǒng)儲能。
關(guān)于電池儲能主要的問題，*個問題是安全;第二個是壽命,、然后是高效,。
儲能系統(tǒng)，目前首先要考慮的是安全問題,，然后才是效率,，堅持效率、變電器的率還有壽命,，還有電池衰退之后能量利用率的問題,，可能這個問題在很多時候沒有一個量化的指標(biāo)來描述它，但是對儲能來說應(yīng)該是非常重要,。我們希望通過幾方面的事情,，能夠解決安全壽命高效的問題，一個標(biāo)準(zhǔn)化儲能系統(tǒng),、電池狀態(tài)的梳理分析系統(tǒng),，儲能系統(tǒng)在電動車和公交系統(tǒng)用得非常多。
目前大家都在用的儲能系統(tǒng),，節(jié)點控制器和智能配電箱的使用,，提升系統(tǒng)整體經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性,，增強(qiáng)系統(tǒng)集成商的核心價值,，可以和后端的云平臺友好接入。
這是一個集中的能源調(diào)度系統(tǒng),。上午已經(jīng)把這個層次結(jié)構(gòu)講得很清楚,，我們可以通過多節(jié)點控制器實現(xiàn)較長時間多能儲能電站和微網(wǎng)協(xié)調(diào)的優(yōu)化調(diào)度。
現(xiàn)在把它做成標(biāo)準(zhǔn)的智能配電柜,，這是配電柜的基本特點,，包含了各種各樣的功能，充放電的功能,、自動保護(hù)還有接口的功能,，這是標(biāo)準(zhǔn)的配備。
節(jié)點控制器，實現(xiàn)本地能量管理核心設(shè)備，主要數(shù)據(jù)采集功能,，監(jiān)測、儲存,、執(zhí)行管理策略還有上傳。這里面有一個問題,，需要認(rèn)真的深入研究,，關(guān)于數(shù)據(jù)上傳時候數(shù)據(jù)采樣率和數(shù)據(jù)采樣的時刻的問題，這樣實行電池后臺的電池數(shù)據(jù)的分析，把電池的維護(hù)變成智能的維護(hù),，我們也在做一些工作，到底采樣數(shù)量多大,，或者存儲的速度有多快,，完整描述這個電池當(dāng)前的狀態(tài)。
如果我開部電動車,，你會發(fā)現(xiàn)很多電動車狀態(tài),，經(jīng)常會變會跳，其實儲能,，在電力系統(tǒng)儲能應(yīng)用面臨同樣的問題,，我們希望通過數(shù)據(jù)來解決。我們這里有一個BMS采樣數(shù)量到底多大才合適,。
下面我講一下關(guān)于柔性儲能,。單體電池，大家都說,，我可以做到6千次,，裝到汽車上能用到一千次，都很難講,，你現(xiàn)在幫它做到儲能系統(tǒng),，號稱做到5千次，事實上利用率有多少,，因為電池本身有一個大的問題,，在衰退過程中電池的衰退是具有隨機(jī)性，每一支電池衰退都不一樣,，帶來單體電池差異變得越來越大,，不同廠家電池衰退的變化不*性也不一樣，這組電池到底能用多少,，能量是可用的,，這是需要仔細(xì)分析的一個問題。像目前電動汽車上來用的時候,，從10到90%在用,，衰退到一定程度只能用60%70%，對儲能就提出大的挑戰(zhàn),。
我們能不能按照衰退的規(guī)律進(jìn)行分組來用,，做一個折衷，到底選多大合適得到更好的表現(xiàn),，更好的效率,，我們希望按照電池衰退的規(guī)律來把它分組，是20支作為一個節(jié)點是比較合適還是40支是比較合適，這里面在效率,、電力電子之間做一個平衡優(yōu)化,。所以我們做一些關(guān)于柔性儲能，這也是我們一個項目來做這件事情,。當(dāng)然了,，還有一個比較好的地方，可以梯次利用,，我覺得梯次利用這兩年有一定的價值,，但是未來是不是值得用，還要思考,，充放電的效率,、電池的價格一旦降下來，梯次利用有些問題,。柔性成組可以解決很大的問題,。另外一種高度模塊化，降低整個系統(tǒng)的成本,。大的一個可以提高利用率,。
像汽車上用的三年之后的電池，衰退不到8%,，利用率只有60%,，就是它的差異造成，你做成5組利用率可以達(dá)到70%,，可以提高利用率,。把電池模組串在一起，也可以提高電池利用率,。維護(hù)后儲能能增加33%,。
看這個例子，均衡之后可以提高7%,，柔性成組之后,，我提高了3.5%，做均衡可以提高7%,，柔性成組能帶來一個好處,，實際上原因不同廠家電池衰退軌跡不一樣，你要事先知道這組電池會變成什么樣或者參數(shù)分布是個什么樣,，然后你再有針對性做一個優(yōu)化,。
這是采用的一個方案，模塊全功率獨立電流控制,，這不適合大功率的應(yīng)用,。
模塊的部分功率獨立電流控制,，這個電路適合中高壓、重復(fù)利用,。這是MMC電池儲能適合高壓大功率的方案,。
另外關(guān)于電池狀態(tài)分析。我一直講電池容量不*,，衰退是有隨機(jī)性,，電池老化不*，容量,、內(nèi)阻降低很厲害，用這個參數(shù)進(jìn)行表征,，大家用得比較多一個是容量還有一個內(nèi)阻,。你要想辦法維護(hù)成*，你需要對每個電池SOC差異進(jìn)行評價,，怎么樣評價這個單體的SOC,，然后你才能說這個電池怎么不*，大功率能差多少,。通過SOC對電池進(jìn)行維護(hù),，單個SOC是怎么來的。現(xiàn)在的做法都是把BMS放在電池系統(tǒng)上,，在線實時估計這個SOC,，我們想用另外一個辦法描述它，我們希望通過運行采樣的這些數(shù)據(jù)到后臺來,，我們通過后臺的數(shù)據(jù)分析電池的SOC和SOH,，在這種基礎(chǔ)上對電池進(jìn)行優(yōu)化。所以我們希望通過汽車電池數(shù)據(jù),，稱不上大數(shù)據(jù),，是一個數(shù)據(jù)平臺，通過機(jī)器學(xué)習(xí)和挖掘,，擴(kuò)展SOH的估計模型,，基于估計結(jié)果給出電池系統(tǒng)全充放電的管理策略。
數(shù)據(jù)上來之后,，還有一個好處,，我可以對電池健康狀態(tài)做一個預(yù)警。電池著火的事情還是經(jīng)常發(fā)生,，儲能系統(tǒng)必須得作為一個安全,。我們希望通過后臺數(shù)據(jù)分析做一個建立實時信息和中*的預(yù)警，找到短時間尺度和長時間尺度安全隱患在線的預(yù)警方法,，后提高整個系統(tǒng)的安全性和可靠性,。
通過這樣,，我就可以大幅度做到幾方面，一個提高系統(tǒng)的能量利用率,，第二延長電池壽命,，第三保證安全，這個儲能系統(tǒng)才能可靠的工作,。
到底需要多少數(shù)據(jù)傳上來才能滿足我這個要求,，我需要找到小的極滿足電池運行狀態(tài)，這些數(shù)據(jù)可以支撐后邊的分析,，數(shù)據(jù)也不能太大,，大量的發(fā)數(shù)據(jù)，實際上對整個網(wǎng)絡(luò)也很大一個負(fù)載,。幾十個毫秒,，你采每一支電池的電壓、電流,，你傳到后臺這是不可實現(xiàn)的,，我們現(xiàn)在找到了一個辦法，我們可以告訴你,，應(yīng)該是多大采樣頻率,，你需要傳哪些特征數(shù)據(jù)，我們把這些數(shù)據(jù)做一個簡單的壓縮,，就傳到網(wǎng)絡(luò),，電池曲線參數(shù)一個毫秒，足以滿足電池評估的需要,，我們數(shù)據(jù)記錄非常非常少,。
后一個，我們說BMS,，儲能的成本比電池的成本變得更為重要,。你如果把所有的功能都加到BMS，這個BMS成本你是降不下去,，我們既然數(shù)據(jù)可以送上來,，后邊可以有一個強(qiáng)大的分析平臺，我前面就可以簡化,，前面只有數(shù)據(jù)采樣或者簡單保護(hù),，做一個非常簡單的一個SOC計算，其它數(shù)據(jù)都由后臺發(fā)上來,，這就是我們現(xiàn)在在做的,，整個狀態(tài)估算和下邊BMS的采樣，我們經(jīng)過儲能節(jié)點控制器,，后傳到網(wǎng)絡(luò)上,，儲能節(jié)點控制器會有一定的算法,，下邊這個基本就是檢測和均衡。終的運算是在后臺網(wǎng)絡(luò)來運算,。這是整個系統(tǒng)架構(gòu),。
我們看一下底層變爹有效簡單，就是均衡,，低壓采集和均衡采集到電流采集,。儲能節(jié)點控制器告訴下邊怎么處理，包括SOC在這兒進(jìn)行一次,，后臺再進(jìn)行一次工作,。這是我們已經(jīng)在做的智能傳感器，電池管理單元,、智能節(jié)點控制器,，就把儲能那塊成本大幅度下降。
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