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匠心致匠品 储能匠人专访 SMA集团 陈健

伊莎菲尔 2019-08-22 09:36 发文

原创: EESA—Kate 华东储能领跑者联盟  



■ 截止2018年底,SMA全球储能PCS(储能逆变器)装机量超1GW,位列全球第一。

■ 储能产品涉及户用、商用和大型地面储能,长期保持全球出货量和装机量最大的储能PCS制造商领先地位。


■ 丰富的并网系统、孤岛系统和混合系统项目经验储备

柴光储”多能源复合系统


陈健,2016年加入SMA集团,现任中国区销售总监,主要负责大型光伏及储能系统的销售和拓展工作。精彩的求学生涯为他在能源行业发展奠定了扎实的基础。陈健获有南开大学、澳大利亚新南威尔士大学双学士学位,后又师从于世界太阳能之父马丁.格林,在太阳能与可再生能源专业钻研,最终取得该专业澳大利亚新南威尔士大学博士学位。




能量时移


储能在能源的发展前景中大有可观。“从能源角度看,在可再生能源丰富的区域建立光伏、风能等电站,进行集中发电,再运送到缺电地区的用户端,存在资源的空间转移,所以光伏、风能等体现了电力资源的空间性价值。

 

储能的特殊性在于,如削峰填谷是低电价存,高电价售,是一种时间上的套现,储能则实现了能量时移。把电力的维度在空间价值上增加时间价值维度,让能源市场交易时,存在更多的选择性,所以储能是不可替代的电力市场辅助工具。

 

在能源互联网中,储能作为进一步提升灵活性的重要环节,亦是未来趋势。因此,随着储能市场的技术发展,预计在未来三四年内,电池价格会降一半,从而提供一个更广泛的能源可操作性。”陈健如是分析道。

 

价值决定市场,储能提供的不可替代的价值,使其在参与创造能源交易形式中扮演着重量级角色,未来市场必定大有可为。



SMA储能逆变器系统


SMA Solar Technology AG作为全球领先的光伏系统解决方案及服务提供商,拥有38年的光伏行业经验,始终致力于制定可再生能源供应的行业标准。

 

SMA在光伏业务的高誉知名度使大众容易忽视其储能产业的成就。陈健称,“SMA在十几年前就已进入储能领域,产品研发生产技术十分成熟,最早的产品Sunny  Island现已研发迭代至第四代产品。目前SMA产品覆盖单机功率2.5KW至3MW的储能逆变器,产品涵盖户用高压储能逆变器Sunny Boy Storage系列、适用于300KW以下的并/离网储能系统的Sunny Island系列;以及适用于大型电站级储能系统的Sunny Central Storage系列。“

 

截止2018年底,SMA全球的储能PCS装机量超过1GW,储能产品涉及户用、商用和大型地面储能,是目前全球出货量和装机量最大的储能PCS制造商。基于储能及多能复合项目工程设计复杂、模拟和建设难度高的特点,SMA为客户提供除PCS、EMS以外的工程技术咨询、项目设计及建设等多类型服务。据全球知名信息公司IHS Markit发布的“2018年储能逆变器(PCS)报告”显示,SMA 凭借在2017年约400MW 的储能逆变器销售业绩,继续保持全球储能逆变器销量榜单第一名。

 

关于SMA储能解决方案的分类,陈健阐述道,“针对不同的储能应用场景,SMA提供交流侧总线及直流侧总线的储能解决方案,其中SunnyCentral Storage集中式(大功率)储能逆变器为大型交流总线提供储能解决方案,适用于独立的大型储能系统及复合型能源微网项目;而今年推出的DC-DC converter,则是针对大型直流总线的储能解决方案,适用于在已有的光伏电站基础上扩充储能单元,提供电力供应移时服务。在团队服务上,SMA SUNBELT专业的技术团队能够提供直流侧及交流侧大型电站储能的整体解决方案, 并助力中国企业在海外的项目落地及项目建成后的运维。”



SUNBELT团队 


SUNBELT是德国SMA百分百控股的全资子公司,为复杂的储能、微网项目开发商、投资方提供项目设计及咨询服务,同时也可作为项目总承包商为客户提供储能“交钥匙”整体解决方案。截至目前,SUNBELT团队积累的储能项目总量与项目经验在储能领域位居全球第一。典型项目有SMA SUNBELT为欧洲落地的最大单体储能发电项目英国伦敦Pelham储能电站(64MW/50MWh)提供整套EPC集成服务。

 

陈健认为,“SMA在储能领域的优势不仅在于拥有完整的储能逆变器产品系列,还包括项目经验丰富的SUNBELT团队为EPC或投资商提供项目承接服务。这对EPC或开发商都有很大的辅助作用,且降低项目的实施风险。”



储能逆变器(PCS)


储能逆变器是储能项目中的关键设备,其产品系列也在顺应市场发展需求中不断迭代升级,目前储能领域主流方案是:直流总线方案和交流总线方案。其下一步创新的关键是什么?陈健认为,“一、储能市场发展方向是关键,如果储能作为工具型的调频或削峰填谷的独立市场蓬勃发展,交流总线方案将是主流,且对其控制能力要求将更严格。因为交流总线方案是独立的,细分化后,对整个控制系统的升级要求将更高。在系统级别,多能互补复合系统的控制复杂性不断提高。SMA已推出第二代控制系统 ,第三代控制系统预计在控制复杂性能力上将大幅攀升。


 

二、降本是储能逆变器始终不变的话题,大型储能电站不断出现,比如单一工具型的交流总线解决方案。储能电站体量越大,对储能设备的集成度要求也会越高。可以借鉴目前的百兆瓦级光伏项目,其设备集成度越高,则越节省成本,对整个系统设计的可靠性也会越高。

 

三、三四年前储能是商用级别备电,属于用户侧,储能系统一般较小。而随着电网侧需求的出现,储能系统规模越来越大,这也就意味着储能电池阵列越来越大。对于电池厂商来说,集装箱装机量密度提高,数量越多,储能单一的阵列越大,则对储能电池的电压要求越高。因为只有电压高,直流拉到线上的电能损耗才会低。逆变器也会越大,所以从长远趋势来看,发展方向肯定会越来越大。”SMA目前已大量接单的单体三兆瓦储能逆变器属目前全球能量密度最大的储能逆变器。2020年,SMA将推出单体四兆瓦以上的储能逆变器。



控制系统的重要性


多能互补现在的主要形式是围绕以光伏完全或部分替代燃油、燃气发电机,再加储能稳定电网。多能互补项目中比较复杂的“柴光储”或“汽光储”,这类微网项目的核心是如何进行调控?如何匹配多种供能源及不断变化的负载?

 

陈健强调,“调控非常重要且十分复杂,首先,需实时监测负载。例如居民型海岛项目,昼夜变化明显,而且微小变化时时出现。其次,多能互补中的三种发电源,加之风能、水利等等。这些发电源的发电能力、电能质量不同,所以发电设备的性质对核心的控制系统要求比较高。然后,对于光伏或储能复合系统EPC,一般情况下,我们将监控控制设备交于第三方SCADA承包商负责。但复合型系统,单独第三方的标准控制设备如不针对项目进行客制化是很难做到与各个光伏和储能逆变器厂商的设备准确匹配,从而影响到复合系统的整体控制。SMA的优势是,不但有单独的储能、光伏设备,同时又有一整套基于复合或者微电网项目的控制方案及控制设备。实际上,能够提供设备与相匹配的控制方案且有成熟案例的厂商在市场上已属凤毛麟角。”


储能作为辅助电网的一个工具而并非发电源,所以很多储能项目是直接服务于电网,听电网指令,这也是控制系统很重要的原因之一。储能需要电网远程下达控制指令,大部分时间处于备用状态,但需要随时反应。各个国家对反应时间有不同的标准,比如,爱尔兰电网要求大型储能项目响应时间不超过150毫秒,意味着控制系统接收到电网远程指令,转化为控制信号,再传给PCS控制电池发电或充电,电通过PCS到电网再到并网点,刚产生的电平滑输出需要一定时间。而这整个流程的完成时间要求不超过150毫秒,所以控制设备与PCS的匹配至关重要。



"柴光储"复合系统


关于典型“柴光储”复合系统,陈健进行了划分,“第一代柴光储复合型系统必须有稳定的基础电源,柴油机一般作为基础电源24小时运行,在白天光伏做主体发电源时保持低负载运行,储能是非常小的辅助工具,只是在特殊情况下应急。目前市场上大部分柴光储复合能源系统属于第一代。

 

SMA现在推出的第二代柴光储复合型系统,特性是在整个运行过程中,柴油机可以完全关断,换言之,能够切换基础电源,即可切换成储能,在特定时间段需用柴油机时,可对其提前预热开启。这一技术更新的系统方案的优势是进一步减少了发电机的使用,节省了油耗成本。但技术上相应的挑战就在于完全关断的柴油机开启是需要一定预热时间的,面对光伏这一不稳定的发电源,如控制系统对短时间内的发电量和用电量不能做到很准确的预估,光伏发电骤减或负载用电骤增,而同期储能存储电量无法满足发用电之间的差额,就会出现微电网供电波动甚至断电。所以要实现第二代柴光储系统,系统控制方案的技术要求是最大的障碍。SMA在2017年完成的加勒比海地区St.Eustatius岛屿柴光储项目中应用了SMA自主开发的第二代柴光储复合型系统方案。该系统已经达到白天8—10小时内,柴油机完全关断,切换储能作为稳定的基础电源。但储能不放电,因为白天光伏是一直运行的。系统根据预测的天气状况及过去的负载情况通过大数据机器学习预测发电量和用电需求。在预测到需要大量辅助电源供应时,给柴油机做一个前期的预热并启动。今年SMA将推出第三代复合控制系统及设备,其卓越性能更值得期待。”



工匠精神


陈健结合SMA在实际项目中的经历提到,“第一代柴光储系统帮助岛屿用户大量地降低油耗和能源成本,用户希望更进一步降低,但当时技术无法实现,所以产生了二代系统。打个比方,如果之前已为业主节省90%的能源消耗消费,则还剩下10%。坦白说,还需要再减的10%是再把剩余水分挤掉的市场,占比不大,而技术难度却很高。因为现在复合型的微网项目技术难度较高,很多的EPC做不了,加之项目大部分位于偏远地区或岛国之类,本来就是一个比较高门槛的细分市场。”SMA走的10%道路,市场需求不是特别大,但是基于企业的工匠精神,SMA将技术路线坚持走到底,满足客户需求,同时不断提高自身的技术实力。无可厚非,这对于行业与企业的长远发展都大有裨益。



关于SMA

 

作为全球领先的光伏系统解决方案及服务提供商,SMA集团始终致力于制定可再生能源供应的行业标准。SMA的产品包括光伏逆变器、适用于不同功率等级光伏系统的整体系统解决方案、智能能源管理系统和电池存储解决方案以及适用于光伏柴油混合应用的完整解决方案。同时,数字化能源服务以及运维服务在内的其他广泛服务使SMA的业务范围更加完善。迄今公司拥有超过75GW的装机量和遍布全球190个国家的成功应用案例。SMA屡获奖项的技术受到1,300多项专利和实用新型专利的保护。2008年,集团母公司SMA Solar Technology AG在德国法兰克福证券交易所主板上市(S92),并于同年被列入了SDAX。




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