苏麟-关于电化学储能系统集成技术的思考（苏改）0907_23页_2mb

电化学储能系统集成技术总结

公司简介

能建时代（上海）新型储能技术研究院有限公司是一家由电规总院控股，宁德时代、江苏省电力设计院、华东电力设计院、中能装备投资参股的国有控股合资公司，成立于2022年8月5日。公司定位为储能核心产品及系统解决方案供应商，专注于储能行业政策研究、技术创新、标准制定以及储能电站系统解决方案的咨询服务和产品服务。

行业发展概况

• 政策支持：新型储能被纳入《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》，并被《关于加快推动新型储能发展的指导意见》确立为新型电力系统的重要基础设施。
• 市场发展：2021年全球新增电化学储能功率装机达7536.2MW，占比57.6%；国内新增装机1844.6MW，占比24.9%，同比增长18%。锂电池在新型储能中占据绝对主体地位。
• 技术路线：新型储能技术呈现多样化趋势，但目前仍以锂电池为主导，其他如全钒液流电池、氢储能、飞轮储能等处于商业化早期或开发阶段。
• 行业趋势：储能行业需发展高安全、长寿命、高可靠、低成本、易回收的储能技术，推动技术创新、产业链优化和核心元件国产替代，以实现《“十四五”新型储能发展实施方案》提出的2025年系统成本降低30%的目标。

集成技术难点和解决措施

初始投资成本

• 难点：储能系统初始投资成本高，制约商业化和规模化应用。
• 措施：通过提升直流侧电压至1500V，优化电池舱设计（如采用非步入式舱体），提高能量密度，减少设备数量和建设成本。结合大容量电芯使用，有效降低初始投资成本。

簇间环流

• 难点：电池簇间存在环流，影响系统可放电能量和安全。
• 措施：采用级联型拓扑结构或在电池簇回路中增加DC/DC变流器，以减少环流现象。

电池热管理

• 难点：运行温度对电池性能和安全有显著影响。
• 措施：推广液冷储能技术，采用乙二醇水溶液作为冷却媒介，通过换热器实现温差控制在3-5℃，提升系统能效、寿命和安全性。

安全机理

• 难点：热失控可能引发火灾或爆炸，尤其在磷酸铁锂电池中。
• 措施：加强电池安全设计，采用气体探测器、防爆通风装置、水消防及七氟丙烷等消防设施，并建立全站消防给水系统。

电气安全

• 难点：高电压直流系统短路电流大，影响设备选型和安全运行。
• 措施：通过减少电池串并联、设置DC/DC模块、采用级联型或组串式PCS等方式降低短路电流，同时采用断路器或熔断器+负荷开关的组合实现短路保护和检修隔离。

控制通信技术

• 难点：大型储能系统需实现毫秒级快速响应和多设备同步控制。
• 措施：配置PCS协调控制器，采用IEC104、IEC61850等通信规约，提升通信速率和监控可靠性。

环境适应性

• 难点：在高海拔、低气温、强风沙、强腐蚀等极端环境下，储能系统集成需具备良好的适应性。
• 措施：
  • 高海拔：进行电气设备安全净距校验。
  • 低气温：采取保温隔热和加热措施。
  • 强风沙：使用密封胶、防沙棉和合理风道设计。
  • 强腐蚀：优化电气设备爬电比距，舱体喷涂防腐漆。

集成技术的几点思考

1. 以安全为基础：储能系统集成应以安全为核心，提升运行可靠性和降低全寿命周期成本，重视元器件国产化。
2. 适应新型电力系统需求：集成技术需适应新型电力系统的调峰、调频、应急响应等场景，构建“三电架构”（电芯、电控、电气）。
3. 荷电状态（SOC）测量与分析：SOC的准确测量与计算是电池有效控制和保护的基础，需在传感技术和数据分析方面持续发展。
4. 重视运行大数据：利用运行数据提升运维效率和设备迭代能力，避免“数据坟墓”现象。
5. 变流技术发展：变流技术是实现电池均衡、功率控制和系统支撑的关键，需综合技术路线的优劣势，以全局最优为目标进行发展。
6. 热管理技术优化：电池热管理技术是主动安全、长寿命和高能效的基础，需在技术、成本和运维便利性之间进行综合考量。
7. 电芯质量与系统集成并重：电芯质量和系统集成同样重要，需逐步总结运行经验，建立精细化行业标准，并从“建设成本”向“全寿命周期综合成本”理念转变。

目标展望

• 2025年目标：新型储能技术创新能力显著提高，核心技术装备自主可控水平大幅提升，实现全寿命周期成本的优化。
• 2030年目标：新型储能核心技术装备实现自主可控，技术创新和产业水平稳居全球前列。

结语

电化学储能系统集成技术是实现新型储能商业化和规模化应用的关键环节。未来需在安全、成本、效率、环境适应性等方面持续优化，推动储能技术与产业的高质量发展。