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  • 把握人类低碳减排最后的窗口期,ADI赋能智能化储能应用

    把握人类低碳减排最后的窗口期,ADI赋能智能化储能应用

    近期对于碳中和碳达峰的话题不绝于耳,上至国家机构、下至到行业展会,乃至B站视频UP主都在进行相关的分享。自巴黎协定以来,全球都在逐步推进,但从今年开始大众也开始真正意识到碳排放对于人类命运的关键意义,我国也在十四五上将能源结构转型和绿色经济发展作为重要工作目标。近日,ADI也在地球日这一天专门召开了“科技储能· 助力碳中和”为主题的ADI世界地球日媒体活动,分享了ADI自己内部的减排计划和为客户最新推出的储能解决方案。 把握人类最后的窗口期 为了人类的共同未来,世界各国已经初步达成了统一,即《巴黎协定》。《巴黎协定》的长期目标是将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在2摄氏度以内,并努力将温度上升幅度限制在1.5摄氏度以内。这里的温度并不仅仅是我们的一种身体感受,更是全球气候变化的一个重要指标。如果全球温度继续增高,两极冰川融化将会加速,海平面的上升速度也将加快,同时全球气候的变化给人类带来的压力也将继续引发诸多包括精神健康等问题。 既然从2015年开始就已经有了巴黎协定,但为什么碳排放的问题,在2020年底到2021年开始被抛在社会的层面上受到大众的热烈讨论?据ADI市场传播及公共事务总监严峥分享,因为我们现在仍可以把握最后一个机会。如果今后的十年内各国不采取比较激进的措施,将温度提升控制在1.5~2度之间,那么全人类将会错失最后一个窗口期,全球将有可能迎来更为严酷的毁灭性气候灾害。 半导体业减排模范:ADI双碳目标和策略 作为一家领先的半导体公司,ADI对于碳排放这一关键问题的洞察从十年前就已经开始了,并且目前ADI也已经给出了自己的碳排放时间表:承诺2030年实现碳中和,2050年实现净零排放。在提出这一目标的同期,ADI也立马行动,加入了联合国契约组织,和全球1.2万个领先公司一起来倡议如何实现、衡量和管理自己的碳排放时间表目标。去年12月,ADI也与专业的咨询顾问公司EcoAct宣布合作,后者将从专业的角度来帮助ADI来管理和改善二氧化碳排放。 对于碳排放的问题,企业并不能简单地将其理解为一个公关问题,多砸钱和提出空头目标,更重要地是根据自身的生产结构,制定出切实可行的计划,ADI在这一方面给半导体企业做出了表率。据严峥分享,ADI的碳排放主要来自三类:第一类来自ADI自己生产线排放。ADI对于这个数据的记录从10年前就已经开始,全球成产线的排放状况ADI都了然于心。第二类来自工厂中的用电,ADI已经持续地,并将会继续主动去购买可再生能源产生的电量,并扩大可再生电量占总电量消耗的比例。第三类来自第三方提供的服务,包括例如:货运、差旅等。在使用第三方服务时产生的碳排放。 “其实第一类和第二类排放,ADI过去一直都有一定的流程进行管理,所以ADI可以在2019年就率先提出2025年的目标。“严峥分享到,“现在我们面临一个比较大的挑战就是第三类,如何处理是一个比较复杂的话题。因为绿色环保最缺的可能就是大家的意识以及员工的参与,公司花钱去买清洁能源执行起来比较简单,但是要让全部员工更加合理地安排出差或者其它的活动,就需要全员参与,因此针对员工绿色意识的培养和激励也是目前ADI在双碳计划中考虑的一个要点。” BMS芯片是智慧储能系统的大脑 行业普遍观点认为,2021年将会是储能系统应用爆发的前夕。社会能源结构的变革,将会引爆绿色能源这一巨大市场。据ADI中国产品事业部市场与应用经理王星炜分享,当前行业中有“绿色能源云端”的概念,覆盖能源的生产、传输和利用的全过程,具体应用面包括可再生能源、负载端、智能电网和储能系统。可再生能源的产生有着不均匀的一个特点,例如太阳能只能在白天产生,风能只能在有风的时候产生;而用户端的用电量是持续在消耗和变化的。因此在产生和消耗中间,需要一个智能的储能系统来起到“削峰填谷”的作用,保证整个电网能源利用效率达到更高的水平。 在智能电网的储能系统应用中,ADI的芯片在做个关键应用节点上扮演着智慧大脑的角色。因为ADI提供的电源管理芯片等产品,具有高精度、高可靠性和智能的预测的功能。如上图所示,工业、用户侧(电动汽车、住宅)、电网和发电厂和输配电侧,都有智能储能系统存在。据王星炜分享,在ESS应用中,从发电侧到输配电侧都会有储能系统的大量配套,使得整个电网的使用效率和稳定性得到了更好的提升。“可以说ADI芯片就是储能系统的大脑,通过相应的高精度的传感知道电池的状态,更好地去提供可预测性的诊断效果,能够让整个系统更加稳定。”“为什么这一点非常重要?诸如风场和发电厂、光伏的发电厂都在很偏远的地方,必须要有预测性的诊断才能更好地维护可再生能源产生的过程。” 绿色能源变革推动的另一个非常大的市场是新能源汽车,这里面需要大量ESS系统的参与。新能源汽车的充电桩通常功率较高,需要ESS来实现快速高效率的能源转换,而且快充对于电网的压力较大 ,通过ESS可以调整和减小这一压力。此外,电动汽车的电池在报废之后,扔具有很大的利用价值,通过重新回收和标定后,还可以继续配给到ESS系统中发挥剩余价值,提高和延长电池的寿命,提升电池的电量整体利用率,对于双碳目标的达成也是非常重要的一环。 更高精度测量实现更大电量拓展 中国在双碳承诺方面,走的比较快。中国的绿色能源将会在未来十年内迎来巨大市场机遇。储能系统BMS芯片也是ADI中国产品事业部最近成立以来,发布的首款重磅产品。这是一款18通道3毫伏精度的BMS电池管理芯片,同时ADI也提供了配套的BMS评估平台,是一套完整的解决方案。此外据王星炜透露,该平台还将推出符合SIL2功能安全标准的版本,满足需要工业安全等级的客户应用案例。 ADI的BMS芯片是从芯片的级别对电池的关键参数实现持续不间断的实施监控,更高的芯片测量精度可以给电池带来更高的电量提升。据王星炜介绍,ADI的芯片的测量精度要高于传统芯片,因此在对于电池的放电最低电量和充电的最高电量可以有更精确的测量,这样就提升同一电池的可用电量范围,特别是储能系统当中普遍使用的电池化学材料磷酸铁锂,对整个电池测量精度的要求会比其它电池化学材料的要求更高。据ADI与跟行业头部客户的统计来看,采用ADI的方案差可以提升约10%-15%的电池可用电量,同样的电池可以达到更高的可用电量,从而让整个系统能源利用效率效率更高。 ### 把握减排的最后一个窗口期,已经全人类是刻不容缓的重大举措。而ADI作为半导体行业在双碳目标上的标兵,已经从对内的自身优化和对外的客户方案支持上给出了很好的示范。节能减排,芯片将提供必要的技术手段;另一方面,需要我们所有人一起做出努力,每一天每一刻。

    时间:2021-04-26 关键词: 碳达峰 碳中和 ADI BMS 储能系统

  • 你知道集装箱储能系统有哪些特点吗?

    你知道集装箱储能系统有哪些特点吗?

    什么是集装箱储能系统?在生活中,你可能接触过各种各样的电子产品,那么你可能并不知道它的一些组成部分,比如它可能含有的集装箱储能系统,那么接下来让小编带领大家一起学习集装箱储能系统。 我们都知道太阳能是可再生能源,自地球上生命诞生以来,就主要以太阳提供的热辐射能生存,而自古人类也懂得以阳光晒干物件,并作为制作食物的方法,如制盐和晒咸鱼等。在化石燃料日趋减少的情况下,太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分,并不断得到发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式,太阳能发电是一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能也包括地球上的风能、化学能、水能等。 目前,我国大型地面电站占据光伏装机总量的 80%以上,但近年来,我国政策在鼓励建设光伏电站的同时,积极促进光伏应用不断向其他产业渗透,光伏发电的应用模式因此开始多样化。我国太阳能资源丰富,十分适合发展光伏发电。2002年“送电到乡工程”揭开了我国分布式光伏发电的序幕。2009年我国开始实施太阳能光电建筑应用示范项目和金太阳示范工程,明确为光伏发电系统提供补助,我国光伏发电市场进入规模化发展阶段。 现阶段,我国光伏电站开发呈现与农业、 养殖业、矿业、生态治理相融合的多元化发展趋势,开辟了各种与光伏行业结合应用的新模式。光伏水泵、光伏路灯、光伏树及光伏消费品等光伏应用产品型态逐步多样化。 太阳能利用主要有光伏发电和光热发电两种形式,其中光伏发电相对比较成熟,近几年光伏市场装机量保持着稳定的增长态势。光伏发电以太阳能电池技术为核心,目前太阳能电池从技术上主要分为3类:以晶硅电池为代表的第1代太阳能电池,以硅基薄膜、CdTe、CIGS电池等为代表的第2代薄膜电池和以GaAs叠层电池为代表的第3代太阳能电池。光伏市场主要是以第1代和第2代电池为主。 能源是人类赖以生存和发展的物质基础,同时也推动着人类文明的发展。随着常规能源日渐减少,新能源逐渐被人们所熟知,储能行业发展也进入了快车道。 储能是智能电网、可再生能源高占比能源系统、能源互联网的重要组成部分和关键支撑技术。随着各国政府对储能产业的相关支持政策陆续出台,储能市场投资规模不断加大,产业链布局不断完善,商业模式日趋多元,应用场景加速延伸。在国内,系列政策的出台加速为储能产业大发展蓄势,行业到了爆发的临界点,储能的春天正在到来。 锂电集装箱储能特点,集装箱储能锂电池结构设计。集装箱储能装置集成磷酸铁锂电池组、电池管理系统、储能机柜、通讯监控等于1个标准的单元,由于具备现场布置快速,生产标准化程度高等特点,集装箱式储能锂电池结构会被广泛运用。 储能是指通过介质或设备把能量存储起来,在需要时再释放出来的过程。目前发展较为成熟的能源存储技术可分为三大类:电化学储能、机械储能、电磁储能。本文研究的锂离子电池集装箱储能系统是电化学储能技术中的一种。锂离子电池的工作原理是:充电时Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时整个过程逆转。通过以上循环原理以实现能源的存储与释放,而在能量转换的过程中伴随着电能的消耗,如何减少储能过程中能量的消耗成为大规模应用与推广储能系统的主要难题之一。 集装箱储能总量非常大,是能源互联网和智能电网以及未来电力改革有力的支撑,也是基础。集装箱储能装置集成磷酸铁锂电池组、电池管理系统、储能机柜、通讯监控等于1个标准的单元,该标准单元拥有独立的供电系统、温度控制系统、隔热系统、阻燃系统、火灾报警系统、安全逃生系统、应急系统、消防系统等自动控制和安全保障系统。 锂电集装箱式储能系统,集成了锂电池系统、电池管理系统、热管理系统、电气配电系统、消防系统等核心设备,具有高安全性、高可靠性的核心优势。电池系统采用平台化设计支持高能量密度和高灵活配置。 相信通过阅读上面的内容,大家对集装箱储能系统有了初步的了解,同时也希望大家在学习过程中,做好总结,这样才能不断提升自己的设计水平。

    时间:2020-12-18 关键词: 电能 集装箱 储能系统

  • 光伏发电中的光伏逆变器和储能系统解析

    光伏发电中的光伏逆变器和储能系统解析

    随着全球多样化的发展,我们的生活也在不断变化着,包括我们接触的各种各样的电子产品,那么你一定不知道这些产品的一些组成,比如光伏逆变器+储能系统。 随着传统的不可再生能源的逐渐枯竭,人类没有坐以待毙,而是全力寻找解决方法。于是,新能源的探索和利用成为世界科学一大热点。太阳能、风能、水能等清洁的可再生能源的开发获得了各国重视。在我国,相比于其他新能源,太阳能具有可用范围广等独特的优势。光伏逆变器就是利用太阳能的产品之一。 光伏储能系统是将光伏发电系统与储能电池系统相结合,主要在电网工作应用中起到“负荷调节、存储电量、配合新能源接入、弥补线损、功率补偿、提高电能质量、孤网运行、削峰填谷”等作用应用。 无论是逆变器产品还是储能系统,其创新周期已经赶上了电子产品的更新换代,因此当很多实证取得的经验需要用于改进产品时往往发现原来的型号已经不再生产,老产品的经验只能用在新型号或新产品上。 首先,光伏逆变器是光伏发电站的核心发电组件,地位可谓是不可替代的。这也决定了,只要太阳能发电市场存在,光伏逆变器的市场就不会消亡。而现如今太阳能作为优点突出的新能源,未来应用范围之广可想而知。由此可见,逆变器发展前景光明,市场广阔。 为此,作为德国“能源转型创新”计划的一部分,联邦经济部特别斥资,委托Fraunhofer弗劳恩霍夫材料与系统微结构研究所IMWS开发一种能有效预测光伏逆变器和存储系统的可靠性和使用寿命的评估方法。新设立的研究项目旨在缩小有关光伏系统中材料和部件的性能实证与认识之间的差距。研究人员希望通过对逆变器故障进行现场数据分析,并在部件级别分析可能的老化机制,同时通过评估来优化有关加速老化的测试和测量程序。 储能电站(系统)主要配合光伏并网发电应用,因此,整个系统是包括光伏组件阵列、光伏控制器、电池组、电池管理系统(BMS)、逆变器以及相应的储能电站联合控制调度系统等在内的发电系统。大容量电池储能系统在电力系统中的应用已有20多年的历史,早期主要用于孤立电网的调频、热备用、调压和备.太阳能电池板吸收太阳光,产生直流电,经过储能逆变器逆变为市电优先供给家庭负载,再供给蓄电池,充满电后多余电能并入国家电网产生收益,也可根据当地峰谷电差时间设置削峰填谷产生收益。储能技术是构建能源互联网,促进能源新业态发展的核心基础,未来三大新兴产业——新能源并网、智能电网、电动汽车的发展瓶颈都指向储能技术,市场潜力巨大。随着分布式光伏531到来,光伏平价上网是一种必然现象,实现光伏的平价上网,而补贴的减退最直接影响的就是度电成本加大,收益下降,光伏储能的出现就是要最大化光伏系统的收益。随着新型低成本产品不断涌现,以及电力公司开始应用分时计价与需量电费费率结构, 太阳能光伏+储能系统的整体经济性在不断提高。 以上就是光伏逆变器+储能系统概况,在研究设计过程中,一定会有这样或着那样的问题,这就需要我们的科研工作者在设计过程中不断总结经验,这样才能促进产品的不断革新。

    时间:2020-12-12 关键词: 光伏 逆变器 储能系统

  • 你知道储能系统对于稳定电网的作用吗?

    你知道储能系统对于稳定电网的作用吗?

    太阳的光线出现在生活中的每一个地方,人们的生活已经离不开太阳,太阳能不仅为植物生长提供光源,而且也能为人类提供能源,现在的光伏发电就是很大程度上利用了太阳能。行业专家指出,电网的稳定性对于防止电力中断是至关重要的因素,而提供安全可靠的电力是当务之急。英国的电网在大多数情况下是可靠的。但是,为了防止英国去年发生的大停电事故并保护电力系统,英国主要的电网运营商National Grid公司现在正在研究采用储能技术减少类似的事件发生。 发生电力中断的原因有很多,其中最可能的原因之一是电网频率出现系统性故障,部分原因是“系统惯性”不足。虽然惯性和频率是理解电网运营的关键,也是理解如何使可再生能源成为基本负荷功率的关键,但在了解任何电力中断事件时,惯性和频率往往成为被忽视和误解的术语。而了解电网如何工作以决定英国向可再生能源转型时需要采取哪些措施至关重要。 首先,几乎所有传统能源发电设施都遵循相同的原理:燃烧某种燃料(煤、天然气、石油)使水沸腾并产生蒸汽,然后对其加压并驱动涡轮机旋转,旋转的涡轮机带动发电机,发电机产生电能提供给电网。这就是系统性惯性发挥作用的地方。惯性是物体抵抗运动和方向变化的一种趋向,例如旋转的涡轮机一旦运转就很难停下来,它具有很高的惯性。电气惯性的工作原理与其基本相同,它能抵抗由需求变化引起的电网中断。由于旋转涡轮机很难停止,因此其产生的能量相对稳定。 英国电网在2019年8月9日发生电网频率下降事故 电网频率使事情变得更加复杂 电网频率是交流电每秒改变方向的次数。稳定一致的频率对电网运营很重要,因为它可以防止对其电力基础设施造成损害。事实证明,频率与耦合到电网的旋转涡轮机的速度成正比,这是“同步惯性”术语的来源。所有向电网供电的涡轮机都是同步的或以相同的速度旋转(标准旋转速度为每分钟3,000转),从而以相同的频率发电。 在英国,电网以50赫兹(Hz)的频率运行,偏差小至1%可能会导致系统性基础设施损坏。例如,如果两个发电厂同时或连续发生输电中断,则可能导致电网频率大幅下降。为了防止损坏,则必须减少对电网的能源需求,这意味着断开其中的一部分电网负载,并导致不可避免的电力中断。 这就引出了一个重要的问题:如何防止这种情况发生?这个问题有两个答案:第一个可能是构建可靠基础设施解决方案,因为无论发电厂有多可靠,如果没有可靠的电力基础设施,电网都可能随时停电。第二个是增加电网的惯性,因此允许更大的灵活性来保持一致的频率。 使电网更易于维护 21世纪的电网应该更加更可靠,但事实并非如此,因为可再生能源发电量的增加对对电网惯性产生了不利影响。据媒体报道,英国2019年的电力供应40%来自可再生能源,特别是风力发电场和太阳能发电场。可再生能源发电设施以“异步”方式发电,这意味着没有与传统化石燃料发电设施的现有涡轮发电机保持同步,因此也就没有惯性。 回到增加电网惯性的解决方案,从而使电网频率更易于维护,需要采用可再生能源来使电网具有同步惯性。风力发电场、太阳能发电场和锂离子电池储能系统需要稳定的电力系统才能正常运行。英国National Grid公司对此十分了解,因此在过去的一年中,该公司已投资1.8亿英镑(2.2544亿美元)来确保此类技术的安全。 液态空气储能厂商(LAES)Highview Power公司已开发了一种低温储能系统,该系统将同时提高电网的弹性和可再生能源的部署量。 CRYOBatteryTM是一个长时低温储能系统,它使可再生能源发电与电网保持同步,每个储能系统都可保持长达24小时的电网同步,从而改善了电网的运营状况和稳定性。而采用可再生能源发电设施和电网规模储能系统,可以减少威胁电网的频率振荡,从而减少停电事件。相信再过几年到几十年,当人类利用太阳能的技术很成熟的时候,这样就有了无穷尽的能源供给社会的使用,再当下就需要研究者更加努力研究新技术。

    时间:2020-08-22 关键词: 储能技术 储能 储能系统

  • 储能系统助推电动汽车快速充电基础设施建设

    储能系统助推电动汽车快速充电基础设施建设

    摘要 电动汽车(EV)将获得越来越多的市场份额,最终取代内燃机汽车。直流快速充电站将取代或整合加油站。太阳能、风能等可再生能源将为它们提供动力。人们将希望能在不到15分钟的时间内为电动汽车充满电,他们不愿排队等候唯一的充电桩。 考虑到有多个充电桩,电网需要提供的局部充电峰值功率超过1MW。电网可能在多个点上崩溃,或者需要投入巨额资金,改善输电线路和集中式发电厂,大幅提高基本负荷。但是,这种负荷是脉冲性的,必须与太阳能、风能等可再生能源产生的间歇性能量整合起来。 储能系统可以简单而优雅地解决这个问题。我们使用汽油、天然气等燃料来存储能量,并在需要时(如在为汽车加油时)再次利用。同理,我们可以利用电子和化学方法将电能存储在电池中。然后,可以利用此能量增加电动汽车充电量,通过调节功率峰值,保持电网稳定,或是在停电的情况下提供电源。 汽车市场已开始发生转变。2020年将售出近300万辆电动汽车,汽车总销量超过8000万辆。尽管300万辆看起来属于小众市场,但预测显示,电动汽车的销量将迅猛增长,2025年达到1000万 辆,2040年将超过5000万辆,届时的汽车总销量为1亿辆。这意味着,到2040年,售出的车辆中有50%是全电动汽车。对所有这些汽车来说,在家里时,要使用简单的壁挂式充电桩,如果是装有太阳能发电系统和储能电池的家庭,则使用几千瓦的直流充电器,通宵慢速充电;上街时,则通过充电桩快速充电,或者在未来的加油站超快地充电。 我们看到,在电动汽车市场快速崛起的同时,可再生能源发电市场(最近经历了太阳能光伏(PV)系统蓬勃发展的几年)仍保持着良好的增长势头,这与过去10年太阳能系统价格下降约80%和 强有力的脱碳举措是分不开的。今天,太阳能仅占全球发电量的5%以下,到2050年预计将占全球发电量的三分之一(33%)以上。 在未来用电负荷呈现间歇性特点的背景下,要充电的电动汽车以及太阳能、风能等间歇性能源将面临一些挑战,比如如何以电网为中心,将能源生态系统里的这些新兴参与者整合起来。电动汽车等间歇性负荷需求要求提高输电线路规格,满足更高功率峰值需求。 太阳能发电将改变集中式发电厂的运作方式,确保电网不过载;人们将会要求更便捷的供电方式,他们家里的自用电将越来越多地由住宅太阳能发电系统提供。 为了使所有实体顺利合作并从可再生能源和零排放电动汽车受益,储能系统必须参与其中,确保我们可以存储和重用需求低时产生的电能(例如,晚上使用中午产生的太阳能),利用多余的能量来平衡电网负荷。 储能系统(ESS)相当于电能领域的油罐或煤炭仓库,可以用于住宅和工业规模的多种应用当中。在住宅应用中,很容易将光伏逆变器接入蓄电池,在家存储和使用能量,或者用太阳白天产生的能量在晚上为汽车充电。在工业或公用事业规模的应用(如并网服务)中,储能系统可用于不同目的:从调节光伏和风能到能源套利,从后备支持到黑启动(消除柴油发电机),最重要的是从总成本角度考虑,可以延缓投资。在后一种情况下,可以利用储能系统满足电网节点峰值负荷需求,确保无需付出高昂成本、升级现有输电线路。另一个相关应用案例是离网设施,此时,储能系统使微电网或岛屿电能能自给自足。 图1. 可再生能源、储能系统和电动汽车充电基础设施的整合 考虑到所有可能应用,储能系统市场2045年之前将突破1000 GW发电量/2000 GWh产能的阈值,相比今天的10 GW发电量/20 GWh产能,可谓迅猛增长。 本文将重点讨论面向电动汽车充电基础设施的储能系统。 私人和公用交流充电基础设施虽然简单,但功率有限。1级交流充电器的工作电压为120 V,最大输出功率为2 kW。2级交流充电器的工作电压和最大输出功率分别可达240 V和20 kW。在两种情况下,车载充电器都要求将交流电转换为直流电。壁挂式交流充电桩与其说是充电器,不如说是计量和保护装置。由于成本、尺寸和重量的限制,汽车车载充电器的额定功率始终低于20 kW。 另一方面,直流充电允许以更高的功率对电动汽车充电:3级充电器的最高额定直流电压和额定功率分别为450 V和150 kW,最新的超级充电器(相当于4级)则可超过800 V和350 kW。出于安全原因,在输出接头插入车辆时,电压上限设为1000V直流。使用直流充电器时,能量转换是在充电桩中进行的,直流功率输出将充电桩与汽车电池直接连接起来。这就消除了车载充电器的必要性,同时还有减少占用空间、减轻重量的诸多好处。然而,在此过渡阶段,电动汽车充电基础设施仍然高度分散,且因国家/地区而异,电动汽车大都会使用一台11kW的小型车载充电器,使用户能在需要时通过交流电源插座充电。 提升充电功率需要增加工作电压,确保电流保持在电缆尺寸和成本的合理范围内,这意味着必须正确设计安装充电站的微电网或子电网并确定其规格。 我们不妨设想一款未来(2030年)的充电站,其中的燃料由电子组成,用称为输电线路的管道提供燃料,并通过变压器接入中压(MV)电网。目前,燃料存储在地下的巨大油罐中,定期通过 油罐车运到加油站。虽然始终通过电网提供新燃料(电子)似乎是一种简单的解决方案,没什么问题,但我们可以看到,如果我们想让驾驶员能够在不到15分钟的时间里为电动汽车充满电,那么这种简单的方法是无法持续的。 充电站有五个直流充电桩,每个充电桩最大可以输出500 kW的峰值功率。在最糟糕的情况下,五个充电桩同时为完全耗尽的电池充电,充电站必须考虑这一点。为了简化计算,我们现在假设功率变换级和电池充电路径中的损耗为零。在本文的后面,我们将看到即使整个电源链中的功率损耗很小,正常的设计也会被影响。 我们假设有五台电动汽车,每台均配备75 kWh的电池(当今上市的全电动汽车配备的电池容量为30 kWh至120 kWh),需要从10%的电量(SOC)充电至80%: 这意味着需要在15分钟内将262.5 kWh的电能从电网转移到电动汽车上: 电网必须连续15分钟向这些电动汽车提供略多于1 MW的电能。锂电池的充电过程要求恒定电流、恒定电压充电曲线,使电池充满80%所需功率大于充满最后20%所需功率。在我们的示例中, 假设以最大功率充至80%即停止充电。 充电站所在的电网(最好为子电网)必须间歇性地维持大于1MW的峰值。必须实施非常高效、高度复杂的有功功率因数校正(PFC)级,确保电网保持高效,不影响频率,也不造成不稳定。这也意味着必须安装非常昂贵的变压器,将低压充电站接入中压电网,确保将电能从电厂输送到充电站的输电线路在规格上能满足峰值功率需求。如果在充电站充电既有汽车,也有卡车和公交车,则所需功率会更高。 最简单、最经济的解决方案是使用太阳能、风能等可再生能源在当地生产的电能,而不是安装新的输电线路和大型变压器。这样用户就可以直连有多余电能的充电站,而不是完全依靠电网。实际上,可以在充电站或连接充电站的子电网附近安装100 kW至500 kW的太阳能光伏(PV)电站。 虽然光伏电源可以提供500 kW的电能,将对电网的功率需求降至500kW,但光伏电源具有间歇性的特点,并非总是存在。这就给电网带来了不稳定问题,使电动汽车驾驶员只能在阳光明媚时以最快的速度为车充电。这并非用户所需,也是不可持续的。 在电力电子的这张拼图中缺少了储能系统。就像当今加油站的地下油罐一样,可以把储能系统视为大型电池,它能将来自可再生能源的电能存储起来并输送至电网、充电桩或回充至电网。储能装置的首要特征是双向性,处于电网的低压端。这种新装置的设计目标是,直流总线电压为1500V,连接可再生能源、电动汽车充电桩和储能系统电池。还要适当确定储能系统规格,确保峰值功率和电能容量之间的比率符合具体装置的优化要求。该比率在很大程度上取决于通过太阳能、风能或其他能源在本地产生的电量、充电桩的数量、接入子电网的其他负荷以及功率变换系统的效率。 图2. 未来电动汽车充电站的功率变换 在此计算中,储能系统的容量应在500 kWh至2.5 MWh之间,峰值功率容量最高为2 MW。 我们上面确定了充电站的关键组件(电源、负荷、能量缓冲),接下来我们要分析四个功率变换系统,它们形成了充电站中的能量路径。 四个功率变换系统均基于主直流母线,额定直流电压为1000V至1500V。所需功率越高,直流母线电压就越高。1500V直流代表着当今以及未来20年的行业标准。虽然有可能提出更高的电压要求,但这会使安全法规、功率组件和系统设计变得更加复杂,使现有技术变得低效。但这并不是说在10年后,电源开关、保护系统等新技术不可能实现2000 V或更高的直流电压。 以光伏逆变器为例,我们看到,它具有双重功能,一是DC-DC变换器(用于从光伏面板到直流母线的电源路径),二是DC-AC逆变器(用于从光伏面板到交流母线再到电网的电源路径)。 DC-DC变换级在这里是最重要的,因为AC-DC级也可以集成到从直流母线到交流电网的主双向功率因数校正(PFC)逆变器当中。就最新的电力电子设计而言,用基于碳化硅(SiC)功率MOSFET设计的变换器可才实现最高效率。与硅绝缘栅双极晶体管(IGBT)比较后显示,效率提高了5%(最大负载)到20%(部分负载)。在我们的示例中,使用额定功率为500 kW的光伏逆变器,效率提高 5%意味着损耗减少了25 kW,或者功率输出增加了25 kW,相当于五所房屋的能耗或者一台大型热泵生产热水或在夏天冷却充电站建筑的能量。 对于直流充电桩和储能系统充电器都可以进行高度相似的计算。在这两种情况下,两种设计方法都是可行的:并行使用额定功率大于100 kW的大型单片功率变换器或额定功率为25 kW至 50 kW的多个小型变换器。两种解决方案都有其优点和缺点。如今,得益于经济规模和简化设计,成本下降,小型变换器多连成为市场的主流。当然,必须采用智能能源管理系统。 即使对于这些DC-DC变换器,从硅IGBT转向SiC MOSFET带来了巨大的效率优势,还节省了空间,减小了重量,但价格却略有增加——目前增幅为25%,预计今后五年会降至5%。仅效率提升 本身就足以抵销略微上升的成本(假设在最大负荷下,成本增加5%): 最后,在PFC逆变器中,1 MW的5%为50 kW,仅仅因为使用效率更高的SiC而非IGBT,就可以总共节省250 kW的功率。这相当于增加一个充电桩,或者有可能更好地平衡超时能耗与实际负荷需求。 正如我们所说,要获得这些结果,需要采用SiCMOSFET,但它们不能单独解决问题。SiCMOSFET的驱动方式是达到所需开关频率的关键,而开关频率决定着系统设计成本(受MOSFET、线圈和 电感器影响)与效率之间的最佳平衡。设计人员定下的目标开关频率范围为50 kHz至250 kHz。栅极驱动器的要求越来越高,主要体现在传输延迟更短、短路保护更好两个方面。 ADI的ADuM4136是一款采用最新iCoupler® 技术的隔离式栅极驱动器。这种隔离技术可实现150kV/µs的共模瞬变抗扰度(CMTI),以数百kHz的开关频率驱动SiCMOSFET。加上去饱和保护等快速故障管理功能,设计人员可以正确驱动高达1200 V的单个或并联SiC MOSFET。 隔离式栅极驱动器必须有电源驱动,我们在ADI应用笔记AN-2016中展示了ADuM4136栅极驱动器与LT3999 推挽式控制器的组合如何成为一种无噪声的高效构建模块,用于正确管理SiC MOSFET。LT3999用于控制ADuM4136的双极性隔离电源。LT3999隔离电源采用 超低EMI噪声设计,开关频率高达1MHz,可以成就经济高效的紧凑式解决方案。 总传输延迟(包括死区时间和传输延迟)在接通时为226 ns,断开时为90 ns。驱动器的延迟时间在接通时为66 ns,断开时为68 ns,死区时间在接通时为160 ns,断开时为22 ns。 可以在不牺牲效率的情况下,在功率变换器中实现超高的功率密度。 图3. ADuM4136和LT3999栅极驱动器单元 虽然功率变换器是功率变换路径的基础,但在储能系统中,确保最佳总拥有成本的关键组件是电池管理/监控系统(BMS)。我们通过拆分价格发现,对于兆瓦级储能系统,一半以上的成本来自电池架:目前约为200美元/kWh,预计到2025年将降至100美元/kWh。拥有可靠而精确的BMS解决方案,可使电池使用寿命延长30%,节省巨大的成本,简化整个充电站的可操作性。维护减少意味着工作时间延长,用户不会遇到问题,减少维修相关风险,从而提高安全水平。 为了获得这些效果,负责控制充电站能量流的能量管理系统必须非常准确地了解储能电池的SOC和健康状态(SOH)。精确可靠的SOC和SOH计算最长可使电池寿命延长10年至20年,通常可以将使用寿命增加30%,而不增加BMS相关电子器件成本。由于延长了电池的使用寿命,因此可将运营成本和拥有成本降低至少30%。再加上更准确的SOC信息,我们就能使用电池中存储的所有能量,以最优方式对电池充电,杜绝过充或过放电;过充、过放电问题可能在很短的时间内耗尽电池电能,造成短路、火灾等险情。为了实现预测性维护,确保能量和功率流得到适当的管理,了解电池SOC和SOH意味着需要预测和调整电网稳定、电动汽车充电过程以及车网(V2G)连接(其中车辆也被视为存储装置)中使用的各种算法。 实现精确监控的办法是使用多单元(最多18个单元)电池监控IC,总测量误差小于2.2 mV。可在290μs内测量所有18个电池单元,并选择较低的数据采集速率以便降噪。可将多个电池堆监控器件串联,以便同时监控很长的高压电池串。每个电池堆监控器都有一个隔离式串行外设接口(isoSPI),用于高速、RF抗扰、远距离通信。多个器件以菊花链形式连接,并为所有器件连接一个主机处理器。该菊花链可双向操作,即使通信路径出错,也能确保通信完整性。电池堆可直接为IC供电,也可采用隔离电源为其供电。IC具有用于每个电池单元的被动式均衡和分别的PWM占空比控制功能。其他特性包括一个片内5 V调节器、9条通用I/O口线和睡眠模式(在此模式下,功耗降至6 μA)。 BMS应用具备短期和长期精度需求,IC使用掩埋式齐纳转换 基准电压源而非带隙基准电压源。这能够提供稳定的低漂移(20 ppm/√kh)、低温度系数(3 ppm/°C)、低滞回(20 ppm)原边电压基准 源以及出色的长期稳定性。这种精度和稳定性至关重要,是所有后续电池单元测量的基础,这些误差对所获-数据的可信度、算法一致性和系统性能会产生累积影响。 虽然高精度基准电压源是确保卓越性能的必要功能,但光凭该功能还不够。AC-DC变换器架构及其操作必须符合电噪声环境要求,这是系统大电流/电压逆变器的脉宽调制(PWM)瞬态特性的结 果。准确评估电池的SOC和SOH还需要相关的电压、电流和温度测量。 为了在影响BMS性能之前减轻系统噪声,电池堆监控器内部用的转换器使用了一个∑-Δ拓扑结构,并在六个由用户选择的滤波器选项辅助处理噪声环境。∑-Δ方法减少了电磁干扰和其他瞬态噪声的影响,因为它的本质是每次转换使用多个样本,并具有平均滤波功能。 在ADI的产品组合中,LTC681x和LTC680x家族代表了电池堆监控器的最先进水平。18通道版本为LTC6813。 总之,为了应对未来的直流快速充电基础设施面临的挑战,功率变换系统和储能系统是关键。我们给出了两个例子,将ADuM4136隔离式栅极驱动器分别与LT3999电源控制器(用于采用 SiC MOSFET设计的功率变换级)和LTC6813电池监控器件(用于储能电池)结合起来。其实这些系统中还有更多领域需要重点关注,包括了从电流计量到故障保护器件,从气体检测到功能安全,它们都是极其重要的,能带来众多好处,ADI公司目前正在积极研发所有这些子系统,确保我们能够感知、测量、连接、解读、保护和驱动所有物理现象,获得可靠且鲁棒的数据。高端算法将使用这些数据,确保将大部分能量从可再生资源变换为负荷(这里指电动汽车)。

    时间:2020-08-07 关键词: 快速充电 ev 储能系统

  • 储能系统在微电网中的三点主要作用

    储能系统在微电网中的三点主要作用

    编者按:储能是电力系统“采-发-输-配-用-储”的重要组成部分,是构建新能源微电网的基础。风电和光伏等新能源发电属于间歇性能源发电,具有明显的不稳定性,深受“弃风”、“限发”的困扰。通过储能系统对电能进行缓冲,可以优化电能质量和提高新能源微电网的稳定性。那么,储能系统在微电网中的起到怎样的作用? 微电网定义: 微电网是智能电网实现的重要组成部分,能实现内部电源和负荷的一体化运行,并可与主电网进行协调控制,平滑的接入主电网或独立运行,并能满足甚至提高用户对电能质量、电能可靠性和安全性等要求。 微网系统示意图 微电网与大电网衔接示意图 微电网存在两种典型的运行模式: 并网运行模式和孤岛运行模式。 在主电网与微电网都正常的情况下,微电网与主电网并网运行,微电网所发电量优先满足就地用户负荷的使用需求,若电量有剩余或不足,则与主电网调度。当微电网系统检测到主电网故障或电能质量存在严重问题时,微电网将主动断开与主电网,独立运行以保证主要负荷的正常运行。 储能在微电网中主要作用: 一.提高分布式能源的稳定性 分布式能源诸如太阳能、风能、生物质能等可再生能源,普遍受外界环境如光照、温度、风力、气候等因数影响比较大,所发电量具备随机性、不稳定性特点。在微电网与电网断开,独立运行情况下,微电网中分布式能源的输出功率随着环境因数的变化而变化,无法为负荷提供稳定的输出。储能系统应用于微电网中,通过能源管理系统(EMS),将分布式能源与储能系统、主电网协同控制,可以平稳分布式能源的波动,稳定输出,并提供分布式能源的就地利用率,避免远距离传输给主电网照成传输压力及电力损耗。 除此之外,储能系统还能在夜间,或分布式能源维修期间,持续为主要负载提供部分电源,减少停电时间。 二.改善用户用电的电能质量 在微电网与主电网连接,并网运行时,其电能质量必须符合国家相关标准,即功率因数、电压不对称、电流谐波畸变率、电压闪降等参数需达到相应值。 按以上第一点中所述,微电网在无储能系统的情况下,受其本身能源的特性影响,无法保证电能质量,尤其是电压稳定性。储能系统的运用,能够对微电网电能质量的提升发挥重要的作用,系统通过对储能系统中PCS控制,在稳定电能输出的同时,调节储能系统向微电网输出的有功、无功,同时解决电压骤降/跌落问题。 在面对主电网电压骤升、骤降等问题时,储能系统可以提供快速功率缓冲,快速吸收/补充电能,提供有功,无功功率支撑,稳定电压波动。储能系统也能为微电网提供部分谐波治理功能。 三.调峰 储能系统在微电网中,可以在负荷低谷时候,存储分布式能源发出的多余电能,在负荷用电高峰时候释放电能,调节负荷需求。储能系统作为微网中能量缓冲环节,在微网系统中是必不可少的。 储能系统在满足峰值负荷用电的同时,可以降低发电机组或变压器所需容量。

    时间:2020-07-14 关键词: 微电网 分布式能源 储能系统

  • “分布式能源”为什么要加“储能”?

    “分布式能源”为什么要加“储能”?

    分布式能源系统离不开储能系统的辅助。以分布式光伏为例,虽然每台装机容量并不大,但数量多了依然会对电网造成不小的冲击,为保证电网的稳定与安全,便需配套的储能装置进行调节。此外,分布式电站成千上万,不同时间、不同地点的发电量有所不同,要建立起自由传输、智慧调配的全球能源因特网,并实现安全、稳定供电,大规模储能技术必不可少。 “分布式能源+储能”的困境 中国“分布式能源+储能”在经济成本、市场需求等方面还存在一些问题。储能系统成本偏高,这是全球分布式光伏储能市场遇到的难题之一。由于国家的补贴扶持,分布式光伏才逐渐为居民所接受,如果再加上安装储能系统,这一大笔支出将极大超出许多家庭的预期。尽管发展前景光明,分布式能源系统目前还需要政府阶段性的扶持和政策倾斜。 国外有哪些探索模式? 目前,在“分布式能源+储能”方面,国内尚无成熟的商业模式,国外对该领域已经展开了一些探索,我们或可借鉴如“免费午餐”模式、虚拟电厂等。 1.SENEC.IES的“免费午餐”模式 SENEC.IES是一家德国能源供应公司,自2009年成立以来,在德国安装了超过6000个储能系统,成为“分布式光伏+储能”领域的佼佼者。该公司的主要业务是销售电池,有2000个用户参与到他们的‘EconamicGrid’计画中,以获取“免费的电力”。 2.Fenecon/Ampard开展的虚拟电厂模式 Fenecon是BYD的德国经销商,AmpardAG是一家瑞士公司,主要开发和运营用于最大化自发自用和将储能聚集起来的智慧能源管理系统。两家公司合作,将Ampard的能源管理组件与ProHybrid储能系统集成起来,使其可以在用户侧被用作虚拟电厂。 中国企业近期布局 中国企业中天科技、亿纬锂能、华电集团、无锡尚德与北控清洁能源等都在对“分布式能源+储能”积极布局,以期在风口到来之前成功卡位,获得先发优势。 2016年10月,中天储能科技有限公司分布式储能技术装备产业化应用示范项目获批,该专案总投资4000万元,将建设分布式光伏、储能、充电桩三位一体结合及源网荷互动示范专案,储能总容量10兆瓦时。 2017年3月6日,亿纬锂能公告称,公司与江苏林洋能源股份有限公司(下称“林洋能源”)签订《战略合作框架协议书》,双方将聚焦于打造和推进“智慧分布式储能”。亿纬锂能将凭借锂离子电池的核心技术打造储能专用的磷酸铁锂锂离子电池,利用公司在新能源汽车运营中产生的退役锂离子动力电池,双方共同研究动力电池用于储能的梯次利用技术,并在双方合作的专案中推动应用。 据悉,华电湘潭九华分布式能源站将于2017年6月开建,该分布式能源站利用天然气为燃料,以冷、热、电联产技术为基础,与大电网和天然气管网组网运行,向九华范围内的企业提供电力等能源,为园区企业提供清洁、经济的能源产品。 此外,无锡尚德与北控清洁能源、协鑫集成对“分布式能源+储能”也均有布局。

    时间:2020-07-03 关键词: 光伏 智能电网 能源系统 储能系统

  • 迪拜电力和水务局联合韩国电力公司成功开设了智能电网站

    迪拜电力和水务局联合韩国电力公司成功开设了智能电网站

    近日,迪拜电力和水务局(DEWA)和韩国电力公司(KEPCO)在迪拜的Al Ruwayyah开设了智能电网站(SGS)。 据了解,SGS项目包括200kW光伏系统,9kW风力涡轮机和500kWh锂离子电池储能系统。该站还包括2,000多个基于物联网(IoT)技术的传感器,以及分布在整个设施内的智能电表,用于实时监控电力和水需求数据,以改善能源和水资源管理,具有潜力通过智能照明,智能电源插座和智能空调系统消除非关键负载,在需要时减少需求。 SGS还通过楼宇管理系统和100吨热能储存系统与智能冷水机系统集成,该系统储存多余的冷却能量,以便在需要时使用,从而减少对智能冷水机组系统的需求。

    时间:2020-06-12 关键词: 智能电网 光伏系统 储能系统

  • 智能电网将成为能源行业的主要发展趋势

    智能电网将成为能源行业的主要发展趋势

    前言:由于智能电网的发展,最终用户(可再生能源发电设施、电网运营商、分布式发电设施)中的储能系统预计将出现更大的增长。全球2018年部署的电池储能系统装机容量为4.9GW,预计到2023年将达到22.2GW。 如今,电力行业正在发生重大变化。随着2020年的临近,数据和分析机构GlobalData公司电力主管Harminder Singh研究了将在2020年影响能源行业的主要趋势,从电动汽车、储能系统到企业电力购买协议。 电动汽车 电动汽车的应用将会继续快速增长。据国际能源署(IEA)的预测,2018年全球电动汽车保有量超过510万辆,而到2030年将达到约1.3亿辆。 世界各国政府正在制定电动汽车发展目标,这些政策信号鼓励行业利益相关者在电动汽车供应链上进行投资。 此外,欧洲的EDF、E.On和Enel等大型电力公司一直在对电动汽车充电基础设施进行投资,这一市场正在进行整合,预计这一趋势将会持续下去。越来越多的公用事业公司与电动汽车制造商合作,并在电动汽车充电、车辆到电网(V2G)服务、储能系统、可再生能源等领域推出其服务和产品。壳牌(Shell)、英国石油(BP)和道达尔(Total)等石油巨头也通过收购行业厂商进入到这一市场。 数字化 传统上并不积极采用新技术的公用事业公司现在已经意识到了数字化技术的好处,并提供了大量的投资。GlobalData公司进行的一项新兴技术趋势调查显示,网络安全、大数据、云计算、机器人、物联网(IOT)被视为未来三年将对能源行业产生最大影响的五大技术。 网络安全正在受到公用事业公司的最大关注,以保护电网免受网络攻击。公用事业公司意识到这种攻击可能会对电网运营造成严重的影响,因此决定投入巨资加以防范。 随着客户的电表产生越来越多的数据,公用事业公司正专注于负荷预测、发电计划、管理峰值,以及提高客户对能源效率认识的数据分析。大数据和云计算是帮助这些计划的有用工具。云计算模型正在帮助公用事业公司降低其IT资本支出,并提供无限计算和高级分析,而物联网正在帮助电力公司远程监控和管理其资产。公用事业公司还能够在物联网的帮助下对其资产进行预测性维护。 电池储能系统 由于智能电网的发展,最终用户(可再生能源发电设施、电网运营商、分布式发电设施)中的储能部署预计将出现更大的增长。全球2018年部署的电池储能系统装机容量为4.9 GW,预计到2023年将达到22.2 GW。 随着储能系统成本的下降和激励政策的推动,导致电池储能解决方案部署快速增长。锂离子电池正在成为储能系统的关键部分,电动汽车的不断增长也在促进锂离子电池技术的进步,并导致其价格稳步下降。 一些储能项目通过激励计划得到了加速发展。由于一些国家选择利用储能系统来支持其电力部门的转型,预计储能部署将有所增长。美国出台了多项与储能相关的法案和政策,并制定了支持电池储能系统部署的全面激励计划。与此同时,印度公布了一项国家储能任务,展现了该国希望成为电池制造市场领导者的雄心。同样,中国和德国也在利用市场机遇加快储能部署。 微电网 由于对电网弹性、能源安全和偏远地区电气化的需求,微电网将继续在电力领域获得进展。今年,很多公司都宣布建设微电网项目。杜克能源(Duke Energy)、法国电力公司(EDF)、英国能源公司(Engie)和澳大利亚国家电网公司(AusNet)等公用事业公司参与了微电网项目的开发,而微电网项目的规模也在不断扩大。 推出的政策也令人鼓舞。例如,夏威夷已成为美国第一个推出微电网电费费率的州。加利福尼亚州也紧随其后,试图在这方面立法。 企业签定电力采购协议 越来越多的大公司与发电商签订电力采购协议,以满足其电力需求。其中大多数与可再生能源生产商签署,使他们能够增加可再生能源发电的份额。谷歌、亚马逊、Facebook、微软等全球知名公司在2020年将继续签署电力采购协议,由于数据中心市场的扩张增加了对电力的需求,预计这一趋势将在未来持续。 乐购(Tesco)和沃尔玛(Walmart)等全球零售商也参与了2019年签署电力采购协议的工作。随着上网电价(FITs)的取消以及推出风电和太阳能的其他激励措施,再加上向拍卖机制的转变,为企业电力采购协议的增加起到了推动作用。在这种情况下,企业购电协议为能源开发商提供了一个出售电力获利的机会。

    时间:2020-05-11 关键词: 智能电网 微电网 储能系统

  • 意大利伦巴第地方政府拨款1000万欧元用于补贴太阳能+储能系统 每位申请人最多可获得10万欧元的补贴

    意大利伦巴第地方政府拨款1000万欧元用于补贴太阳能+储能系统 每位申请人最多可获得10万欧元的补贴

    近日,意大利北部的伦巴第地方政府拨款1000万欧元,用于补贴太阳能+储能系统。 在伦巴第,购买太阳能+储能系统的购买者可申请购买价格50%的补贴,如果单纯购买存储系统(作为太阳能发电站的配套设施),则可以申请获得购买价格100%的补贴。据悉,每位申请人最多可获得10万欧元的补贴。 伦巴第作为意大利二十个大区中最富有、最发达的大区及首要工商业区,面积占全国的7.9%,人口占15.8%,GDP总量占全国的25%。 自2016年以来,为了促进光伏+储能模式的发展,伦巴第大区政府就开始为住宅和商业储能系统提供补贴,当年的补贴预算为200万欧元。2017年,伦巴第地方政府又推出了意大利首个400万欧元太阳能存储激励计划。        

    时间:2020-05-01 关键词: 太阳能 储能系统

  • 美国弗吉尼亚州储能系统

    美国弗吉尼亚州储能系统

    据外媒报道,美国弗吉尼亚州参议院和众议院日前通过了该州的清洁能源和经济法案,并在获得弗吉尼亚州州长Ralph Northam批准之后成为一项法律。在科技的发展道路上,离不开能源的助力,特别是再科技飞速发展的今天,而地球上的能源有限,就需要科研人员不断开发新能源,这就再当下最需要研发太阳能的使用。 这项最终修订的法案列出了Northam州长提议到2050年实现100%可再生能源拟议目标的技术和政策条件。其中包括为住宅太阳能、储能系统以及风力发电提供资金支持;关闭公用事业厂商Dominion Energy公司和American Electric Power公司的燃煤发电设施;到2035年实现装机容量为3,100MW储能部署目标(其中Dominion公司计划部署2,700MW,AEP公司计划部署400MW)。 该法案的核心内容是,它以强制所有权或电力采购取代了公用事业公司现有的可再生能源投资组合标准(RPS)。除了遵守能效计划之外,最终通过的法案还规定该州公用事业公司采购装机装机容量为5,000MW至16,100MW太阳能发电设施,其中包括装机容量50kW到100MW的商业住宅太阳能发电系统。还规定该州公用事业公司必须拥有或运营装机容量为5,000MW的海上风力发电设施。 该法案还提出了针对低收入家庭采用可再生能源的保护政策,以及适用社区的低息贷款。 美国太阳能金融、开发和投资公司Sol Systems公司监管事务和市场开发高级总监Andrew Williams在一份声明中表示,弗吉尼亚州通过制定可再生能源投资组合标准,为实现到2050年采用100%清洁能源的目标铺平道路。 他说,“一旦签署成为法律,将为弗吉尼亚州创造数千个就业机会,并有助于确保该州更多的居民获得太阳能电力,节省电力费用,并将帮助确保该州获得数十亿美元投资。” 与此同时,美国储能协会的政策主管Jason Burwen日前在推特上表示,尽管这个法案的时间跨度较大,但设定的储能部署目标却高于加利福尼亚州和纽约州的储能部署目标。相信再过几年到几十年,当人类利用太阳能的技术很成熟的时候,这样就有了无穷尽的能源供给社会的使用,再当下就需要研究者更加努力研究新技术。

    时间:2020-03-13 关键词: 美国 弗吉尼亚州 储能系统

  • 摩洛哥太阳能项目

    摩洛哥太阳能项目

    在科技的发展道路上,离不开能源的助力,特别是再科技飞速发展的今天,而地球上的能源有限,就需要科研人员不断开发新能源,这就再当下最需要研发太阳能的使用。近日,瑞典公司Azelio完成在摩洛哥580MW Noor Ouarzazate太阳能综合项目的储能系统安装。 Azelio公司表示,已与Masen公司联合开发解决方案,以有效地储存来自太阳能和风电项目的可再生能源,并使其在一天中的任何时间都能供电。 据悉,该系统使用回收铝作为储存介质,不含稀有矿物,随着时间的推移不受容量减少的影响,可扩展至100kW-100MW。 新系统的调试将在2020年第1季度启动,同年晚些时候将投入商业运营。开发商表示,明年将开始量产。目前太阳能还未能更好被人类利用,需要科研人员不断努力,研究出更高效地产品,这样才能保证我们人类的能源够人类发展所需。

    时间:2020-03-09 关键词: 可再生能源 清洁能源技术 储能系统

  • 储能系统核心设备——储能变流器测试应用

    储能系统核心设备——储能变流器测试应用

    近年全球储能行业持续快速增长,热点从电池硬件逐渐转移到储能系统的组件,特别是光伏平衡系统 (BOS)或储能变流器(PCS),储能系统在先进系统管理和电网方面的应用逐渐增加。 与常规电源相比,大规模储能电站能够适应负荷的快速变化,具有调峰、填谷、调频、调相、事故备用等多种用途,同时还可以优化电源结构,实现绿色环保,达到电力系统的总体节能降耗,提高总体的经济效益。其中的关键设备储能变流器(Power Conversion System——PCS)由 DC/AC 双向变流器、控制单元等构成。PCS的主要功能是系统根据监控指令进行恒功率或恒流控制,给电池充电或放电。在工程应用中,PCS的功率不断增大,电压不断提高,其测试也面临着新的挑战。 图1 储能PCS典型结构 储能变流器的直流端连接的是电池组,为了提高系统的效率减少损耗,直流测电压也在逐渐提高,可做到1000V甚至1500V。这就需要有大功率高电压的双向直流电源提供电池测的模拟运行,来测试PCS的性能。ITECH 6000C系列是一款回馈式的双向直流电源,具有电池模拟功能,电压高达2250V,功率密度3U/18KW,在CC优先和CV优先的模式下均能实现源载无缝切换,有效的解决了双向DC/DC在充放电快速切换过程中所产生的电压、电流过冲问题。是电池系统模拟测试的专业选择。 某客户在PCS测试中直流端参数为200~600V/10~15A,在试样其他电源(环路速度不可调)发现电源输出电压和电流震荡(PCS的DC端有电容),低压时尤其明显(200V以下);使用IT6000C时通过把CV的环路速度设置为low,电压电流震荡消失,达到客户的测试效果。IT6000C双向工作,效果满足用户的测试需求。 在有新能源电源的微网中,储能系统的一个重要作用是平滑风电、太阳能等波动性电源的输出,保证微网的稳定,减少对于外部电网的依赖及影响。除了DC-AC的结构以外,ITECH也为储能系统DC-DC双向变流器模块提供测试解决方案。光储系统结构原理如图2. 图2 光储系统结构图 某用户研制的15KW双向DC/DC单模组具有CC/CP输出模式,在预充电、充电、放电状态下通过上位机控制,具有不同的工作模式。 图3 双向DC-DC变流器测试原理 用户选购两台IT6000C接入双向DC-DC两端,进行充放电测试。以DUT CC模式工作为例。充电时:IT6000C设置为CV优先,DUT 1500V输入,48V低压输出。测试时IT6018C-2250-20作为输入源设置1500V 10A输出, IT6015C-80-360作为负载设置CV=40V拉载。 放电时:IT6018C-80-360设置60V作为输入源,IT6018C-2250-20 CV=1200V拉载。 通过示波器抓取DUT在充放电切换过程中的波形可以看到:DUT从放电高速切换到充电的过程中,电流无过冲。 图4 IT6000C无缝切换效果 ITECHIT6000C系列 内置USB/CAN/LAN/数字IO通讯接口,选配GPIB/模拟量&RS232,同时支持各种模式边沿独立设定,上升和下降时间可调、支持太阳能电池板I-V曲线模拟功能、还内置有20条标准汽车功率网用电压曲线。在光伏、储能、汽车动力电池等新能源大功率源载需求行业有很好的应用前景。

    时间:2020-03-02 关键词: 变流器 bos 储能系统

  • 东盟国家能源政策解析

    东盟国家能源政策解析

    在科技的发展道路上,离不开能源的助力,特别是再科技飞速发展的今天,而地球上的能源有限,就需要科研人员不断开发新能源,这就再当下最需要研发太阳能的使用。菲律宾1、《能源虚拟一站式商店法案》于第一季度获得国会批准,能源部随后发布《能源虚拟一站式商店法案实施细则》。 能源虚拟一站式商店(EVOSS)这一在线平台的实施有望简化发电、输电和配电项目许可程序,降低成本,提高电力资源利用率,在减少消费者负担的同时为电力行业吸引更多投资。 2、《提供电力产业储能系统实施框架》于8月发布。 该法案规定了储能系统(Energy Storage System, ESS)实施的框架、使用目的、适用对象和条件等,为储能系统的在电力系统的应用提供指导,有助于进一步保障电力系统供应安全性、可靠性和高质量发展。 3、11月菲律宾国会颁布《能源效率和节约法案》(EEC-IRR),随后能源部发布相关实施细则。 该法案和相关实施细则的通过有助于缓解高价进口燃料对地区市场带来的负面影响,确保国家能源充分稳定的供应;促进高效可再生能源技术和系统的开发和普及,从而全面提升本国能效、节能、供应和可持续性。 4、菲律宾能源部12月出台《颁布可再生能源市场(REM)准则》,准则适用于吕宋岛、米沙鄢群岛和棉兰老岛地区所有电力产业参与者(包括并网和离网领域)。该准则的发布有助于可再生能源市场的进一步规范。 柬埔寨 1、2019年1月23日柬埔寨与中国发表的联合新闻公报中,将“能源”作为下一阶段“一带一路”合作的五大重点版块之一,表示将继续加强两国电源和电网建设合作,推动清洁能源开发利用,并为合作创造良好条件和氛围。该声明为后续两国电力行业特别是清洁能源领域的合作及相关项目开展提供了有力支撑。 2、2019年夏天,柬埔寨磅士卑省80MW太阳能电站破土动工。该项目为柬埔寨太阳能转型中最重要的项目,显示出政府对太阳能开发的积极态度。 目前柬埔寨已批准在全国再建4个大型太阳能发电厂,并且计划在未来几年内将太阳能发电份额从2018年的仅1%提升至20%。 老挝 老挝能源与矿产部部长坎马尼•因提拉于2019年6月27日在新闻发布会上表示,政府同意下调电费。新的电价计划中,住宅用电价格将下降50%,而工业工厂的电价将下降7%至16%。此次电价下调将有助于激励投资和生产力,提升低收入者的生活水平。 马来西亚 马来西亚自2019年1月1日起实行电能计量2.0。净计量(NEM)计划允许过剩的太阳能光伏发电能量以“一对一”的方式输回电网,将多余的电量卖给国家能源公司(TNB)。该计划将有利于进一步推进太阳能的广泛应用。 泰国 1、4月,泰国通过《泰国电力发展规划2018-2037(PDP2018)》。 相比PDP2015,本次计划适应了国内不断变化的电力需求,有助于提高国内可再生能源占比以及尽早达到减排目标,促进行业低碳可持续发展。 根据新的规划,2037年泰国电力装机将达到77.211GW,其中20.766GW来自于可再生能源发电;与此同时,可再生能源发电中将有超过一半的电力来自于光伏发电。 2、2019年5月,泰国出台住宅光伏净计量计划,该计划将向发电量超过10千瓦的太阳能发电系统开放。在初期,通过该机制进行分配的太阳能发电量将为大约100兆瓦。并且,净计量电价将略高于目前电价的一半。计划的实施将有助于PDP2018中太阳能目标(2036年达到6GW)的实现,同时也有利于提高可再生能源比例。 根据计划,净计量电价(期限设为10年)将为1.68泰铢/千瓦时(约0.052美元/千瓦时),大大低于目前3.80泰铢/千瓦时的居民电价。 越南 越南太阳能重新转向拍卖模式。 越南总理阮春福在2019年11月22日第402/TB-VPCP号通知中指出,有必要为地面太阳能项目引入竞价上网模式。上网电价补贴将继续仅适用于屋顶太阳能项目和已签署购电协议并且于2020年开始施工或者今年投产的太阳能项目。竞价上网的实施将有助于遏制太阳能项目恶性扩张,促进投资者需求与实际情况的结合,保障光伏产业未来的合理发展。 在此之后,越南发布了9608/BCT-DL号通函,宣布暂停FIT计划下的大型光伏项目的批准。 2017年4月,越南颁布措施,规定在2019年6月30日以前能建成并网的太阳能发电项目,可享受每千瓦时9.35美分的并网收购电价。过去2年,上网电价补贴的实施大大促进了越南太阳能的发展。截止2019年7月,越南开始运营的太阳能发电容量接近4.5GW,比预计的到2020年850MW的预计值高出500%。目前太阳能还未能更好被人类利用,需要科研人员不断努力,研究出更高效地产品,这样才能保证我们人类的能源够人类发展所需。

    时间:2020-02-17 关键词: 电力行业 电源资讯 储能系统

  • 把太阳能装进电池技术

    把太阳能装进电池技术

    在科技的发展道路上,离不开能源的助力,特别是再科技飞速发展的今天,而地球上的能源有限,就需要科研人员不断开发新能源,这就再当下最需要研发太阳能的使用。中国科学院长春应用化学研究所博士生张鹤独自坐在实验台前,通过观察电化学工作站数据的运行情况,不断手动调整装置的连接模式。这是他近段时间以来工作日常的缩影。 “有时候循环测试可能需要十几个小时,操作者必须寸步不离地守在实验装置前。”他告诉《中国科学报》。 最近,张鹤终于得以短暂地放松。在中国科学院院士董绍俊的指导下,他所在的团队通过构建基于水/氧循环的生物光电化学模型,成功实现了集成化体系下太阳能的连续转化与存储。相关成果日前发表于《美国化学会志》。 不间断的太阳能 地球自转,引起了自然界中白昼与黑夜的交替变化,这导致了区域性的阳光照射是间歇的、非连续的。 对于传统光伏器件而言,要想获得源源不断的电力输出,连续不断的光照是装置正常运行的最基本条件。然而,受区域性光照间歇的影响,光伏器件中的能源转换(光能到电能)是一个非连续性过程。这在很大程度上限制了太阳能的直接利用,使其不能满足实际生产生活中日以继夜的电力需求。 为解决这一问题,科学家们提出了相应的能源储备战略,通过将光电化学体系与二次电池或液流电池体系连用,实现了太阳能的转化与存储。 “但是,多体系连用存在系统复杂、成本较高、能量传输损耗严重等缺点。”论文第一作者张鹤分析,多体系连用一方面需要考虑体系与体系间的匹配问题,另一方面能量在传输转移过程中容易以热能形式出现不可避免的损耗。这样一来,既增加了设备成本,也不利于存储能源的有效利用。 2018年,该团队通过将n—型半导体光阳极与多铜氧化酶生物阴极相匹配,成功构建了一个基于水/氧循环的生物光电化学池,实现在体系水/氧循环状态下从光能与化学能到电能的连续稳定转化。 不过,与传统光电化学体系相同,该体系的运行完全受控于外界光照情况,亟须进一步修正。 “我们团队在此前研究工作的基础上,通过引入储能模块(聚吡咯电容电极),建立起一个集成化的生物光电化学模型体系。在体系中水/氧自循环的状态下,实现了光照与暗场条件下源源不断的电力输出。”张鹤说。 把太阳能存储起来 针对电池体系的研究,该团队从考察单个电极的电化学行为入手,从单个电极到单个电池再到整个体系,由简及繁地对所构建模型体系的各个组分及整体性能进行考察。 首先遇到的难点就是储能模块的选择。 论文作者之一、中国科学院长春应用化学研究所博士生黄亮告诉《中国科学报》,为确保固态电容电极的正常蓄能,一方面其充/放电电势窗口需介于光生物燃料电池两电极电势之间;另一方面需确保该电极在中性电化学体系中具备较高且稳定的电容量。“经过多方面优化选择与测试,我们选择聚吡咯电容电极作为储能模块。” 果不其然,聚吡咯电容电极扮演的双重角色实现了光电化学体系与电池体系的集成化连用。 光照条件下,在光电化学体系中,聚吡咯电容电极作为阴极接受来自阳极产生的光电子,并凭借自身的电容性能将其存储起来,实现光能到电能、化学能的转化;暗场条件下,在电池体系中聚吡咯电容电极又作为阳极将存储的光电子传输到生物阴极,实现化学能到电能的转化。 第二大难点在于体系蓄放过程中各个电极间电位的匹配问题。 “需要确定电容电极的充/放电电位。”论文作者之一、中国科学院长春应用化学研究所副研究员翟俊峰告诉《中国科学报》,在光电化学体系中,阳极光催化水氧化(OER)电位需要低于- 0.1 V才能有效地实现光生电荷在电容电极上的存储,因此二氧化钛电极可以作为合适的光催化材料应用在该体系中。 而在生物燃料电池体系中,阴极催化氧还原电位需要高于0.3 V才能有效地实现光生电荷从电容电极上的释放。因此,团队选择胆红素氧化酶作为合适的生物催化材料,应用在该体系中。 实验数据分析显示,该概念模型在光照与暗场条件下分别获得0.34 ± 0.01 和 0.19 ± 0.02 mW cm-2的最大功率密度输出,并且展现出稳定的太阳能蓄放循环性能。此外,通过改变储能模块(聚吡咯电容电极)的电容量,体系充/放电时间可得到有效调控。 助力绿色新能源发展 张鹤认为,该模型体系的建立有望实现太阳能蓄放体系向简单化、小型化与低成本化发展,并且为环境友好型绿色新能源的发展提供了一条新的研究思路。 “通过体系中简单的水/氧循环,太阳能便可以在这个集成化器件中得到连续转化、存储与释放,实现光照与暗场条件下源源不断的电力输出,避免了区域光照间歇性所带来的太阳能转化不连续问题。”张鹤介绍,这也是该研究的创新之处。 他相信,在相关工业技术支持下,该模型有望在新兴绿色能源器件商业化应用中得到发展。“比如,通过电池串联的方式,可以实现小型能源器件的商业化应用,来满足日常生活中手机充电设备、家用备用电源以及小型路灯的使用。” 下一步,团队将以该研究工作为基础模型,针对实际生产生活中的一些具体问题,进行体系改进与优化,以扩大该模型的相关应用前景。目前太阳能还未能更好被人类利用,需要科研人员不断努力,研究出更高效地产品,这样才能保证我们人类的能源够人类发展所需。

    时间:2020-02-16 关键词: 太阳能 电源技术解析 电力输出 储能系统

  • 什么是光伏储能模式?

    什么是光伏储能模式?

    在科技的发展道路上,离不开能源的助力,特别是再科技飞速发展的今天,而地球上的能源有限,就需要科研人员不断开发新能源,这就再当下最需要研发太阳能的使用。储能技术可以实现削峰填谷、负荷跟踪、调频调压、电能质量治理等功能。储能系统还可以在光伏电站遇到弃光限制发电时将多余电能存入储能电池内,在电网需要或用电高峰时通过储能逆变器将电池内电能送入电网,利用峰谷电价差创造更大的经济效益。 1、 储能系统中的蓄电池充放电平衡控制 由于目前大部分光伏电站直流端电压在600-800左右,要匹配这样的电压,通常需要上百个蓄电池串联才能达到。早期的蓄电池充放电控制器或比较简单的蓄电池管理系统(BMS),不能完全监控和管理每一个蓄电池的充放电性能和工作状态,大量的蓄电池串并联,在其充放电过程中难免会有个体差别,会导致严重的蓄电池充电和出力电能不均的问题,最终导致系统故障。在大型蓄电池储能发电系统中通常采用智能化电池能量管理系统(EMS)来达到控制蓄电池内的充放电能量均衡控制等目的,以保证每一个蓄电池的稳定可靠工作。 中央控制系统一般可以采用就地控制,间隔层控制和远程控制模式。中央控制系统可接收监控系统的控制指令对电池进行充放电、依据蓄电池管理系统提供的数据动态调整充放电参数、执行相应动作,实现对充放电电压和电流的闭环控制,以满足蓄电池在各个充放电阶段的各项性能指标;处理电池管理系统的各种告警信息,以确保电池的安全。 电池管理系统还需具备有在线监测每节蓄电池的电压、温度;在线自动定期检测蓄电池内阻;在线均衡功能,可通过对单体电池在线充放电,提高电池组一致性,延缓电池失效以及指标超限报警等功能。 2、电能调度和平滑输出 按储能的应用目标,储能系统控制策略可划分为自主模式和调度模式。自主模式一般针对快速响应的应用,如短时功率波动平滑、调频调压、电能质量补偿等。而调度模式主要指接受上层电网系统的需求调度。 (1)平滑输出。利用储能系统快速吸收或释放能源,平滑光伏并网发电电压波动,改善系统的有功功率、无功功率平衡水平,增强稳定性。 光伏发电可采取适当的储能配置和合理的协调策略提高平滑效果。储能容量一般由光伏发电并网平滑策略和能量调度策略确定。通常,如果仅仅是要达到平滑输出的效果,储能系统的容量就比较小,而对系统的数学模型算法、控制模式和响应速度会要求较高。 (2)经济调度。利用储能系统提高光伏发电的调度性,可通过当地电力峰谷时间分布情况和电价进行分析,制定充放电控制模式,低吸高抛,达到经济效益的最大化。也可以充分利用光伏、风电弃光、弃风的情况,充分利用电网无法消纳的电力,积极做好电站内部的储能和经济调度,利用储能系统实现光伏发电在时间坐标上的平移,使其参与电力调峰,优化系统运行经济性,获得较好的经济效益。 经济调度型的储能系统通常储能容量和投资规模较大,应以系统成本最小化为目标对储能系统容量进行优化配置。本人建议采用交流侧并网的模式建立此类储能系统,储能功率由光伏发电实际输出与目标值差额决定,储能容量一般由光伏发电并网平滑策略和能量调度策略确定。 将太阳能电池系统与储能系统进行整合,主要涉及监测网络、控制系统、设备布局和安全设施。对于集中式光伏电站,可在变电前集中配置储能。可基于基本单元光伏系统配置直流侧储能系统,也可以根据整体光伏电站总容量配置大型交流侧储能系统,形成集光伏、风电、储能以及其他发电系统为一体的,可综合利用,统一调度的微电网系统。通过对光伏发电和储能电力的合理接入及有效调配,解决储能系统的并网发电和接入自动化控制问题,提高储能单元的送电效率。 光伏发电系统与蓄电池储能系统并网,需要智能化监控调度系统实时调节储能系统充放电状态和光伏电池的出力,达到协调优化控制的目的,实现储能寿命与光伏出力的最优平衡。同时,通过实时监测储能电池的容量状态、光伏出力以及负荷情况,合理安排蓄电池的充放电、光伏电池的出力,从而达到最大限度延长并网供电时间的目的。 储能系统配合光伏发电站将进一步提高光伏发电与电网间的良好匹配,通过平滑电力输出,并实现“削峰填谷”,缓解光伏发电“装机量大,发电量小”的问题,大大降低了常规光伏电站对电网的输电容量的要求要求,从而避免了电网建设不足对光伏电站发电的制约。采用蓄电池储能的方式是目前效率最高,效果最好的一种手段,在电源交流侧配置储能系统结构清晰,通用性强,容易实施,便于电网双向能源调度,是一种比较理想的储能方案,也是解决目前弃光弃风和光伏电站输出不稳定等问题的良好途径。 储能电站不仅需要电网公司的支持,还需要政府出台相应的补贴政策扶持。相信再过几年到几十年,当人类利用太阳能的技术很成熟的时候,这样就有了无穷尽的能源供给社会的使用,再当下就需要研究者更加努力研究新技术。

    时间:2019-10-27 关键词: 光伏发电 储能技术 电源技术解析 储能系统

  • 创新的电网级储能系统——重力反馈电池

    创新的电网级储能系统——重力反馈电池

    在科技的发展道路上,离不开能源的助力,特别是再科技飞速发展的今天,而地球上的能源有限,就需要科研人员不断开发新能源,这就再当下最需要研发太阳能的使用。风和太阳能,都是当红的可再生能源,不过遇到风不吹、阳光不足,发电机就会“罢工”;另一个尴尬是,如果发电充足而一时却用不掉,就得想法子将电能储存起来。 有人想到抽水储能,在用电负荷低的时段利用多余电力驱动,将下池水库的水抽到上池水库,以便在能量需求高的时段下冲发电。这种将电能转化成重力势能储存起来的形式,综合效率在70%到85%之间,帮助电力系统调峰填谷,应对紧急事故。瑞士的能源库公司(EnergyVault)有了异曲同工的想法,他们推出了创新的电网级储能系统——重力反馈电池,将势能储存在巨大的混凝土砌块塔中,需要时将砌块放下,发电释放能量。 部署在风力发电场的重力反馈电池塔,在现场,只见众多混凝土块垒成了摩天大楼般的塔。现在是电力充裕的时段,也就是储能阶段,一架六臂起重机将积木一块块从地上抬起,往塔的高处堆放。堆放显然是有规律的,大吊车也显然深谙其道,有条不紊地自主操作。在基地上形成的塔逐渐升高变大,势能被储存在其中。 需要这个系统释放能量时,让起重机抓起适量的混凝土块,放回地面(当然也是指定位置),砌块下降时的动能就会转换成电能以供利用(附图从左到右显示了满载到逐步释放能量过程中巨塔的变化)。奇妙的是,看起来大而笨重的起重机,可以在2.9秒内让系统发出电力。有专门的算法来校准和控制储能/放电循环,系统的能量往返综合效率可以高达约90%。 混凝土塔储电的容量取决于系统的大小,最高可达到35兆瓦时,峰值功率4兆瓦。第一个能源库系统将由塔塔电力公司于2019年在印度部署,规模就是35兆瓦时的。该系统是模块化的,便于部署多塔来提高容量。由于依靠砌块堆叠,不像化学储存系统那样会降解,或“泄漏”能量。能源库公司表示混凝土砌块不会随时间而退化,应该有30到40年的寿命。当然也有质疑者认为砌块多年暴露在空气中会较快磨损。另一个反对理由是:混凝土是最具环境破坏力的材料之一,建造砌块本身就可能留下巨大的碳足迹。但公司称,砌块由原本作为垃圾填埋的混凝土碎块制成,以降低成本,减少材料的浪费。它表示还会针对不同地区相应改动,在复合材料中多选用当地本待处理的废料。 储存间歇性可再生能源(如风能和太阳能)产生的电力,眼下已经有多种方案,比如特斯拉在澳大利亚的巨大锂离子电池。而德国在地下盐穴中建造的全球最大氧化还原液流电池brine4power,将电能储存在液态电解质中,建成后可为7.5万个家庭供能。能源库系统认为自己系统的每千瓦时成本应该能低于其他存储系统。如果某一天人们能高效利用太阳能,相信能解决很大的能源问题,毕竟太阳能是符合可持续发展战略的,能保证人类的永续发展,需要我们科研人员更加努力。

    时间:2019-09-07 关键词: 光伏发电 储能技术 电源技术解析 储能系统

  • 太阳能的相关技术解析

    太阳能的相关技术解析

    在科技的发展道路上,离不开能源的助力,特别是再科技飞速发展的今天,而地球上的能源有限,就需要科研人员不断开发新能源,这就再当下最需要研发太阳能的使用。能源革命的终极目标是全世界100%的能源来自于光伏、风电、氢能燃料电池等可再生能源。主要有三种供给方式:一是集中式光伏、风电新能源+储能的能源供给方式,二是大型的独立储能电站化学储能、抽水蓄能等,三是以用户侧区域性微电网群(虚拟电厂)为架构的模式。 当新能源+储能的度电成本低于传统的化石能源时,微电网群和集中式新能源+储能的这种模式将会爆发式增长。而作为能源革命的关键技术,微电网及微电网群控制EMS系统、储能系统BMS、PCS系统将是能源革命成功与否的关键。 关键技术1——项目顶层设计 大规模的储能系统有着不同的应用场景和商业模式,有的储能系统是单一的电网调峰,有的是调峰、调频和调压等多重应用场景的结合。根据不同的项目,大规模储能系统功率的配置和电池的配置、选型也是完全不同的,这个系统目标函数要系统安全、稳定、可靠,要有经济性。 大功率储能系统的顶层设计是非常重要的,涉及到储能功率配置、储能Pack成组和储能容量配置等诸多因素。一个光伏电站平均的储能时间是10分钟还是20分钟、还是50分钟,这个电网是有要求的。比如现在青海要求光伏、风电有10%的储能容量的配比,不同的地方配比是不一样的。另外充放电电流大小、BMS均衡电流大小、调峰容量需求以及一次、二次调频所需时间,这些约束条件和最后要达到的目标之间要确保整个流程设计是闭环的。 关键技术2——储能系统集成 根据储能系统的顶层规划,储能系统集成需要从最底端的电芯选型到电池模组、电池包和电池簇再到储能系统的配置进行全方位的把控。包含了BMS分时均衡的电池个数、均衡电流大小、集装箱内部热管理系统、PCS工作模式、PCS底端控制逻辑及上层EMS控制策略的制定等。 原来的储能电池是来自于汽车的动力电池,一个电动汽车的电芯数大约几百个最多一千个,大功率储能系统包含的电芯个数是以万来计甚至以十万来计,最大的问题就是它的不一致性。它是具备短板效应的,我管几百个电芯还可以,同时让几万、几十万个电芯要达到一致性是非常难的。 关键技术3——BMS均衡技术 大功率储能系统单体容量大,所以在顶层设计时一定要从BMS开始。电芯刚出厂后,我可以对所有电芯进行一次性选择尽量保持一致性。但是运行一段时间后,电化学电池对温度的反应非常敏感,它的不一致性又增加了,差异性又出来了,那在这个过程中怎么控制,怎么把有一些性能变差的电芯怎么找出来,在运行过程的周期中进行均衡,让它再恢复一致性。这个在整体的控制策略中要考虑到。 储能系统的高效率低成本一个是系统集成的成本,另一个是运行中的成本。电芯成组后不一致性会倍增,BMS均衡控制难度加大。大容量的储能系统需要电芯并联进行容量扩充,BMS对并联电芯的检测手段难以准确判定问题电芯和问题Pack,一个电芯如果是40安培的话,需要并联的组串就比较多,这个时候怎么检测,运行一段时间后再怎么进行均衡,均衡的电流要配多大,其实这跟你的成本息息相关。 在电池运行过程中,由于各类因素的影响导致不同的Pack其衰减曲线不一致,从而扩大储能系统内部的不一致性,怎么解决这个问题?BMS的硬件设计、在线均衡策略必须和Pack设计以及整个储能系统功能参数紧密结合。BMS均衡能整体提升储能系统的充、放电容量,降低系统的短板效应。 首先是电芯级的SOC估算精度。包括电芯电压变化率小于BMS电压采集精度时候的自我修正和SOC错误标定后的自我修正。 其次是电芯级的SOH估算精度。实时快速的确定每个电芯的SOH是对均衡策略一个重要指导,可对系统进行在线维护和电芯更换提供数据支撑。包括BMU内电芯均衡、跨BMU之间的电芯均衡、电池簇之间的均衡,为全面的电芯电压、SOC、SOH电芯温度制定出最优的均衡策略。 现在我们国家的储能系统、微电网系统最缺的就是对系统研究比较透彻的系统集成商,这是个系统工程,并不是我买个厂家替我做BMS就可以了,这块需要我们大家共同努力。 关键技术4——PCS多级V/F并联技术 传统的PQ控制方式不足以体现储能系统灵活、快速、稳定的电源特性,传统的V/F控制方式难以实现多机并联,电压源容量和支撑能力的扩充受限。 对于大规模储能系统,PCS多级V/F并联技术一直是业界急需攻克的难题。PCS多级V/F并联技术可以大幅度降低系统造价,简化系统设计,提高系统瞬时反应能力。 关键技术5——PCS无缝切换技术 PCS以V/F的形式并网运行,给电网提供一次调频、调压等电力辅助服务。在电网故障时,它无需进行PQ和VF的切换直接进入到孤网运行模式,为孤网提供电压和频率的设定值(reference),从而确保重要负荷的不间断供电。该项技术的使用可以使PCS系统替代传统的UPS系统,同时可以提供传统UPS系统不能实现的一次调频、二次调频和无功调节等电力辅助服务。 该项技术可以广泛应用于数据中心和对电能质量要求高的客户,同时对提高微电网供电可靠性有着重要作用。 关键技术6——智能化能量管理系统EMS 智能化EMS系统能够对未来系统运行状态进行预判,从而提前调整系统控制策略,使得系统不断的自我优化。必须遵循以下三点: 1. 以确保系统连续稳定运行为第一原则; 2. 充分利用不同电源的特性,精控储能,充分实现经济性; 3. 不断持续优化控制策略,形成自学习型系统。 我们已经在运行的一个电站,EMS能够根据电池BMS的采集数据、光伏发电实际和预测数据以及电网调度指令,通过人工智能算法在线对储能系统进行充放电修正。在数据每天都不一样的情况下,可以实现对PCS的工作模式进行自由切换。如果在调频阶段就切换成V/F模式,如果在一般阶段就用PQ源模式,所有的工作状况是根据现场的实际情况在不停切换的,从而确保电池在各种工况下循环寿命最大化。 关键技术7——“新能源+储能”的协调控制 通过不同的EMS控制策略,“新能源+储能”可以参与电网调频、调峰并能够提前24小时对新能源发电出力进行预测,预测精度能够达到85%以上,高于火电等常规机组的调节性能。这个技术的实现使得光伏、风电配置储能系统后将转变为一个可控能源,随着新能源和储能系统度电成本的不断降低,新能源将全面替代化石能源最终实现能源革命,而且这个是可以远程操控的。 关键技术8——微电网及微电网集群控制 未来的发展趋势是以微电网为单元,微电网集群为区域的供电方式,大电网将逐步退至后备电源的地位。由此衍生出的虚拟电厂、云端大数据调度平台以及各种人工智能算法,大数据挖掘技术将成为微电网及微电网集群EMS的一个发展趋向。 关键技术9——区域能源管理平台(区域自治) 分布式发电与大电网的关系,从单方面依赖转变为合作互赢。区域能源管理平台可实现对多个微电网的运行控制,建立多微电网间的竞价机制。将来通过云计算,我们把这些分散化的分布式电源,不管是光伏、风电还是储能电站也好,统一把它们调度起来,这是我们研究的一个方向。未来会把供暖、供冷和供电等多样能源的转换,通过各种储能技术(储电、储热和储冷),利用能源最优调配进行EMS来实现。 北控团队在这方面已经做好充足的技术储备,并计划在相关项目上进行实施。相信再过几年到几十年,当人类利用太阳能的技术很成熟的时候,这样就有了无穷尽的能源供给社会的使用,再当下就需要研究者更加努力研究新技术。

    时间:2019-09-06 关键词: 电源技术解析 微电网 光伏领跑者 储能系统

  • 光储充一体化的智能充电站

    光储充一体化的智能充电站

    现在的光伏发电应用在生活中的各个地方,那么有哪些呢? 太阳能你被认为是未来世界的最有潜力的能源,那么它如何让储存管理呢? “光储充”一直是新能源界的热门组合,光伏、储能和充电站结合建设,打造一套智能微电网系统,利用电池储能系统吸收低谷电,并在高峰时期支撑快充负荷,同时以光伏发电系统进行补充,有效减少充电站高峰期的电网负荷,提高系统运行效率的同时,为电网提供辅助服务功能。在美丽的松山湖国家高新区,易事特工业园区内的智能充电站,停车棚顶整齐地铺设了一排排的光伏发电板,停车场内19台充电桩列队迎宾,交流慢充、直流快充,满足多种充电需求。另外,加上一套500KW/500KWh储能系统,组成了一整套“光储充”一体化系统解决方案,这是东莞市首座光储充一体化的智能充电站。 某太阳能停车棚 峰谷套利,收益可观,储能系统充分发挥存储能量和优化配置的功能,在夜间用电低谷时充电并存储起来,在白天用电高峰时释放给充电桩,为电动汽车充电,一方面缓解了充电高峰时充电桩大电流充电对区域电网的冲击,另一方面通过峰谷差价,给充电站带来了非常可观的收益。 测算一下:松山湖谷时电价约0.3元/度,峰时电价约1元/度,充电服务费0.8元/度,意味着充电高峰时段,可获取1.5元/度的收益,综合考虑一年的充电量,光储充一体化充电站的年收益相当可观。 解决动力电池退役“痛点”问题,变废为宝 据统计,截至2018年7月,国内新能源汽车动力电池装机量为3.4GW,据预测,到2020年中国动力电池装机量将超过140GWh。随着动力电池的投入市场,到了使用年限将有一大批退役电池面临处理。 储能系统则被公认是最安全、最经济、最环保的动力电池梯次利用方式,可以“变废为宝”,将退役电池经过检测、修复等一系列工作后,确保了批量退役电池的一致性后,将其用在储能电站里面,进行二次利用。本次,易事特光储充一体化充电站即采用了退役电池作为储能电站的电池,储能团队经过严格的筛选、排查和修复工作,成功将退役电池用在了储能系统里,并顺利运行。 “光储充”的“最强大脑”:能量管理系统 易事特“光储充”系统统一由能量管理系统(EMS)管理和调配,对系统内各个单元能量按最优的原则进行分配,可以实现设备监控、能量统计分析、能量管理、储能调度、事件告警、报表管理等功能。 EMS系统是光储充电站的“调度中心”,是易事特自主开发的云平台系统,承担着整个电站的实时监测、数据传输和保存等重要功能。EMS系统支持远程监控,电站运维时,只需定期巡检,无需人工值守,系统功能强大。“光储充”智能微电网模式,是城市智慧能源调度的重要方式之一,对于解决储能商业化、电动汽车充电和动力电池梯次利用等都具有积极作用。 新能源的比例越来越大,电动汽车越来越多,“光储充”的重要性也将越来越凸显,易事特将发挥在硬件设备和软件平台的综合优势,加强科研投入和市场验证,推动“光储充”进一步落地,挖掘其商业价值,为能源互联网的发展贡献力量。相信在未来的某一天,太阳能到电能的转换效率提高以后,人类会解决能源的问题。

    时间:2019-09-05 关键词: 电源技术解析 光伏电站 光伏技术 储能系统

  • 韩国宣布开发出新电动汽车电池

    6月17日,韩国一家研究机构宣布开发出一项令固态电池非常紧凑并安全用于下一代电动汽车和储能系统的技术。 据韩联社报道,6月17日,韩国一家研究机构宣布开发出一项令固态电池非常紧凑并安全用于下一代电动汽车和储能系统的技术。 根据韩国工业技术研究院(KITECH)公布的消息,其开发的全固态电池用固态导电材料替代了传统锂离子电池正极和负极之间的液体电解质。经过测试,固态电解质锂镧锆氧石榴石电解质具有高度耐热性和耐久性的特点,而且双极结构允许由其制成的电池组串联在一起。 “一块过充的电池在没有发生爆炸或起火的情况下会一分为二,而新的两级结构能够允许电源组压缩到传统电池所需空间的三分之一,并拥有与传统电池相同的输出能力,”KITECH表示,这可以让电动汽车拥有两倍的续航里程,而车身无需变大。 领导这项技术研发的KITECH高级研究员Kim Ho-Sung表示,随着清洁能源使用越来越广泛,以及对更安全的储能系统和电动汽车续航里程的需求不断提升,这项新的固态电池技术可以打开新的增长空间。 领先的能源趋势调研机构富士经济集团预计,随着世界各国转向更清洁的能源,到2035年全球固态电池市场将达到28万亿韩元(约合236亿美元)。

    时间:2019-06-19 关键词: 电池 电动汽车 储能系统

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