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迈格瑞能黄慧金:一种电池梯次利用在储能应用的探索

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国储能网 发布时间:2019-05-22 浏览:
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中国储能网讯:4月24-26日,由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会主办的第九届中国国际储能大会在浙江省杭州市洲际酒店召开。在4月26日上午的“储能电站与技术应用(四)“专场,深圳迈格瑞能技术有限公司总经理黄慧金在会上分享了主题报告《一种电池梯次利用在储能应用的探索》,以下为演讲实录:

黄慧金:大家好!我来自深圳迈格瑞能技术有限公司。昨天在旁边的会场有好多专家和公司都介绍了梯次电池利用,这是一个现实问题,也是一个经济问题,讨论比较多,就说明现在的问题也比较多,都需要大家一起来讨论。我今天从应用的角度来说一下怎么做梯次电池利用,在储能中的应用。

分成四个部分:市场与政策、梯次利用方案、梯次利用案例、公司产品简介。

第一部分,市场与政策。

动力电池的梯次利用,因为是来自于车的嘛,中国的电动汽车发展的很迅速,2016年在中国的产量达到了50万辆,在2017年达到75万辆,2018年超过了100万辆,应该在120万辆左右,2019年可能会超过150多万,应该会到170万左右,这个量已经很庞大了,在全世界处于前列了。

一般车的电池用到5年—8年左右,用的公交车、出租车可能更快一点,平均在5、6年,电池就要从车里退役下来,退役下来之后怎么用需要去了解。

从这个量来看,在2020年差不多就有20个GWh,到了2023年将近60个GWh,到2025年将近会有100个GWh,这个量是非常巨大的。

像我们小时候一样,电池不能随便乱丢,要放在一个特定的盒子里,其实也是一样的。那还是小电池,动力车的电池下来了是海量的,所以从国家的侧面,自上而下的以及社会层面、公司层面,对电池不能随便丢弃的这种事情是达成了共识的,我们这个社会都已经到质量发展了,环境也是非常重要的,不能电池污染我们的水、污染我们的空气、污染我们的土壤。

国务院2017年1月3日发布《生产者责任延伸制度推行方案》,2018年7月23日发布《关于组织开展新能源汽车动力蓄电池回收利用试点工作的通知》,自上而下的,从国家、从社会以及从公司的各个层面都得到了空前的控制。

第二部分,梯次利用方案。

电池要进行回收主要的驱动于来自于两个方向:

第一个,是环保型的要求,这是社会属性的,这是刚需的要求,不能污染我们的水,不能污染我们的土壤,这是社会属性的。第二个,回收能够有经济性,有利可图,在社会上形成一个正的循环,更有利于整个电池的回收。经济性的角度,现在体现在两个方向,一是材料再生价值的回收,另外是残余价值的挖掘,就是我们现在讲的梯次利用。

简单讲一下,这是材料再回收的几种方法,现在市面上也有的,一个是干法的、一个是湿法的。干法的就是把电池机械性的粉碎了,把有用的金属成份提炼出来。湿法就是用酸碱溶液为媒介,金属离子从电极材料里面转移到溶液里面,经过离子的交换、沉淀、吸收等方式把金属以盐的氧化物的形式提取出来。生物质的方式,就是用生物的方法把金属从电极里面分离回收起来。

第二个,电池的能量价值再应用的方式。现在比较流行的,运用比较多的就是电芯的拆解重组,都会经过这么几个步骤,把一个车的Pack、一个大电池包拆了,拆到电芯,把电芯进行重新测量的标定,对电芯重新分组分容,配新的PCS,做成新的Pack,用通信备电、低速车、储能电站。

电芯级的拆解,总体来讲工序还是蛮复杂的,工作量比较大、成本比较高,要用新的BMS,成本也比较高,电芯的参数不一致,在大规模的储能应用上也比较难。现在新的锂电池价格下降的速度很快,所以梯次电池的成本价格也会下的很快,从梯次利用的成本来看主要来自于拿货的电池的成本以及后续加工的成本,从后续的趋势来看,梯次电池拿货的成本会越来越低,最终可能零成本,当然这样后面再次加工的成本就会占更大的比例。拆解的步骤分这么多种,所以加工的比例未来比重会变得越来越大。

我们现在根据这种情况,以这么一个想法现在也在实施。这种电芯重组的拆解测量重新存储的这种方式,能不能直接先整包利用,电池的整包利用这种新的梯次利用的方式,在去年下半年开始在行业上应用起来了,这么做的好处就是,整包电池的能量残值是直接利用的,简单高效,工序简单,成本比较低,用了原来的BMS,成本比较低。另外一个问题,一个整包电池,这个包、那个包的参数差异也比较大,我怎么大容量的把用起来呢,这是摆在大家面前的一个问题。

我们根据这种情况做了一个能量控制器,这个能量控制器就是把梯次电池包作为一个独立的单元,配上迈格瑞能的能源控制器,就是中小功率储能的变流器,形成一个基本的储能单元,再加多个储能单元在交流侧进行并联构成中大型的储能系统。就是用一个电池包或者一两个电池包独立的接上中小功率的PCS,中小功率的PCS后端再进行并联,这样整个电池前端比较小的功率容量进行了隔离,这样对整个后续的,对整个应用来讲,一致性就能做到更好。

两种应用模式:第一种,梯次电池包,经过迈格瑞能在能量控制器,若干个能量控制器,十个、几十个能量控制器,在交流侧并联、在交流侧并网。另外一种模式,梯次电池电池包经过DC/DC的变换器,在48V的直流侧48V母线上进行应用。这种应用不管是直流侧的还是交流侧的应用,可以兼容不同的成色的电池,这个电池剩余容量80%,那个电池剩余容量70%、60%,都可以在我的项目上进行使用。可以兼容不同批次的电池,相差几年、相差一年、相差两年的电池拿来,都可以直接在这个项目上进行应用。不同型号的电池、不同厂家的电池,都可以在我的项目上使用。对现实意义来讲是非常巨大的,因为梯次电池来源最大的复杂性就在于它的来源非常不确定性,成色不同、批次不同、型号不同,厂家不同,应用这种方案就可以解决这些问题。

介绍一下我们迈格瑞能能量控制器。

第一种,5千瓦的单向交流的PCS。直流电压是125V—550V,基本上是乘用车300V左右的电压范围,也就是一个电池组直接接在PCS的电池端,交流端就是220V并网,全不联起来,交流并联起来就可以使用了。一般来讲,一个电池包是20多度电,二三十度电,这样一个5千瓦的PCS,差不多0.2C左右的一个充放电的容量,对电池来讲也是非常安全合适的。第二,也是一个PCS再加上一个光伏控制器的这种功能。为什么加光伏控制器呢?特别是一些通信基站,5G上来之后,所需要的配电容量会增加很多,但是有好多基站配电的容量是没有那么容易增加上来的,所以配上光伏,就地取电,满足通信基站扩容的需求。

第三种,5千瓦的双向DC/DC,前面简单介绍了一下,在48V母线上进行储能的场景,用这种双向的DC/DC就可以了,直流的电压是125V—550V,适合于单组电池直接应用的。

第三种,10千瓦的400V的PCS,这个是适合于比较大的电池包,比如大型的物流车、大型的公交车,它的度电会在50度、80度,这种电池包我们就用这种10千瓦的PCS,差不多充放电的倍率也是0.2C左右吧。它的电池范围370—800,比较适合这种大巴车下来的电池包和电压范围,交流是三相400V,三相并网了。

第三部分,梯次利用的案件。

合众汽车整包电池削峰填谷的示范项目,这个项目的作用就是做削峰填谷的,整个电池包有30个,每个电池包有30个千瓦时,我们这个应用是一个电池包用5千瓦的PCS,差不多是1兆瓦时左右的系统,也用的是集装箱一体化的方案,充放电的倍率0.2C左右。这是一个项目实际的开顶图,集装箱的一端放的是整包电池,经过隔断另外一端就是PCS,以及相应的EMS跟消防的。另外一个项目就是铁塔公司基站上的应用,这个也是削峰填谷的,但是增加了其他两个功能,另外一个是备电,第三个就是着重的基站设备增容的事情,也是用整包的电池,并在交流220V的电网上,这个项目是增加了光伏的,也就是说是在基站上进行容量的扩容使用,增加了光伏,我们这个PCS增加了光伏控制器的功能模块。第三个应用,还是铁塔的,48V的母线上进行应用的,电池组还是整包电池,用了双向DC/DC的控制器在48V母线的应用。

第四部分,公司简介。

深圳迈格瑞能技术有限公司,主要是专注于新能源以及储能行业的研发、生产、销售的技术性公司,我们主要以PCS为核心,在这个产业链进行上下连接。我们是技术性的企业,在实验室上的投入是非常大的,有CNAS的国家实验室、UL目击实验室、TUV的目击实验室、环境的实验室、EMC的实验室。

(PPT)这是我们公司产品的族谱,第一列就是Hybrid逆变器,前面讲的能量控制器,5K的Hybrid的衍生,10K的Hybrid的衍生,除了这个之外我们公司做了工频的储能PCS,光储一体化,还有模块化的PCS,直流变换器,以及相应的集装箱式的储能变流器和储能系统。

这是大功率的产品、储能的系统以及我们的监控的云平台。这是我们产品的解决方案,这是家庭户用的光储解决方案,这是工商业应用的削峰填谷以及变压器需量管理的解决方案,以及结合新能源风电的平滑输出、提高电能质量的解决方案,跟火电联合调频的解决方案,以及跟光伏电站的解决方案。电网侧的、微电网的。上面是并网型的微电网,下面是完全独立的微电网,离网的方案,以及光储充的,中功率和小功率的离网解决方案,电池梯次利用的解决方案。

我的介绍就到这里。谢谢大家!

(本文根据演讲录音整理,未经演讲人本人审核)

关键字:储能大会

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