干貨|儲能商業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵因素及BMS的作用
7月2-4日,由上海逍天電子科技有限公司和華東儲能領(lǐng)跑者聯(lián)盟(EESA)聯(lián)合主辦的“2018中國國際光儲充大會”于上海佘山召開。大會期間,共有百位演講嘉賓分享了他們的專題報告。
01儲能商業(yè)化發(fā)展核心
▲ 儲能商業(yè)化發(fā)展的六大要素
一、儲能成本下降----電池的成本下降和性能提升
鉛炭電池,儲能成本主要組成部分:儲能電池、BMS、PCS、EMS、屏柜和電纜、場地及裝修。
舉例:2MW/16MWh鉛炭電池儲能,鉛炭65%,BMS7%,PCS7%,EMS3%,屏柜和電纜2.5%,場地及裝修4%,升壓變開關(guān)柜等其他5%,設(shè)計費安裝調(diào)試及施工5%;電池成本的下降和性能穩(wěn)定的提升-----是儲能商業(yè)化發(fā)展的必要條件。
以2MW/16MWh鉛炭電池儲能為例,目前每140萬/MWh~150萬/MWh;按照0.8元峰谷差,88.5%系統(tǒng)效率,885度電*0.8元*330天/年=23.4萬,140萬/23.4萬=5.9年;考慮維護及資金等成本約6年可回收。
考慮鉛回收30%收益,約140萬*65%*30%=27.3萬,(140-27.3)/23.4=4.8年。考慮維護及資金等成本約5年可回收。如果量進一步擴大4.5年以內(nèi)完全可以回收成本。
鐵鋰電池,儲能成本主要組成部分:儲能電池、BMS、PCS、EMS、屏柜和電纜、場地及裝修。
舉例:2MW/10MWh鐵鋰電池儲能,鋰電及PACK67%,BMS9%,PCS10%,EMS2%,屏柜和電纜2.8%,場地及裝修2.8%,設(shè)計升壓變等6%;電池成本的下降和性能指標(biāo)提升---儲能商業(yè)化發(fā)展的必要條件。
以2MW/10MWh鐵鋰電池儲能為例,目前每170萬/MWh~180萬/MWh;按照0.8元峰谷差,89%系統(tǒng)效率,890度電*0.8元*330天/年=23.5萬,180萬/23.5萬=7.7年;考慮維護及資金等成本約8.5年可回收(調(diào)頻算法不一樣)。
鋰電目前回收很難(未來不明朗),目前鋰電芯平均價格1元/Wh(外加0.2元Pack及0.16元主動均衡BMS價格),再下降50%的可能性很難,極少部分鋰電的梯次利用儲能將先進入商業(yè)化運行。
二、儲能各部分性能穩(wěn)定有待提升
BMS:功能完善,性能穩(wěn)定;天故障率低于1.5%(<5次/年);
對電池系統(tǒng)數(shù)據(jù)精確計算及時上傳,對系統(tǒng)安全及時報警,快速保護。
PCS:功能完善,性能穩(wěn)定;天故障率低于1.5% (<5次/年);
轉(zhuǎn)換效率95%以上,并離網(wǎng)策略比較完善。
EMS:功能完善,性能穩(wěn)定;天故障率低于1.5 % (<5次/年);
系統(tǒng)調(diào)度及時準(zhǔn)確,延時短,策略可靠。
三、系統(tǒng)效率的提升
系統(tǒng)效率包括兩個方面:
1、系統(tǒng)可利用效率;根據(jù)不同的倍率特性和電池特點一般在80%~90%;比如,理論設(shè)計1MWh,實際可利用0.85MWh
2、系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率;一般85%~89%;電池轉(zhuǎn)換效率+PCS充放效率+系統(tǒng)內(nèi)部損耗+線路損耗。
四、儲能各部分功能模塊化、維護簡單化
BMS/PCS:產(chǎn)品模塊化、架構(gòu)層級化
不同規(guī)模的儲能BMS、PCS產(chǎn)品模塊化組成;儲能規(guī)模不同,架構(gòu)層級可能有所不同,8MWh和50MWh都是模塊化設(shè)計(削峰填谷),產(chǎn)品完全一樣,只要線路不接錯基本接上就可以并網(wǎng)。
EMS:產(chǎn)品模塊化,結(jié)構(gòu)簡單化,可擴展性強
針對不同的儲能系統(tǒng),EMS只需通過簡單裁剪和配置,通用功能的EMS,無需現(xiàn)場修改代碼調(diào)試,用戶拿到軟件直接配置即可。
五、儲能網(wǎng)絡(luò)化
商業(yè)化儲能系統(tǒng),將是能源互聯(lián)網(wǎng)的一部分,所以儲能和分布式微網(wǎng)都需要可網(wǎng)絡(luò)化調(diào)度。
02 科工BMS的現(xiàn)狀和規(guī)劃
1.07GWh,投入運行儲能系統(tǒng)700MWh;
① 截止2018年5月底,科工電子BMS累計簽訂儲能系統(tǒng)合同
業(yè)化儲能有890MWh,占比83.2%;
② 到2017年12月儲能系統(tǒng)中商說明商業(yè)化儲能已經(jīng)占據(jù)主流;,說明投入運行速度非常快。
③ 商業(yè)化運行最早的項目是中能硅業(yè)12MWh儲能,連續(xù)運行730天無故障,系統(tǒng)效率89%以上。
④ 科工電子到2018年5月累計完成儲能項目BMS 768MWh左右(其中鋰電池儲能205MWh)。
▲ 科工BMS在商業(yè)化儲能應(yīng)用的現(xiàn)狀和規(guī)劃(30個以上)
▲ 科工產(chǎn)品及技術(shù)介紹
03 商業(yè)化儲能系統(tǒng)應(yīng)有新的儲能架構(gòu)
電池儲能系統(tǒng)架構(gòu):
10KV/35KV并網(wǎng)為主
目前國內(nèi)外電池儲能系統(tǒng)PCS基本是AC400V并網(wǎng),再升壓10KV或35KV,成本較高,普遍都在0.8元/W左右。
采用高壓、大容量PCS
◆,百MW級系統(tǒng)采用單臺1MW或2MW的PCS,直接10KV或35KV并網(wǎng),成本可以控制在0.25元~0.3元/W;PCS效率高一倍以上,儲能系統(tǒng)效率高出傳統(tǒng)儲能至少5%。
◇采用高壓環(huán)境下BMS,百MW級系統(tǒng)因PCS直接到10KV以上,所以BMS的架構(gòu)、性能會有更高的要求。
◆數(shù)據(jù)通信,高壓儲能系統(tǒng)采用光纖通信;
◇消防系統(tǒng),專用消防系統(tǒng);與儲能系統(tǒng)一起接入微網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng),作為微網(wǎng)調(diào)度的子系統(tǒng)。
◆數(shù)據(jù)分析遠(yuǎn)程調(diào)度系統(tǒng),百在EMS系統(tǒng)基礎(chǔ)上會增加數(shù)據(jù)分析系統(tǒng),遠(yuǎn)程終端APP系統(tǒng)(如手機等終端)。
04 商業(yè)儲能中如何利用好梯次電池儲能
鋰電池儲能系統(tǒng)現(xiàn)狀:
① 鋰電池儲能以示范為主
截止2017年底沒有商業(yè)化案例(沒有能算經(jīng)濟賬的案例,二次調(diào)頻3~4年可收回成本)。目前國內(nèi)外鋰電池儲能系統(tǒng)基本都是示范為主,原因如下:
◆ 鐵鋰電池成本較高,不同品牌和質(zhì)量的價格基本都在1元/wh~1.3元/wh(含pack);主動均衡BMS價格在0.15元/wh~0.19元/wh;
◇ 鋰電池中的三元電池安全性有待改善,儲能行業(yè)要做,至少是百MW及GW級,這樣大的系統(tǒng),安全性目前還沒有案例,投資大,安全隱患大,各投資公司以觀望為主;
◆ 相關(guān)配套技術(shù)有待成熟,百MW及GW級系統(tǒng),PCS、BMS、電池、EMS、消防等穩(wěn)定性有待進一步驗證。
② 目前商業(yè)化儲能以鉛炭電池為主
◆ 鉛炭電池儲能系統(tǒng)占據(jù)市場80%以上份額,鋰電池削峰填谷目前沒有商業(yè)化運行;◇ 鋰電池儲能要實現(xiàn)商業(yè)化運行,系統(tǒng)成本還需要下降30%~40%。
二次電池儲能系統(tǒng)現(xiàn)狀及未來:
① 動力二次電池儲能目前各企業(yè)還在尋求運作模式
◆ 目前還沒有大規(guī)模的動力電池退役;
◇ 退役電池的篩選、修復(fù)、再利用的總成本還沒有一個非常有說服力的數(shù)據(jù)。我們目前做了3個二次電池儲能項目,總結(jié):每1MWh退役電池6~7天(3人+4套設(shè)備)可以完成。還需要更大數(shù)據(jù)的電池進行驗證和評估;
◆ 退役電池修復(fù)后的剩余價值如何評估。(目前我們測試下來大巴車的退役電池SOH大概在80%~90%,個別可以達到92%),對于不同品牌,不同車輛退役的電池,SOH相差比較大。
② 動力二次電池儲能---電池部分現(xiàn)狀
◆ 部分領(lǐng)域的二次電池是可利用的,如大巴退役電池是完全可以儲能再利用(部分品牌電池不可二次利用)。
◇ 大多數(shù)出租車或運營車輛電池不建議用在工業(yè)儲能領(lǐng)域;
◆ 專用車輛(如環(huán)衛(wèi)車等)電池需初步篩選后部分可用在工業(yè)儲能領(lǐng)域。
③ 動力二次電池儲能---BMS要求
◆ 二次利用儲能系統(tǒng)對BMS要求更高
(1)必須有比較好的均衡系統(tǒng)和策略
(2)要有比較好的通信報警和保護措施。
④ 部分廠家的電池在大巴領(lǐng)域的動力二次電池儲能系統(tǒng)僅適合能量型儲能。
(1)建設(shè)成本低于鉛炭;
(2)系統(tǒng)的技術(shù)要求高于其他儲能。
▲ 梯次電池篩選配組數(shù)據(jù)管理平臺
▲ 梯次電池篩選配組數(shù)據(jù)管理平臺
▲ 梯次電池篩選配組數(shù)據(jù)管理平臺
05 儲能業(yè)績、儲能案例
▲ 科工電子典型微網(wǎng) / 儲能業(yè)績(截止2018年5月,儲能業(yè)績總?cè)萘?gt;1GWh)
項目分布情況:
截止2018年5月,科工電子已在全國各省、直轄市,建立微網(wǎng)/儲能項目超過100個,儲能業(yè)績穩(wěn)居儲能行業(yè)前列。
儲能案例展示:
天工儲能系統(tǒng)BMS
項目地址: 江蘇鎮(zhèn)江丹陽
儲能功率: 2MW、儲能容量: 16MWh;
儲能功能: 利用峰谷電價差的儲能實現(xiàn)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)。
本項目是國內(nèi)首個利用峰谷差儲能實現(xiàn)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)的示范項目,應(yīng)用在特種鋼材龍頭企業(yè)。
▲ 天工儲能系統(tǒng)BMS
儲能案例展示:
無錫星洲160MWh儲能電站(商業(yè)化儲能)
項目地址: 江蘇無錫
儲能功率: 20MW、儲能容量: 160MWh;
儲能功能: 主要將實現(xiàn)工業(yè)園區(qū)削峰填谷節(jié)能應(yīng)用。
本項目是國內(nèi)最大的儲能應(yīng)用項目,項目由浙江南都投資建設(shè),科工電子提供BMS。
▲ 無錫星洲160MWh儲能電站(商業(yè)化儲能)
▲ 無錫星洲160MWh儲能電站(商業(yè)化儲能)
儲能案例展示:
西藏尼瑪12MWh集裝箱儲能(BMS、集裝箱)
項目地址: 西藏尼瑪縣
儲能功率: 3MW、儲能容量: 12MWh;
儲能功能: 西藏?zé)o電區(qū)實現(xiàn)光儲發(fā)電、用電等應(yīng)用。
本項目是科工首個高原施工高原運行的大型集裝箱儲能項目,項目意義重大,給西藏?zé)o電地區(qū)居民送去了光明和溫暖。
▲ 西藏尼瑪12MWh集裝箱儲能(BMS、集裝箱)
責(zé)任編輯:仁德財
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