储能电站系统全面解析PPT.pdf

储能电站系统 全面解析 目 录 储能基础知识 储能应用场景 储能成本分析 2 一 、 储能基础知识 1.1 系统的定义 、 功能 、 组成 储能技术是指利用化学或者物理的 方 法将一次能源产生的电能存储起来 ， 并在需要时释放 。 包括能量和物质的输 入 和输出 、 能量的转换和储存设备 。 电池储能系统 （ Battery Energy Storage System， 简称 BESS） 是一个利用采 锂电池 /铅电池作为能量储存载体 ， 一定时间内存储电能和一定时间内供应 电能的系统 ， 具有平滑过渡 、 削峰填谷 、 调频调压等功能 。 目前储能系统 主要由储能单元和监控与调度管理单元组成 ： 储能单元包含储能电池组 （ BA）、 电池管理系统 （ BMS）、 储能变流器 （ PCS） 等 ； 监控与调度管理 单元包括中央控制系统 （ MGCC）、 能量管理系统 （ EMS） 等 。 3 一 、 储能基础知识 1.2 主要技术路线类型 4 一 、 储能基础知识 1.2 主要技术路线类型 各种技术路线的主要特点 5 一 、 储能基础知识 1.2 主要技术路线类型 钴酸锂 磷酸铁锂 三元 （ 镍钴锰 ） 三元 （ 镍钴铝 ） 锰酸锂 钛酸锂 6 项目 三元 NCM 磷酸铁锂 LFP 材料结构特性 层状结构 （ 111） 正交橄榄石型结构 理论容量 ＞ 250 mAh·g-1 170 mAh·g-1 实际克容量 160-170 mAh·g-1 110-165 mAh·g-1 标称电压 3.6 V 3.2 V 电压范围 3.0-4.3 V 2.8-3.65 V 质量能量密度 约 249 Wh/kg 约 135 Wh/kg 循环寿命 ＞ 3000次 ＞ 5000次 安全性 1. 主要是由钴酸锂 、 镍酸锂 、 锰酸锂三种材料组成 1， . 热稳定性好 ， 其晶体结构中的氧以磷氧四面体 热稳定性较差 ， 220℃ 左右产生氧气 ； 200℃ 左右 结构存在 ， 在 1000℃ 条件下都不会释放氧气 ； 发生分解 ， 反应剧烈 ； 2. 800℃ 左右发生分解 ； 2. 在内短 、 局部高阻抗过热 、 外短 、 挤压 、 穿刺 、 3. 发生意外时 ， 内部只有可燃物 （ 还原性气体和 碰撞等条件下内部极芯温度及易达 到 200℃ - 液体 ） 和点火源 ， 没有助燃剂 （ 氧气 ）， 爆炸 300℃ ， 产生大量氧气 ， 易着火 。 可能性低 。 成 本 成本更高 成本更低 小结 1. 能量密度 ： 三元锂电池能量密度更高 （ 层状结构利于锂离子嵌入和 脱 出 ）， 约为同质量磷酸铁锂电 池的 1.8倍左右 ， 项目容量占地面积小 ； 2. 循环寿命 ： 磷酸铁锂电池循环寿命长 ， 放电电压平台平稳 ， 充放电 过 程中无相变 ； 三元电池放电平 台不平稳 ， 充放电过程中存在相变造成容量衰减 ， 循环寿命较短 ； 3. 安全性能 ： 磷酸铁锂结构稳定 ， 安全性能更好 。 7 一 、 储能基础知识 1.3 基础名词 、 概念 、 对应的英文单词 —— 系统组成 • 电池储能系统 （ Battery Energy Storage System， BESS） • 电芯 （ Battery Cell）： 单个电池 ， 电池的最小单元 ； • 电池模组 （ Battery Module/Pack） ： 一系列单个电池的标准封装 ； 电池 架 /簇 （ Battery Rack/Cluster） ： 一系列电池模组组成的储能单元 ； • 电池汇流柜 （ Battery Collection Panel, BCP）： 介于电池机架和储能逆变器 之间 ,类似于光伏直流汇流箱 ； • 储能变流器 (Power Conversion System, PCS):双向直流交流逆变器 ； • 电池管理系统 (Battery management system, BMS)： 智能化管理及维护各个电池 单元 ， 防止电池出现过充电和过放电 ， 延 长电池的使用寿命 ， 监控电池的状态 。 • 能量管理系统 (Energy management system, EMS) • 暖通空调系统 （ HVAC） :通常用在电池集 装 箱内 ， 保证电池通风散热和保暖 ； QG1 8 一 、 储能基础知识 • 电芯 （ Battery Cell）： 单个电池 ， 电池的最小单元 ； • 电池模组 （ Battery Module/Pack） ： 一系列单个电池的标准封装 ； • 电池架 /簇 （ Battery Rack/Cluster）： 一系列电池模组组成的储能 单元 ； 9 一 、 储能基础知识 1.3 基础名词 、 概念 、 对应的英文单词 • 电池汇流柜 （ Battery Collection Panel, BCP）： 介于电池机架和储能 逆变器之间 ,类似于光伏直流汇流箱 ； • 储能变流器 (Power Conversion System, PCS):双向直流交流逆变器 ； • 电池管理系统 (Battery management system,BMS)： 智能化管理及维护各个 电池单元 ， 防止电池出现过充电和过 放电 ， 延长电池的使用寿命 ， 监控电 池的状态 。 • 暖通空调系统 （ HVAC） :通常用在电池 集装箱内 ， 保证电池通风散热和保暖 ； 10 一 、 储能基础知识 1.3 基础名词 、 概念 、 对应的英文单词 —— 性能指标 • 电池容量 ： 能够容纳或释放的电荷 Q， 即电池容 量 （ Ah） ＝ 电流 （ A） x 放电时间 （ h） ， 单位一般为 Ah（ 安时 ） 。 比如储能电池标注 96Ah， 那么在工作时电流为 96A的时候 ， 理论 上可以使用 1小时 。 • 电池能量 ： 电池储存的能量 ， 单位为 Wh（ 瓦时 ） ， 能量 （ Wh） =电压 （ V） × 电池容量 （ Ah ） 。 例如 3.2 V/96Ah的电池 ， 其能量为 307.2Wh， 而如果我们把 4节这样的电池串联 ， 就 组成了一个电压是 12.8V， 容量为 96Ah的电池组 ， 虽 然没有提高电池容量 ， 但总能量确提 高了 4倍 。 • 充放电速率 （ C-Rate） ： 放电倍率是指在规定时间内放 出 其额定容量时所需要的电流值 ， 它在数值上等于电池额定容量的倍数 。 即 ： 充 放 电电流 （ A） /额定容量 （ Ah） ， 其单位一 般为 C ( C-rate的简写 )， 如 0.5C， 1C等 11 一 、 储能基础知识 1.3 基础名词 、 概念 、 对应的英文单词 —— 性能指标 • 荷电状态 （ State of charge， SOC） 荷电状 态 ， 电池剩余容量 ,范围是 0~1, 1表 示电池完全充满 ， 0表示电池完全放电 ； • 放电深度 （ Depth of discharge， DOD） 表 示 电池放电程度的一种量度 ， 为放电 容量与额定容量的比值 ， 单位为 ％ ， 例 如 ， 80％ DOD， 是指放电时放出额定容量 的 80％ 停止 • 电池剩余容量 （ End of life， EOL）， EOL 80% 意思是在其使用一段时间后其电 池总体容量衰退至初始容量的 80%， 对应的有 BOL， Beginning of Life。 12 一 、 储能基础知识 1.3 基础名词 、 概念 、 对应的英文单词 —— 性能保证 • 保证发电容量 （ Guaranteed power capacity， GPC） :储能系统在规定的使用时间内放出 的最低容量 。 • 循环效率 （ Round-trip Efficiency， RTE） ： 考虑充放电时的设备损耗及自耗电后 ， 电池 充满状态下 AC端放出的全部电量与 AC端充满所需的电量之比 。 • 循环寿命 （ Cycle life） ： 电池的寿命分为循环寿命和 日 历寿命两个参数 。 循环寿命指的 是电池可以循环充放电的次数 。 即在理想的温 湿 度下 ， 以额定的充放电电流进行充放电 ， 计算电池容量衰减到 80%时所经历的循环次数 。 日 历寿命是指电池在使用环境条件下 ， 经 过特定的使用工况 ， 达到寿命终止条件 (容量衰 减 到 80%) 的 时间跨度 。 一般业主可能会考 核两者的较小值 。 13 一 、 储能基础知识 1.3 基础名词 、 概念 、 对应的英文单词 • 自放电 （ Self-discharge） ： 电池充满电之后 ， 在与外电路没有接触和常温放置的条 件下 ， 其电容量会自然衰减 ， 通常 ， 环境温度对其影响较大 ， 过高温度会加速电池的 自放电 。 电池容量衰减 （ 自放电 率 ） 的表达方法和单位为 ： %/月 14 一 、 储能基础知识 1.4 主流厂家产品及特点 电芯 ——CATL 15 电芯 ——BYD 16 电芯 ——南都电源 17 电芯 ——海基新能源 18 电芯 ——上海电气国轩 19 系统集成 ——CATL 风冷方案 20 系统集成 ——CATL 液冷方案 21 系统集成 ——BYD 液冷方案 22 系统集成 ——BYD 液冷方案外观图 23 系统集成 ——深圳科陆 24 系统集成 ——阳光电源 25 系统集成 ——上能电气 26 系统集成 ——上能电气 27 典型集装箱式储能站 28 典型站房式储能站 29 一 、 储能基础知识 1.4 储能系统电气接线 30