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姚高亮:银隆钛技术构建绿色储能生态圈

作者:中国储能网新闻中心  来源:中国储能网  发布时间:2017-10-17 16:22:15

中国储能网讯:10月12-13日,第五届储能技术在分布式能源与微电网中应用高层研讨会在深圳顺利召开,来自行业协会、科研院所、知名企业的代表超过300名嘉宾到场参会。会议由中国化学与物理电源行业协会、全国微电网与分布式电源并网标准化技术委员会联合主办。中国化学与物理电源行业协会储能应用分会、中国储能网承办。银隆新能源股份有限公司储能研究院院长姚高亮,在会上以“银隆钛技术构建绿色储能生态圈”为题做了精彩演讲。

演讲全文如下:

感谢协会给我这个机会和大家分享。我汇报四部分:一是根据目前开展的储能项目在实际过程中遇到的难题。二是针对这些难题银隆钛电池系统有什么特点,怎么解决这些难题。三是我们的应用案例。四是银隆集团公司的介绍。

储能技术应用随着这两年全球,尤其是中国不断普及,在整个环节的作用都逐渐清晰,不需要像原来那样继续介绍。目前主要的难题包括几大部分:1、电力电子方面中国积累了很多经验,有很多人才,PCS侧,其他监控侧,我们认为目前没有太大的技术难题,主要的储能推广难度还是在电池系统方面,电池系统方面的问题一是循环寿命短,不管是电控交通领域广义的储能还是电力储能,由于条件的苛刻,1-3年要更换一次,这是我们调研的实际数据。2、工作温度范围窄,因为储能地点是不确定的,从南到北,从赤道到极地,有的低温零下30度到40度,高温50度以上,尤其是在低温方面,0度以下很多电池是不能正常工作的。3、充放电倍率性能低,调频领域或者重要支撑领域,普通的电池倍率性放不出来,发挥1M的功率,要配备同等AH规模的电池,扩大容量,间接导致成本的增加。4、度电成本高,目前中国应用场景最多是做削峰填谷,最核心的就是计算度电成本。我这儿说的度电成本是指每充放电一次所产生的成本,而不是一直投资的成本,高于1元。不同地区峰谷电价差最高接近1元,导致目前储能系统推广难度大,经济账赚不回来等问题。

钛酸锂电池有什么特点?一是基于纳米级的钛酸锂负极材料的3D级架构,寿命长,单体循环寿命是3万次。从第一代电池出来,到现在还是在实验室测试。待会儿我会用更新的实验数据来说明。一直投资,理论计算可以使用30年,还要考虑和日历寿命结合,质保是20年,这是按照一天一次的充放电循环去质保的。二是耐宽温,存储温度是零下50到60度。三是安全,不燃不爆,和传统的锂离子电池比,它不存在吸锂,或者很少,内阻变化很小,非常安全。四是高倍率充放电。五是度电成本低,储能方面的经济账非常诱人。全生命周期测算,度电成本充放电一次2毛钱,峰谷电价差大于这个数字可以投资。所有系统最重要的是安全,安全没有保障,经济再好也不便于推广。这是针刺、挤压、切割、燃烧等测试情况下,没有起火。这是6分钟快速充放电速率,3万次循环寿命,安全性原理上、机理上揭示了天生没有SEI绝缘膜,和普通锂电池的对比。这是实测的3D温度性能范围。没有一款电池可以覆盖所有领域,每种电池都可以找到它的应用场景,它的能量密度比和磷酸铁锂比密度偏低,比通用的磷酸铁锂稍微多一点,比三元更低。我们要根据每个电池的优点去寻找它的特定应用场景。储能领域对空间和重量不高的,完全可以推广钛酸锂储能。我们可以发挥快充的优势,装几十度电,成本效,快充一个充电桩可以管10-15台车,可以解决特大型城市,尤其北京、上海、天津、广州、深圳这样的大城市在市中心建站难的问题。很多慢充的电池一个充电桩管2-3台车,我们管10-15台车,这样可以缓解市政对充电站基建的压力。我们的首都北京已经大范围批量推广,不管是银隆的电动车还是其他电动车都配置了钛酸锂电池。

PACK是非常重要的技术,经过前期的推广,不管是说探索还是野蛮式发展,很多车厂和电池厂都走过很多的弯路,很重要的原因是不注重PACK技术。PACK是综合学科的技术。电管理方面不讲,现在某个大型车厂要对1.5万辆大巴车召回,主要是PACK热管理不达标,导致电池一年就要换,上市公司已经决定召回,这是PACK没有做好的情况。热管理技术怎么做?首先是根据单体内阻、电压做热仿和热分布,每个单体各个点的温度分布,在这个基础上存储之后,我们和美国做的案例拿过来的,再到PACK之后的热仿真、热技术,在这个基础上做好你的热管理设计。传统的热管理在能保证温度范围内优先考虑成本和易实现程度和优先考虑风冷,发热量大,风冷解决不了,再考虑水冷。这是我们在PACK方面的技术积累。

电池管理系统,大家都讲一些基本功能,电压、温度、单体电压、绝缘检测的保护,过充过放保护,过温、过流、短路等保护,实际上电池管理系统对SOC估计,还有SOS,电池健康状况的估计,尤其是均衡的功能,我认为是至关重要的。尤其是国家现在提出来梯次利用的问题。刚才阳光的陈总讲了,新电池主动均衡未必能显示出效果,要同意这种观点,随着电池厂自动化不断普及,工艺水平是逐渐提高的,早期电池的一致性是很好的。这也是为什么这两年来新上储能的电池系统都用被动均衡,因为早期一致性非常好,要充满就充满,要放满就放满。环境不一致性客观存在,尤其是温度的差异,像储能系统实际测过,一个标准的电池柜在冬天情况下,最底层的电池和最高层的电池在5-8度的温度差异,温度的差异导致的不一致性客观存在,像双胞胎不可能存在相同的环境,随着电池使用寿命和时间不断推移,一致性一定显示出来。它主要包括内阻会有差异,电化学性能的差异导致容量发生差异,这个要采用均衡技术,不管是梯次利用还是后期电池系统使用的后期性能保证,均衡的根本目的,我认为保持一致性不是最终目的,而是保持电池系统尽可能多充电,尽可能多放电。比如我买5KWH、5度电的系统,我用3度电,单体电压3度电,你电压能保证我尽可能长时间使用,电池充电和放电最多是目的,不管是被动均衡还是主动均衡,策略必须围绕你最终的目的来制定软件策略。很多厂家追求表面的一致性,其实电池不一致性是客观存在的,均衡性不能解决电池的不一致性,不管是主动均衡还是被动均衡,被动均衡是说单体高了,在旁路给它开个电阻,避免电压快速升高。主动均衡是能量高、能量多、电压高的,瞬间通过电子电路把能量转移到低的上面去,最终目的是保证多充电、多放电。这是我们实测的情况,右边是我们实测的。可以看到主动制造不一致性和主动均衡之后,单体是35AH,制造不均衡是15AH,经过30个循环之后能量能够恢复到36AH左右,因为额定标称35,实际36,这是主动均衡实际的效果。梯次利用,中国大批量的电池主要是从动力电池退役下来的,把电池拆解下来再重新利用,代价算下来,制造费用已经远超过电池本身的费用。

数据管理和远程监控技术,这么大的电池,不管是电动交通领域还是储能领域,电动交通领域,好在2015年国家出台31960的标准,在我们的倡议下。2012年左右,远程技术就已经全部普及在车厂,储能系统,不管是和南澳合作863项目还是国内项目、国外项目,我们所有电池数据都进行有效监控。早期电池信息运作,研发的做均衡策略的反馈,不需要人员到现场。后来电控以及远程升级这些东西都已经打通了,通过海量数据发觉控制策略上的优化。这是我们的优势,在PACK热管理、电管理的基础上,加上BMS均衡,高精度测量的基础上,实现电池系统的高效率充放电。

应用案例,我们在国外的储能项目比国内做得多一些,第一个是和通用电器做的风电项目。AES,国内很多电池厂家和AES有合作,做调频,充分发挥钛酸锂电池的性能。维斯塔斯做的风电项目,也是我们标准集装箱储能整合风力发电。夏威夷电网项目,夏威夷是孤岛,有柴油发电和光伏发电,必须要储能。这是我们标准的集装箱,电池系统,BMS系统,消防系统,热管理系统,照明系统,整个系统有非常标准、非常成熟的工艺,便于我们大范围交付客户。这是咱们国内的,主要是以示范项目为主,有小部分商业应用的,是国网2MW风光储能项目。南网863计划,是深圳的项目,一期是磷酸铁锂,是全球第一个10KV的系统,这是全部串联的,没有并联的机组,亮点客服环流,在难忘内部获得科技进步一等奖。还有家庭储能和别墅储能,在石家庄和珠海的,我们自己开发的楼盘和上海电气配合做的生物发电厂调频储能项目。很多地方建站难,就是VEG,通过电网夜晚把电补到移动充电车上,然后用移动充电车来给汽车充电。军用储能,钛酸锂的性能好,在军用开发一些便携式充电设备,我们刚刚安装调试的高铁储能已经金属车辆,目前正在等高铁系统联调,还有港口RTG项目。

目前银隆在国内有8个基地,广东在珠海,河北有两个,石家庄和邯郸基地。天津基地,华东的是南京产业院,西北是兰州产业园,还有成都产业园,我们收购了洛阳一个做商用车,还有美国的奥钛产业基地,做基础和材料方面的研发。我们的超级工厂,新的厂房是全自动,目前有一个智能制造单位的示范名单,我们是全中国唯一一家集团两家企业同时入选,一个是电池材料的生产基地,还有电池的数字化车间的示范,通过自动化的高精度的设备保证电池的使用。我们在电动交通上发力从2014年开始,经过3年时间,我们目前在全国做到前五,储能方面也期待在不久的将来有很大的突破。

汇报到这儿,谢谢!

(本文根据第五届储能技术高层研讨会会议录音整理,未经本人审核,不足之处,请批评指正。)

关键字:银隆新能源 姚高亮 储能

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