火熱的儲能行業(yè)創(chuàng)新涌動。
在電芯層級，基于大容量的電芯此起彼伏;在系統(tǒng)層級，基于電芯、PCS、綜合算法，以及與電網(wǎng)、光伏等協(xié)同形成內化兩大進化方向。
以近日的上海SNEC展為例，在內部進化方向，寧德時代推出新型光儲融合方案，利用耐高溫石墨負極，實現(xiàn)高溫電芯技術，實現(xiàn)0輔源、自加熱技術的儲能系統(tǒng);比亞迪推出“刀芯配儲”，即搭載刀片電池的比亞迪魔方;天合儲能亦推出搭載高溫電池的無空調儲能系統(tǒng);蜂巢能源推出短刀電芯儲能系統(tǒng)……
而在外部進化方向，陽光電源、華為等推出光儲融合方案;陽光電源、遠景能源、南瑞繼保、海博思創(chuàng)等推出構網(wǎng)型儲能系統(tǒng)。
高工儲能分析認為，從寧德時代、比亞迪、陽光電源、天合儲能、華為、蜂巢能源等的一系列企業(yè)創(chuàng)新步伐來看，儲能系統(tǒng)領域 “內外進化”趨勢明顯，并已經(jīng)形成了不同系統(tǒng)解決方案。
所謂內外進化中的“內”，是指儲能系統(tǒng)從內部開始優(yōu)化，比如電芯、PCS、軟件算法等不斷創(chuàng)新，從而形成更優(yōu)的系統(tǒng);而“外”則是指儲能系統(tǒng)加速與電網(wǎng)、光伏耦合，形成構網(wǎng)型儲能、光儲融合方案，從而加碼儲能系統(tǒng)的優(yōu)化、迭代。
內部：儲能系統(tǒng)電芯、PCS、算法進化
內部進化，是儲能系統(tǒng)優(yōu)化的重要方式。
當前，儲能系統(tǒng)因入局者龐雜，在技術進化方向亦表現(xiàn)極大的“領域特性”。
首先，具備電芯能力的系統(tǒng)集成玩家，開始聚焦電芯材料或者電芯結構，形成更優(yōu)的方向。
在電芯材料迭代方面，寧德時代、天合儲能以高溫電池主導儲能系統(tǒng)的革新。
5月24日，寧德時代發(fā)布全球首個零輔源光儲融合解決方案，光與儲實時聯(lián)動，實現(xiàn)毫秒級功率控制，保障電力平滑輸出，同時充放電效率提升10%。該光儲融合系統(tǒng)通過高溫電芯技術結合自加熱技術，實現(xiàn)系統(tǒng)自主控溫，無懼寒暑，無需冷卻系統(tǒng)及外部輔助電源，擺脫儲能電池對輔助電源的依賴。
寧德時代高溫電芯技術采用耐高溫石墨負極材料及特質的電解液配方，電芯在超過35°C的條件下依然保持良好的衰減特性。
在儲能電柜模塊，寧德時代配備了首款長壽命高溫電芯，系統(tǒng)循環(huán)壽命可達15000次。在光儲變流器模塊，寧德時代為每一個組串式光儲變流器都配備了儲能電池，對光伏組件輸出功率進行實時調節(jié)。
寧德時代還首創(chuàng)本地能量管理系統(tǒng)(Local EMS)，搭載于每一個組串式光儲變流器中，一方面可實時與上層管理系統(tǒng)通訊，另一方面可實時識別儲能電池能量分配需求，實現(xiàn)毫秒級響應，輸出功率“零”偏差。
另一個重磅玩家——天合儲能亦在此期間對外推出搭載高溫電池的無空調儲能系統(tǒng)。
天合儲能將圍繞高溫鋰電材料體系、系統(tǒng)結構、均溫控制重新設計。在電池開發(fā)上，天合儲能開發(fā)出耐高溫鋰電池;在系統(tǒng)方面，持續(xù)優(yōu)化大型儲能的倉體結構，比如打造通風效果良好的全通暢系統(tǒng)。
寧德時代、天合儲能的無空調儲能系統(tǒng)，核心均在與電芯，試圖從電芯角度定義系統(tǒng)，為項目建設提供更具價值更安全的儲能產品，助力實現(xiàn)電力在發(fā)電側、電網(wǎng)側以及用戶側的穩(wěn)定運行。
除了電芯材料變革外，亦有從結構尺寸來主導儲能系統(tǒng)進化。
該路線主要以比亞迪、蜂巢能源等為例，刀片工藝等亦將重新“定義”儲能系統(tǒng)。
5月24日，比亞迪推出首款集成刀片電池的儲能系統(tǒng)“比亞迪魔方”。
據(jù)悉，比亞迪魔方無模組、無PACK、直接集成到系統(tǒng)，可降低約36%的零部件數(shù)量，提升約98%的空間利用率，加大約30%的結構強度。同時，可通過靈活組合，適用于工商業(yè)儲能、電站級儲能等應用場景。
5月24日，蜂巢能源發(fā)布了儲能專用場景的系列短刀電池，包括L500型325Ah電力儲能專用電芯、L600型124Ah工商業(yè)儲能專用電芯、L600型168Ah家庭儲能專用電芯等系列產品。在系統(tǒng)集成環(huán)節(jié)，蜂巢能源基于短刀電池推出系統(tǒng)方案。以電力儲能系統(tǒng)為例，與傳統(tǒng)VDA儲能系統(tǒng)相比，325Ah儲能專用電芯基于短刀電芯結構，采用LCTP技術，Pack零部件減少15%，Rack動力連接件減少50%，從而降低系統(tǒng)成本。
其次，除了電芯層級的技術優(yōu)化，PCS層級是在不斷優(yōu)化，形成具備綜合控制能力的系統(tǒng)。
PCS決定了電能轉換的質量與系統(tǒng)的效率。PCS玩家相繼推出組串式、集散式、高壓級聯(lián)式、模塊化、集中式解決方案。
不同拓撲結構的容量可利用率也不相同。當前，盛弘電氣、上海電氣等入局了模塊化儲能變流器;而智光儲能、新風光、易事特等推出了高壓級聯(lián)型儲能變流器。
而表現(xiàn)到儲能系統(tǒng)，亦出現(xiàn)了上述幾種系統(tǒng)分化。隨著市場中300Ah以上的儲能電池陸續(xù)推出，以及變流器單體功率即將突破4MW，更高容量電池和更高功率的PCS正在同步進化，形成綜合的系統(tǒng)解決方案。
再次，從電池運行狀態(tài)的監(jiān)控、系統(tǒng)的協(xié)同控制、加與電網(wǎng)的協(xié)同互動能力來獲取輔助服務收益，數(shù)字化、智能化技術逐漸上升為重要基礎。
海博思創(chuàng)認為，儲能系統(tǒng)集成不只是簡單連接和電芯堆疊，儲能系統(tǒng)集成的過程本身就是一個數(shù)字化貫穿的過程。數(shù)智化技術無論是在電池狀態(tài)監(jiān)控，還是電力交易的策略設計和數(shù)據(jù)預測方面均十分關鍵。
尤其，當未來儲能系統(tǒng)運行周期動輒20年，對能量管理、電池一致性管理的要求就越高。這就需要通過智能化控制技術，提高儲能系統(tǒng)內部多單元功率出力分配策略的精準性，以此減少不同單元之間電池SOX的差異，進而提升系統(tǒng)的容量可利用率。
海博思創(chuàng)在產品開發(fā)、技術迭代、項目管理、質量追溯展開全生命周期數(shù)據(jù)跟蹤，將在未來的電力交易、碳交易的過程中起到關鍵作用。
遠景能源打造了EnOS智能物聯(lián)操作系統(tǒng)，可實現(xiàn)儲能系統(tǒng)的安全管理、功率預測、電力交易等功能，更好應對國際項目更嚴苛的要求和更多變的環(huán)境。“智能物聯(lián)操作系統(tǒng)EnOS，可解決能源協(xié)同的挑戰(zhàn)，目前接入的全球資產已經(jīng)超過了400GW。”遠景能源創(chuàng)始人張雷曾表示。
而陽光電源儲能系統(tǒng)采用站級調度群控技術，能量管理系統(tǒng)(EMS)的 POD 控制器基于采集 PCC 功率和頻率信息。當檢測頻率超閾值范圍時，基于功率微分計算量進行比例調節(jié)，并進行通訊延時和響應延時的補償校正，輸出阻尼功率，儲能系統(tǒng)響應阻尼功率的指令疊加，可在 3~5 個周波內抑制0.15-2.5Hz低頻功率振蕩。
上述案例的功能，均有賴于儲能數(shù)字化、智能化的實現(xiàn)。
外部：電網(wǎng)耦合、光伏融合
隨著光伏發(fā)電成為主流，向著光儲融合、電網(wǎng)耦合發(fā)展。未來，零碳工廠、零碳建筑、零碳園區(qū)、零碳城市也將成為現(xiàn)實。
首先，眾多系統(tǒng)集成商開始關注與光伏的融合，推出光儲融合方案。陽光電源、華為、天合儲能、寧德時代等均在在光儲融合領域推出針對性方案。
以陽光電源為例，陽光電源在SNEC上展出了光伏、儲能、充電、氫能、運維管理等全域產品，及“光儲充氫維”全域融合能力，覆蓋能源基地、零碳園區(qū)、零碳家庭全場景。
陽光電源還推出“1+∞全屋綠電解決方案”，圍繞逆變技術核心，在業(yè)內率先實現(xiàn)全棧自研的“光儲充優(yōu)云”系統(tǒng)級產品組合，打造一站式系統(tǒng)解決方案和服務。
無獨有偶，華為也提出了全場景智能光儲解決方案，包括清潔能源基地、工商業(yè)、戶用三大應用場景最前沿的解決方案和全球成功應用實踐。
在清潔能源基地打造方面，華為創(chuàng)新提出了“三個融合”理念，即通過電力電子技術與數(shù)字技術融合、光儲融合、能量流與信息流融合，與生態(tài)伙伴攜手打造穩(wěn)定并網(wǎng)、極致安全、智能運維、更高收益的新型清潔能源基地解決方案。華為推出光伏和儲能系統(tǒng)智能協(xié)同控制，可有效保障在離網(wǎng)狀態(tài)時2:1高光儲比穩(wěn)定運行;同等儲能配置下，更高的光伏比例，有利于降低系統(tǒng)度電成本30%。
其次，伴隨更高比例可再生資源的接入，掌握關鍵電網(wǎng)技術，促進儲能系統(tǒng)有效參與電網(wǎng)調度與輔助服務。
當前，國內風、光能源大基地、大水電、大核電等集約化開發(fā)主要集中在西南、西北、東北、華北地區(qū)，電力負荷中心主要集中在中東部地區(qū)，以特高壓為骨干網(wǎng)架的大容量、遠距離能源輸送大通道建設全面加速，不斷深化“西電東送”、擴大“北電南送”的能源配置格局。中國能源生產、消費呈現(xiàn)逆向分布等特征逐漸明顯。
全球能源加速轉型背景下，高比例可再生能源接入、高比例電力電子設備接入、高比例特高壓直流輸電的“三高”態(tài)勢逐漸凸顯，對新型電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運行提出更大挑戰(zhàn)
電網(wǎng)的交互能力也決定著儲能系統(tǒng)運行時的性能表現(xiàn)。眾多系統(tǒng)集成商表示，參與到電網(wǎng)調頻、調壓、調峰以及慣量支撐等調節(jié)工作才是儲能系統(tǒng)核心價值所在，這就需要企業(yè)研發(fā)團隊對電力系統(tǒng)、電網(wǎng)的需求有著深刻的理解，構網(wǎng)型儲能得到重視。
陽光電源認為，在“三高”背景下，儲能系統(tǒng)應具備多次連續(xù)高低穿構建能力，這也是下一代并網(wǎng)標準要求趨勢。當前，GB/T 34120、GB/T 36547 等多個并網(wǎng)標準要求電壓故障穿越期間的無功響應時間為30ms。并網(wǎng)點電壓因短路等導致跌落、大負荷擾動導致過壓時，需要儲能系統(tǒng)保持并網(wǎng)，并向電網(wǎng)提供無功功率支持電網(wǎng)恢復，“穿越”故障區(qū)域。構網(wǎng)型儲能自西藏首提“強配”后，正在加快走進儲能領域。
事實上，構網(wǎng)型技術不僅提高系統(tǒng)自身能力，還可以提高儲能系統(tǒng)參與電力輔助服務市場的能力、提高儲能電站的經(jīng)濟收益，不斷優(yōu)化儲能系統(tǒng)應內核。
結語
當前儲能正走向規(guī)模化發(fā)展初期。儲能系統(tǒng)是直面業(yè)主的終端。面對大比例可再生能源接入電網(wǎng)、光儲同壽等一系列發(fā)展需求，儲能系統(tǒng)的門檻越來越高，基于儲能系統(tǒng)技術進化也將愈演愈烈，儲能系統(tǒng)解決方案也將不斷得到優(yōu)化，儲能系統(tǒng)之戰(zhàn)已經(jīng)全面開啟。不過，究竟是哪種進化或哪些進化會獲得市場認可，時間會給一個答案。
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