CIES2024|| 哈工储能李鑫:全钒液流电池系统集成关键技术的思考-中国国际储能大会
2024 03/26 09:58:31
来源:中国储能网

CIES2024|| 哈工储能李鑫:全钒液流电池系统集成关键技术的思考

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作者:中国储能网新闻中心

  中国储能网讯:3月10-13日,由工业和信息化部节能与综合利用司指导,中国化学与物理电源行业协会主办并联合500余家机构共同支持的第十四届中国国际储能大会暨展览会(简称“CIES”)在杭州国际博览中心召开。

  CIES大会以“共建储能生态链,共创储能新发展”为主题,针对储能产业面临的机遇与挑战等重点、热点、难点问题展开充分探讨,分享可持续发展政策机制、资本市场、国际市场、成本疏导、智能化系统集成技术、供应链体系、商业模式、技术标准、示范项目应用案例、新产品以及解决方案的普及和深化应用。

  来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的2011余家产业链供应链企业, 53417位线上注册嘉宾将参加本届CIES大会,储能网视频号线上直播11万人参与观看与交流。其中300余家企业集中展示了储能产品,涵盖系统集成、电芯、PCS、BMS、集装箱、消防、检测认证、飞轮储能、液流电池、熔盐储热、压缩空气储能等新型储能全产业链。

  3月11日下午,合肥工业大学博士李鑫受邀在长时储能技术及应用专场分享主题报告,报告题目为《全钒液流电池系统集成关键技术的思考》。以下为报告主要内容:

  李鑫:各位专家、各位同行好!很荣幸在这里可以和大家分享我们团队近些年来的一些工作情况,以及在此过程中关于全钒液流电池系统集成关键技术的一些思考,希望可以和大家共同探讨。

  第一,由于液流电池的使用场景特别多,所以对它的集成技术要求就特别多。比如发电侧、电网侧以及用户侧可以比喻为交通运输领域的长距离火车、方圆200公里的货车以及城市里随处可见的汽车,因此不同的场景对应不用的需求,集成技术也会要求不一样。

  目前储能行业势头旺盛,各种储能形式百花齐放,如果将液流电池长时安全的优势与其他电池如锂电池结合起来将更能满足不同应用场景的需要。现在的储能应考虑如何发挥各自电池的特点,当然也必将会在调度上存在一定的难度。

  从国家政策来讲,国内液流电池的标准相对是比较完善的,这也给各个厂家在不同的赛道上,提供了很好的商机。未来整个储能行业的发展,从备用到辅助到独立到共享,这必然是个趋势,每一步都有它的难度。比如说在备用阶段,铅酸电池和国产替代都走了很长时间,而随着新能源和储能发展迅速,未来储能独立,共享商业模式都是难关,在这种情况下如果储能可以将循环次数定在两万次,度电成本在1毛钱,即便是加上新能源的成本,储能的度电成本也不会超过四毛,那么整个新能源就有很好的商业基础。

  与此同时,我们国家钒资源的相当丰富,对于钒电池未来的路还很长,需上中下游全产业链均衡的发展;此外,对于百兆瓦级别的钒电池储能电站与锂电池电站由于锂电池的消防等级高,所占地面积相差无几。

  当然,储能必须以安全为前提,全钒液流电池工作在常温常压条件下,正负极电解液一致,不存在交叉污染,本质安全。但在系统集成的过程仍会存在各种问题,实则没有绝对的安全性。 目前液流电池的发展除了全钒之外,还有很多头部公司在发展铁铬、锌溴等,相信随着各行各业的发展,将会出现更多的赛道。对于我们团队,时刻关注液流电池控制系统并发挥特长,目前产品已成功应用于全钒、铁铬和锌溴等储能电池项目。

  储能那么多应用场景,并有那么多技术条件的积累,有哪些问题呢?实际上和锂电的情况有点相像,但是比锂电更复杂一点。

  第一,液流电池的内阻,包括电池等效的电容,它是一个分布式参数,并随着液流粘稠度、温度以及碳酸压缩比的不同等等都会受影响。所以估计就比较难,早期我们团队就做了这方面的工作,包括如何计算SOC,怎么判断SOH,电池电解液的状态,电堆的智能制造,电池的全生命周期管理运维怎么来做等等,实际上这是一大堆的难题,刚好提供了很好的这种商机。

  第二是数学模型的搭建,全钒液流电池复杂的数学模型如何结合大数据,以及工业仿真软件、模拟软件或数字孪生等进一步深化,我前期们已经做了部分工作并出版在《全钒液流电池储能系统建模与控制技术》这本书中。

  第三是多个电池并联之后串联谐振的问题,不同工况的谐振问题或者是准谐振问题,对我们电气安全,包括消防,气体析出,过压控制等等都会带来困难。

  第三是流量系统之间的关系怎么来确定,如何通过工程积累迭代的办法找到最佳点在哪里;光纤测温和流道优化设计怎么来做,以及DCDC控制器要不要加,多个DCDC和PCS的并联问题等。

  最后是关于电池如何灵活充放电控制以及储能系统的组合优化,电池结构设计选择是左右式,上下式还是分散式,以及储能系统的运维问题。

  针对上述问题,我们公司经过多年的努力,应用先进的互联网和在线可编程技术等,开发了可更新的算法库,通过软件迭代的形式对控制系统不断的改进, 并在此基础上研发出分层控制的产品包括电堆传感模块BMU、电池簇管理模块BSU、电池管理模块BSU、集装箱管理模块VEMS以及能量管理模块EMS等。

  此外,由于液流电池在运行的过程中要时刻监测温度,压力,电压等参数,且对检测精度要求高,时长长,而传统的PLC采集系统是面向过程控制远不能满足需求。我们团队经过多年研究开发了液流控制器,可把不同精度与采样率的采样数据全部集成到该控制器中,在此基础上并开发了SOC计算机,可精准计算SOC值。

  最后针对电池的管理,通过研发顶层可面向用户得可持续更新软件,软件可实现功率均衡、环流抑制、以及充放电的过程控制等。

  我们团队一直关注工商业的储能,从小功率10kW、20kW、60kW等集成系统做起,逐步的提升功能,联合液流电池供应链厂家一起,做出让用户更能接受液流电池集成系统,还有专门针对高校研究所需要的携式储能装置。 我们的工程案例包括在合肥2016年光伏+储能示范项目,通过这个示范可总结许多问题,并对这些问题进行了解决,紧接着我们还做了360kW/720kWh,1MW/4MWh储能项目等,积累了丰富的工程经验。

  总而言之, 哈工储能是一家专业从事液流电池控制、电力储能系统能源管理等储能装备的研发、生产、销售和服务的新技术企业。该公司拥有30余项知识产权,技术团队获得3项科技进步奖,目前哈工储能拥有两个生产基地,一个研发基地,一个装备制造基地,并与高校合肥工业大学一直建立良好的产学研关系。公司秉承“服务既是产品,质量既是生命”的理念快速发展。近几年来,公司研发中心在液流电池管理系统BMS,能源管理系统EMS取得突破,并将持续为全球客户提供高品质的产品与服务。

  最后,谢谢大家的聆听,希望有机会和大家一起促进液流电池的长远发展,低价不是液流的目标,品质是关键!

【责任编辑:孟瑾】