儲能行業(yè)-市場前景及投資研究報告-超級電容混合儲能系統(tǒng)風電場應用-培訓課件

2024年壹技術背景-新型電力系統(tǒng)建設需求01實現(xiàn)“雙碳”目標必由之路：構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。02新能源發(fā)電具有“三性”新能源發(fā)電的波動性、間歇性以及隨機性，最突出的問題是電力電量平衡和電網(wǎng)安全穩(wěn)定的問題03解決方法：引入儲能技術儲能器件，管理系統(tǒng)，配合相應的電力電子設備。不同儲能技術均具有優(yōu)缺點04任何一種儲能技術都無法兼顧能量密度、功率密度、壽命、響應速度等。05功率型+能量型混合儲能裝置平抑新能源發(fā)電功率波動，提升高低電壓穿越能力，降低棄風棄光率，具備AGC/AVC，一次調頻、慣量支撐等功能。技術背景-多元化儲能發(fā)展需求短時儲能雖然時間短，但循環(huán)壽命長，響應速度快，適合調頻、爬坡等高頻次應用場景，長時儲能技術主要解決調峰等電量時空遷移問題。在新能源消納中，兩種儲能技術是互補關系。通過多元化儲能技術+電力電子調控策略短時儲能解決安全穩(wěn)定性問題中長時儲能解決電力電量平衡性問題技術背景-超級電容器?

超級電容器由兩個浸在電解液的電極和阻止電荷在兩極移動的隔膜組成。當充放電時,在電場作用下電解液中的離子向相反極性的電極表面移動，物理過程，在恒流充電或放電過程中的時間與電壓的關系曲線近似于線性。0102050607免維護高電容量電壓最低可達0V長時間放置不失效單體容量達3400F超強功率密度純物理反應安全可靠過充、針刺、摔落無起火爆燃風險超長循環(huán)壽命0304100萬次以上超級電容器是一種介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的新型儲能器件易于監(jiān)控寬溫度范圍SOC-OCV曲線近似線性-40℃~70℃?

雙電層超級電容和混合型超級電容是目前儲能系統(tǒng)最常用的兩種功率型元件，其中雙電層超級電容器適用于分鐘級以下的儲能場景，混合型超級電容其中一個電極為鋰電材料，具有電池和電容的雙重特性，在1~20分鐘級儲能場景下具有優(yōu)勢技術背景-超級電容器加鋰電池混合~分鐘級~小時級的儲能六邊形戰(zhàn)士貳混合儲能系統(tǒng)－技術原理功率流動功率流動儲能單元變流器電網(wǎng)或負荷p

單級式（儲能設備直接連接逆變器）：p

單儲能介質（特性存在短板，性能有限）：輸入電壓范圍窄，靈活性低p

兩級式（儲能設備經(jīng)過一級DC/DC后連接逆變器）：輸入電壓范圍寬，控制靈活性高，便于實現(xiàn)模塊化p

多端口（多個DC輸入端）：有利于實現(xiàn)多種儲能介質間的相互協(xié)調工作鋰離子電池，超導，超級電容等可以解決的問題p

混合儲能介質（特性互補，性能有效提升）：p

平抑新能源功率波動p

慣量、調頻、調峰p

用戶側的電能質量問題鋰離子電池-循環(huán)充放電次數(shù)8000，高能量密度（150~180Wh/kg）超級電容-充放電次數(shù)百萬次，高功率密度（約10000W/kg）混合儲能－技術拓撲原

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圖實

物

圖混合儲能－產品組成2.5MWh30s30尺輸出管超級電容直流側5MWh30尺升壓變流一體設備鋰電池直流側理混合儲能－器件管理超容狀態(tài)管理超容均衡管理包括單體電壓、組端電壓、充放電電流、多點溫度當監(jiān)測到超容的電壓達到某個數(shù)值時，系統(tǒng)自動啟輸出管理、單體SOC、整組SOC。動均衡算法和均衡電路。當監(jiān)測到系統(tǒng)的超容（含單體、組、簇）狀態(tài)參數(shù)出現(xiàn)異常時系系統(tǒng)內超容的各類參數(shù)，快速的傳遞到系統(tǒng)內或系統(tǒng)自動報警或快速啟動保護裝置。統(tǒng)外的各級監(jiān)控系統(tǒng)。超容安全管理數(shù)據(jù)的通信電池均衡管理電池狀態(tài)管理當監(jiān)測到電池系統(tǒng)的電壓或SOC離散性達到某個數(shù)值時，系統(tǒng)自動啟動均衡

算法和均衡電路。包括單體電壓、組端電壓、充放電電流、多點溫度、單體SOC、單體壽命SOH、整組SOC、整組SOH。管理當監(jiān)測到系統(tǒng)的電池（含單體、組、簇）狀態(tài)參數(shù)出現(xiàn)異常時系統(tǒng)自動報警或快速啟動保護裝置。系統(tǒng)內電池的各類參數(shù)，快速的傳遞到系統(tǒng)內或系統(tǒng)外的各級監(jiān)控系統(tǒng)。電池安全管理數(shù)據(jù)的通信混合儲能－策略研究叁工程實踐-仿真?

由于超級電容滿功率建立時間更短，以超容支撐為主、電池為輔的混合儲能方案在平抑風機的功率波動和一次調頻方面具有優(yōu)勢，同時可減輕電池的支撐負擔，延長工作壽命。?

依據(jù)虛擬測風塔數(shù)據(jù)和風機突變情況，超容和鋰電混合儲能的功率配比按20%左右配置最優(yōu)，超容功率支撐時間30s以下最為經(jīng)濟工程實踐-案例1?一機一儲，廣東陽江雷平風電場，風機功率3MW，儲能配置功率200kW，一套100kW15s超級電容儲能+100kW200kWh鋰電池儲能，一套200kW400kWh鋰電池儲能?用于風電場風儲聯(lián)合調節(jié)相關的研究，儲能系統(tǒng)起抑制風機輸出功率波動、輔助一次調頻、備電電源等功能工程實踐-案例1順利完成安裝調試功能優(yōu)化中工程實踐-案例2??四川會東龍海風電場4.8萬千瓦分散式風電儲能一體化示范項目，為四川風電加混合儲能重點示范項目，系統(tǒng)容量為：600kW7.77kWh超容儲能+4.8MW9.6MWh鋰電池。儲能系統(tǒng)與48MW風場集電線路在220kV升壓站集中并網(wǎng)，儲能系統(tǒng)起平抑發(fā)電功率、一次調頻、AGC響應，計劃跟蹤等功能工程實踐-案例2完成設備安裝即將并網(wǎng)發(fā)展問題思考與展望?超級電容混合儲能目前處于工程示范研究初期，合容新能源在眾多項目中積累了豐富的經(jīng)驗，但總體來看，同鋰電池儲能系統(tǒng)相比，整個產業(yè)的發(fā)展還存在很多經(jīng)濟、政策以及技術上的問題。期待產業(yè)鏈同行加大關注力度，共同發(fā)力推動混合儲能發(fā)展系統(tǒng)設計缺乏完善的出力決策與分配超級電容產業(yè)鏈規(guī)?；潭刃∽兞髟O備有待優(yōu)化直流電壓范圍單體成本偏高器件配比場景分析模型難度大指導規(guī)范應用場景眾多，但不集中系統(tǒng)初始投資大直流側耦合模式恒流放電特性功能需求定義調度策略實現(xiàn)最優(yōu)協(xié)調控制安全穩(wěn)定運行措施構網(wǎng)型變流器最優(yōu)結合（過載放電，阻尼、慣量等短時支撐需求）CMS管理系統(tǒng)?發(fā)展應用展望：獨立混合儲能電站、構網(wǎng)型儲能應用、火儲聯(lián)合調頻（一次、二次）肆公司簡介合容電氣股份有限公司合容電氣研究院混合儲能變流器、無線感應取電、儲能控制技術等的研究并聯(lián)電容器、串聯(lián)電容器、特高壓輸電濾波電容器、直流支撐電容器及成套補償設備等西安合容機電工程有限公司西安合容電力設備有限公司干式、空心、鐵芯電抗器高壓直流輸電用平波、橋臂電抗器等自有產品銷售、電力工程EPC、國內外貿易、電能質量綜合解決方案西安合容開關有限公司西安合容新能源科技有限公司中低壓輸變電開關成套設備、元件、快速開關等超級電容器、特種電容電池、調頻混合儲能、動態(tài)電壓恢復裝置、大功率電源及能量回收系統(tǒng)等。公司簡介-基本情況?

西安合容新能源科技有限公司2016年成立，位于西安經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)草灘工業(yè)園。?

是集研發(fā)、生產、銷售、服務于一體的國家高新技術企業(yè)。?

通過軍工武器裝備體系認證，具有二級，多次獲得儲能行業(yè)獎勵?

主要產品有超級電容器、特種電容電池、調頻混合儲能、動態(tài)電壓恢復裝置、大功率電源及能量回收系統(tǒng)等。公司簡介-發(fā)展歷程122

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年?

8月合容新能源公司正式成立?

確定了基于超級電容器的運營思路及產品設計方案、設備選型?

4月，2.7V/3000F超級電容器產品下線，達到行業(yè)水平?

6月，通過GBT19001、GBT45001管理體系認證3?

3月，與西安交通大學成立院士工作站?

9月，被陜西省工信廳授予陜西省智能制造試點示范企業(yè)42

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年?

11月，750V1.5MW超級電容儲能系統(tǒng)在張北阿里巴巴數(shù)據(jù)中心投運?

3月，通過了武器裝備質量管理體系認證2

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年?

11月，連云港直流環(huán)網(wǎng)電壓支撐系統(tǒng)順利投運5?

3月，3.0V超級電容器通過型式試驗?

5月，通過了國家高新技術企業(yè)認證62

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年72

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年8?

12月，純雙電層超級電容器調頻儲能系統(tǒng)在張北完成調試?

6月，順利遷址?

4月，公司生產的超級電容器全系列通過了美國UL認證?

6畝超級電容、儲6500萬元的生產線投產，年產超級電容器可達200萬支能系統(tǒng)生產基地開工建設，5倍現(xiàn)有產能擴建?

5月，山西電科院智慧能源混合儲能示范項目通過驗收?

9月，風電一機一儲混合儲能完成安裝?

11月，開發(fā)的模組順利應用于世界首套靜止同步調相機裝置?

7月，西安交大聯(lián)合研究院成立?

11月，15