儲能系統的集成優勢分析研究

儲能系統的集成優勢分析研究報告人：

日期：讓人人享用清潔電力

Clean

power

for

all

Clean

power

for

all目

錄01

儲能集成系統安全問題02

儲能系統集成關鍵技術03

陽光電源儲能業務布局04儲能典型業績分享

②

Clean

power

for

all儲能集成系統安全問題12001400%10001200%800800%600600%400200%2000%02000-2010

2011

2012

2013

2014

20152016裝機規模(MW)一

年增長率(%)截至2018年底，全球累計投運電化學儲能裝機規模達到4868.3MW/10739.2MWh,

功率規模同比增長

65%;2018年，中國累計投運儲能項目規模為1018.5MW/2912.3MWh,

是2017年累計總規模的2.6倍；2018年，中國新增投運的電網側電化學儲能規模206MWh,

占2018年全國新增投運電化學儲能規模

36%;2019年，全國各個省、市相繼推出電網側和發電側

增加儲能單元的相關政策，刺激了儲能項目的發展。

Clean

power

for

all電化學儲能系統市場容量快速增長截止到2018年中國電化學儲能投運項目累計規模

(MW)*數據來源：CNESA(中國能源研究會儲能與委會/中關村儲能產業技術聯盟)4快速增長的儲能市場規模2017

20181600%1000%-200%400%

Cleanpowerforall電化學儲能系統的危機2018年，全球范圍內，儲能電池系統安全事故達到數十起，儲能集成系統的設計水平急需提升!鋰電池儲能系統事故頻發5

Clean

power

for

all儲能系統集成關鍵技術

Clean

power

for

all儲能專利技術申請專利1600余件，其中儲能相關專利500+件，涵蓋電氣、結構、控制、系統集成等核心技術發發

明發

明發明專利證書利

證

書發

明

專

利

證

書發

明

專

利

證

書發

明

專

利

證

書田

普7書智能消防，浪涌抑制，絕緣監測，安全接地，確保儲能系統安全穩定運行。高效率鋰電池，PCS

三電平技術，1500Vdc

直流高壓儲能系統設計，實現更高系統循環效率專利熱設計，系統配置及控制策略優化，長壽命管理，

確保儲能系統可靠性就地監控，統一調度，快速響應，精確故障定位，支持云平臺接入，實現智能化運維IP54

防護，風載、雪載、抗震設計，儲能系統可適用于

高海拔、近海、風沙、高低溫等惡劣環境安全性設計高效率設計可靠性設計智能化設計適應性設計儲能集成系統關鍵技術Clean

powerfor

all8毗鄰電池接觸壁面的最高溫度

熱失控在毗鄰電池之間的擴散時間>與中科大火災實驗室共同研究電芯熱失控特性，設計了基于火災動力學的

消防系統；>為保證系統的運行安全，結合研究成果，制定了一套提前干預加有效控制

的消防策略；>安全設計準則：預防為主，消防結合。9(1-a)

(1-b)(1-c)

(1-d)442s

451s500s(2-c)

(2-d)515s

530s

562s(3-c)

(3-d)571s

581s

635s(4-c)

(4-d)

672s682s730s(5-c)

(5-d)826s827s

858s0mm-:700-■0.5mm-T。600500400300200100。1#-2#2#3#

3+4#無隔板0.5mm隔板1.5mm隔板1#-2#

2#-3#

3#-4#

4#-5#安全性設計/智能消防系統火災動力學消防系統Clean

power

for

all600[

550s0040025020015010050失控傳播實驗501

s(3-a)Temperature("C)Time

(s)(5-a)(2-b)(5-b)(3-b)(4-b)(2-a)(4-a)825s■1.5mm-T435s665s563s4#5#>二次水消防接口。紅外可見光火災報警器噴淋系統>

采

用

新

型FK5112

全氟己酮滅火介質，快速滅火，持續降溫，清潔環保；>防護隔離艙及消防霧化設計，頂部噴淋，快速滅火，抑制蔓延；頂端噴淋管道二次水消防接口安全性設計/智能消防系統監測模塊熱電偶采集終端多點監控，分級滅火，智能消防!管道式滅火方案10Clean

power

for

all全浸沒式滅火方案FK5112儲能方艙消防主機

Cleanpowerforall安全性設計/浪涌保護及絕緣監測系統◆電網側、電池側、供電系統、PCB

板級輸入輸出增加專用浪涌保護器；

Battery

AC逆變電路◆有效抑制外部的殘余電壓以及PCS

的共模電壓對系統的影響；絕緣監測

采樣單元

控制單元◆絕緣監測系統實時監測儲能電池直流正負母線對地絕緣狀態，保護系統正常運行。

PE絕緣監測原理圖電池側浪涌保護電網側浪涌保護PCB

板級浪涌保護

絕緣監測控制板11ItemGroundConfigurationNoteNot

to

do①In-dependentGroundConnectionBattery

PCS/UPS

etcGND1/

7

GND2777

GND377T(Best)ACompleteIndependent

GroundConnectionBatteryPCS/UPSBattery

PCS/UPS(Alternative

1)B

Parallel

GroundConnectionBattery

PCS/UPSGNDNoCommonGroundbetween

Batteryand

PCSGND

etc

GNDL1L2EarthPanelL4BatteryPCS/UPSetc(Alternative2)◎

Earth

Panel

ParallelConnection(Case

A,BImpossible)※

Earth

Cable

Length!L1<<L2,L3,L4GND※Ground

cables

are

better

with

low

impedance

(Length↓,Thickness

t)②NoConnection24Vdc-GNDAC220V

24VdcSMPSGNDDC24VNoConnectionToGround

or

CaseGNDNo

connection

SMPS24Vdc

negative

pole

to

ground

orits

case

Cleanpowerforall安全性設計/安全接地系統集裝箱、電池架、電池模組、電池S/G、

空調、消防、照明及配電等設備均采用獨立接地設計。可靠性接地12高效率設計/高性能設備選型選用更高效率鋰電池及PCS

設備，系統循環效率大于90%RTE+2%

個最高的系統循環效率PCS

加權效率>98.5%更高的平均轉換效率PCS

最大效率>99%更高的最大轉換效率電池RTE>98%更高的電池循環效率高能效比工業空調智能溫控系統Clean

power

for

all13Clean

power

for

all高效率LVRTHVRT高效率設計/儲能逆變器22年逆變技術最大效率99%,加權平均效

率>98.5%專利載波同步技術，主從并

聯方式抑制環流，可靠性高1.2pu~1.3pu,

運行0.5s以

上，低電壓穿越2S虛擬轉矩和慣性，逆變器具備同步發電機輸出特性交流直并技術

高/低電壓穿越3kW~2.5MW

PCSVSG

技術雙繞組

Cleanpower

for

all高效率設計/儲能鋰電池電池封裝技術

電池管理技術

安全性技術

維護技術4年鋰電池技術智能冷卻系統，模塊化、輕量化設計，配置靈活電芯、開關盒、電池組三級BMS

保護、分層控制智能消防、安全接地、浪涌抑制、IP54

防護遠程監控，APP故障診斷，易維護設計0.5C~4C

全覆蓋Rack

BMSPack

BMSSystem

BMSRack

BMS高效率設計/1500Vdc

直流高壓儲能系統設計持續創新，降本增效!Max.1500VDC

550VAC電芯串聯增多，電壓升高，減少匯流路數，減少逆變器數量

,提升集裝箱能量密度。相同容量電站并網點減少,減少高壓線纜用量，減

少變壓器數量和成本。電芯串聯增多，線纜減少；電壓升高，損

耗降低。安裝維護工作量減少,降低施工成本和運維成本。系統損耗降低，效率提升。Clean

powerforall16>專業電池模組風道設計，實現模組內電芯溫差不超過3℃;>

專

利PCS風道設計，實現-30~65℃環境溫度下持續可靠運行；

>專利集裝箱風道設計，實現集裝箱電芯溫差不超過5℃。專利熱設計，確保儲能系統運行在最佳溫度范圍電池模組風道設計

電池模組內空氣流場圖

PCS專利風道設計可靠性設計/專利熱設計Clean

powerfor

all集裝箱專利風道設計17ELPMON

Ver0137COMManoSYSTEM

MONITORING2251PAlarm]Sen_swN[Minor]B0Reserved

Cleanpowerforall可靠性設計/系統熱設計測試儲能系統-30℃低溫環境測試儲能系統50℃高溫環境測試Pack內電芯均溫測試并聯Rack

均溫測試高低溫老化測試房熱仿真設計18Total

Load

Pattern3020100-10-20-30030609012015018021024027030033036365

Clean

power

for

all可靠性設計/系統優化設計Each

Days'Load

PatternPower[MW]foreach

day46

92

137

183228274

319365MaxPowerMWMaxpowerof

Charge/Discharge

for

each

day

根據負載特性，仿真驗證控制策略和系統配置，實現客戶利益最大化。Time(day)ThroughputofCharge/Discharge實例特性仿真分析圖形Charge:Red/

Discharge:Blue3002001000ThroughputMwhTime(day)Time(hour)Time(hour)Time(day)Power[MW]Power[MW]191SOC

Battery

load可靠性設計/長壽命管理鋰電池系統壽命及運行工況仿真模擬測試客戶需求

循環壽命仿真

最佳電池容量大數據：用戶負荷曲線電芯電量--仿真曲線

一

期望曲線■基于鋰電池的大數據研究分析，精準預測電池衰減特性；■基于不同的負荷工況，合理預測電池系統循環壽命；■電芯老化情況下，電量低斜率線性衰減。循環次數針對復雜應用場合與多種電芯類型提供高精確性與可靠性的仿真結果數學模型：阿列紐斯方程

老化參數：溫度、充電率、放電深度、剩余電量、壽命狀態等Clean

power

for

allprofile……………20Clean

powerfor

all主要功能：>實時數據采集與遠程監控>設備運行參數設置>綜合優化管理策略>歷史數據管理與報表本地控制器主要功能：>PCS

、

電池系統主要信息監控>空調、消防、其他外部節點狀態監控>運行功率調度、故障及告警邏輯管理>儲能子系統間電池均衡管理>本地監控，統一調度21能量管理系統合只△*照出盤

盒只▲*恩出盤1

SUNGROH食只然塑出息m箱式儲能系統本地控制器電池系統其它輔助系統PCS

電池系統

PCS光伏系統智能化設計/能量管理系統主要功能：>分時充放電控制>微網自動運行控制>電池組主動均衡管理

>快速調頻響應功能>輔助新能源并網功能HDMI

SCADAEMS

控制器箱式儲能系統本地控制器本地控制器EMS200SUNGROW執米的404040z

儲能電池監控系統圖系統狀態

充電

系統SOC

50%

系統電壓700V

A

系統電流

1020A電池簇信息

運行

■靜置停機

■

告

警

故障狀

態

：·SOH:100%·

電壓：700V電池該4狀態：■·sOC:50%·SOH:100%·

電壓：700V ·

電流：0A電池城9

Cleanpowerforall智能化設計/快速故障定位故障快速檢測“黑匣子”設計，實現故障快速診斷和分析!完整的儲能系統由多個子單元構成，當出現故障時，可能會引起一連串的反應，快速的、精準的定位第一故障點，對解決和分析實時狀態監測

故障時刻波形狀態：·soC:50%·SOH:100%

·

電壓：700V

·

電流：60A電池旅6狀

態

：·soC:50%

·SOH:100%

·

電壓：700V

·

電流：60A電池族2狀

態

：·soC:50%·SOH:100%

·

電壓：700V

·

電流：60A電池羰1·SoC:50%·SOH:100%·

電壓：700V

·

電流：60A電池族7故障非常重要。狀態

：·SOH:100%

·

電壓：700V

·

電流：60A狀態：·SOH:100%

·

電壓：700V

·

電流：60A狀態

：·SoC:50%·SOH:100%·

電壓：700V·

電流：0A狀態:·SOC:50%·SOH:100%·

電壓：700V意意意意深

s

年電池練10電池旅3電池簇5電池旅8m

候619222"204K智慧能源運營管理平臺6.686明發電路勢

電63316.719萬度智能洪窗平臺43.12萬電u

設Clean

power

for

all■

綜合管理■

量化考核■

輔助運維智能化設計/智慧能源運營管理平臺儲能電站接入，集中運維，智能化管理碼雨

Sm二三■數據展示■區域管理■分級管理23適應性設計/高低溫環境適應性設計◆專利風道設計，專業熱仿真；◆電芯級溫度控制，23℃環溫控制，電芯溫差不超過5℃;◆適應-30~+50℃的溫度范圍設計。風

道

空

調風道風道出風口鋰電池組室外側出風口

室內側出風口,22.6758,22.4198C,2050.00.6707CCClean

powerfor

all專利風道設計及熱仿真442,20.9309C,19

23

616C3.5294C22.5919模擬仿真結果.949263C22222,,2

545C5C288C空調,2337C2420.608,20.60CCc20.C2

.7..B:StaticStructuralTotal

DeformationType:Total

Deformation

Unit:mmTime:12018/11/109:1517.084

Max15.18613.28811.399.49137.5935.69483.79651.89830MinB:StaticStructuralEquivalent

StressType:Equivalent

(von-Mises)StressUnit:MPaTime:12018/11/109:1798.482

Max87.5476.59765.65554.71243.7732.82721.88510.9429.4209e-8

Min

Cleanpowerforall適應性設計/載荷及抗震強度設計◆載荷強度：15級颶風仿真參數設定，最大壓力200.11MPa

,最大形變量小于70mm,

滿足NEBS要求；◆抗震強度：采用模態響應譜法，參考IEEE

Std

693-1997、UBC97/IBC2000,最大壓力171.75MPa,

可抵擋9級裂度。1.801.601.401.201.000.800.600.400.200.1

11040'HQ

電池集裝箱等效應力云圖40'HQ

電池集裝箱變形量25spadiaAcmersnon(g)11

12Dumping10%DaingMaxMax100

Clean

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for

all適應性設計/震動測試儲能系統多維度震動測試

儲能系統橫向震動測試

儲能系統縱向震動測試載荷及地震強度測試26

Cleanpowerfor

all適應性設計/防護及防腐測試防塵、防水、防鹽霧測試，適應近海等惡劣環境下的應用IP54

防塵測試

IP54

防水測試

C5防鹽霧測試27

Clean

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for

all陽光電源儲能業務布局

Clean

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for

all公司概況省科技進

步一等獎20042003首臺并網逆變器20172016總書記

視察陽光電源

智慧能源發電系統陽光電源專注于太陽能、風能、儲能等新能源發電設備及系統解決方案公司成立1997.1998南疆鐵路20092008北京奧運鳥巢確立“讓人人享

用清潔電力”的

新使命和“成為

清潔電力轉換技

術全球領跑者”

的新愿景國家能源科技進步一等獎20132014成立陽光

三星(合

肥)儲能

電源有限

公司20152018陽光電源

印度工廠投產，可實現全球

供貨2010上海世博會，

國家博士后科

研工作站公司上市，中

國馳名商標20112012國家認定企

業技術中心送電到鄉工程2002國家級守

合同重信

用企業

蒞臨視察29

Cleanpowerfor

all公司產能

年產鋰電池5GWh年產儲能逆變器8GW

年系統集成6GW6GWh30業內最全面的儲能系統及環境測試平臺，確保產品設計可靠

Cleanpowerforall儲能系統35kV/16MW

高壓接入測試測試及試驗設備3MW

光儲系統實驗電站3MW

儲能微網測試平臺電池系統測試振動平臺大中小各種環境試驗箱10米法EMC電波暗室31

Clean

power

for

all精益制造，確保產品品質PCS制造設備32

Clean

power

for

all電池封裝制造設備低阻抗檢測內電壓、絕緣阻抗檢測功能檢測

包裝

33100%Cell

一致性檢查

ID標定

全自動化激光焊接焊接部位清洗全自動化電池封裝生產線Clean

power

for

all提供儲能逆變器、鋰電池、能量管理系統及系統集成解決方案監控平臺-/7UINCRQw鋰電池系統集成儲能逆變器34儲能業務能量管理:

Cleanpowerforall豐富的儲能產品線滿足不同應用場景需求儲能逆變器SC50HV

SC100SC250SC500TL/SC630TL

SC1000TL

SC1000HV

SC2500HV鋰電池MEGA

E1

MEGA

E2MEGAM2FMEGA3.3MEGA

P2

MEGA

P3

M6F集成系統ST548kWh-250ST2275KWH-1000

ST5250KWH-2500

ST4200kWh-2000

SC2500TS-MV智慧能源運營管理中心能量管理系統能量管理單元

APP

智慧能源運營管理平臺智慧能源運維管理平臺儲能配件ATS100

ATS500/1000EMS100-100K

EMS100-500K/1000K

SD100-B

SD200-B

SD250HV35Clean

powerfor

all可靠性設計/企業及產品認證USTüV

(

歐

洲

)CSA認證(美國加拿大)

BDEW、VDE

(

德國

)GL

(

德

國

)CGC

(中

國

)

CQC

(中國

)

PCCC

(中

國

)TUV

(

歐

洲

)UL認證(北美)JET認證(日本)VDE(

德

國

)IEC60068

(

抗

震

性

)UN38.3

(

運

輸

)EMC61000(

噪

音

)CE

?

DEKRACE

(

歐

洲

)GB/T

19964(中國)UL9540KEMA之36ISO

9001:2015ISO

14001:2004OHSAS

18001:2007

SA8000:2014ISO/TS

16949:2009IECQQC080000:2012全面認證保駕護航鋰電池認證企業認證逆變器認證

Cleanpowerfor

all全球720+個儲能應用項目儲能典型業績分享項目時間：2016年10月項目地點：西藏雙湖項目組成：7MW

儲能逆變器+13.6MWh

鋰電池+13MW

光伏逆變器項目意義：>目前全球無電地區海拔最高(平均海拔5000m)、

規模最大、施工難度最高的光儲柴微電網電站>大型鋰電池儲能系統能量管理與協同控制技術，多組逆變器并聯的虛擬電機組網技術，兼容柴電機組等發電設備

Clean

power

for

all儲能典型業績分享/西藏雙湖7MW/23.5MWh光儲柴微電網項目38

Clean

power

for

all儲能典型業績分享/長沙榔梨24MW/48MWh

電網側儲能調峰項目>充分發揮削峰填谷、負荷響應、黑啟動等作用，緩解長沙地區局部高峰期供電壓力，提升新能源供電穩定性>為湖南長沙120MW/240MWh

電池儲能示范工程后續項目建設積累寶貴經驗項目時間：2018年10月項目地點：湖南長沙項目組成：24

MW

儲能逆變器(48*SC500TL)

項目意義：39項目時間：2018年7月項目地點：山

西項目組成：9MW/4.5MWh儲能系統項目意義：>火儲聯合調頻項目的典型應用，大幅改善機組綜合調頻性能指標，提高補償收益

>首個通過電網及消防雙重驗收并成功投運的儲能電站

Clean

power

for

all儲能典型業績分享/山西兆光9MW/4.5MWh火儲聯合調頻項目h

直成儲能VI

y))格盟國際)格盟國際實興發國際能源眼黨走效益好40項目時間：2018年、2019年項目地點：淮安、張家港項目組成：3MW/12MWh

儲能EPC項目，8MW/32MWh

儲能EPC項目項目意義：>削峰填谷，分時調度管理，緩解峰時用電壓力，改善負荷用電曲線

>儲能系統EPC

整體解決方案，用戶側儲能項目的典型應用

Clean

power

for

all儲能典型業績分享/海螺水泥廠11MW/44MWh用戶側儲能電站項目41

Clean

power

for

all儲能典型業績分享/北美10MW/42MWh光儲融合項目項目時間：2018年項目地點：美國項目組成：10MW/42MWh

儲能系統項目意義：>光儲融合，調峰調頻，輔助新能源并網>通過UL9540認

證

，ST4200KWH-1000儲能系統典型應用42產品型號：ST548KWH-250

儲能系統產品特點：>