儲能技術的應用研究

陸宇+葉笑冬+李勁

摘 要 隨著環境污染和資源浪費問題的日益突出，新能源的重要性已越來越明顯。對于可再生能源而言，儲能系統則起著舉足輕重的作用。它不僅解決了新能源發電的不穩定特性，又可以將額外的電能儲存起來。上海電氣中央研究院結合實際情況自主研發了100 kW的儲能系統，為進一步自主研發1 MW儲能系統提供了基礎。

關鍵詞 儲能技術；可再生能源；電池儲能

中圖分類號：TM715 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）13-0016-01

電能已成為人類日常生活中不可或缺的能源。進入21世紀以來，人們對電能質量的要求持續提高，而傳統的電力系統已經很難滿足客戶的需求。同時，隨著社會的發展，環境污染以及資源浪費等問題變得越來越嚴重。據上海電氣中央研究院高級工程師歐陽麗在2014年中國智能電網發展論壇上表示，我國能源利用的有效率約為36.3%，相比于發達國家要低了10%，產品消耗與國際先進水平差距較大，浪費驚人[1]。因此人們對地熱能、海洋能、生物質能等新能源進行了開發和利用。但是，由于新能源發電存在不穩定性和斷續性，大規模的并網運行將會導致不可預計的后果。因此，為了能夠達到既滿足客戶的需求，又不污染環境的目的，儲能技術應運而生。它能將地熱能、海洋能等新能源儲存起來，在適當的時候提供電能，起到了既不污染環境又能發電的作用[2][3]。

1 儲能技術的研究

儲能技術歷經了幾十年的發展，其方式基本上可以分為以下四類：物理儲能、化學儲能、電磁儲能以及相變儲能。每種儲能方式又可以細分如下。物理儲能主要包括壓縮空氣儲能、抽水儲能和飛輪儲能；化學儲能則主要有鋰離子電池儲能、鈉流電池儲能、鉛酸電池儲能等；電磁儲能則包括超級電容和超導儲能。

上海電氣中央研究院以鋰電池儲能為基礎自主研發了基于鋰電池儲能100 kW系統，該系統是由23個抽屜組成。抽屜實物圖如圖1所示。其中，每個抽屜是由4個電池模組、1塊板卡和1個RS485轉換器所組成。而每個模組則是由15節單體電芯，通過5并3串的方式組合起來。板卡是通過MSP430的單片機來進行控制，通過與BQ76PL536級聯的方式來采集電池模組的電壓及溫度信息，模組實物圖如圖2所示。我們將板卡與4個電池模組相連，通過BQ76PL536將采樣得到的數據信息存放于MSP430中，然后再以串口的方式將數據傳送出去。由于RS485信號比RS232信號在抗干擾及傳輸距離等方面都要有優勢，所以在板卡上安裝了一個RS232轉RS485的模塊將輸出的232信號轉換成485信號，最后通過RS485轉RS232的轉換器將板卡與觸摸屏相連。我們這所采用的觸摸屏有兩種，一種是基于安卓系統的由深圳顯控公司研發而成；另一種是由廣州周立功公司所研制而成。觸摸屏的使用實質上就是為現場的工作人員提供了一個可視化的操作環境，可以讓工作人員第一時間了解到儲能系統運行過程中，電池各方面的信息（例如：電壓、溫度等）。詳見圖3、圖4所示。

圖3 電池總狀態

圖4 電池各項信息

儲能系統基本電池模組單元由單體電池串并聯組成，根據電網要求進一步串并聯；模塊單元配備BMS電池管理系統，具有以下功能：①狀態管理：實時監測電池電壓電流等參數；②均衡管理：當監測到某節電池的電壓或SOC低于某個設定的數值時，系統啟動均衡作用；③安全管理：當電池狀態不良時，快速啟動保護裝置；④通信管理：將系統內電池的電流、電壓、溫度信息快速傳送到監測系統供工作人員查看。

該模組的具體特性如表1所示。

表1 單個電池模組特性

額定容量 100Ah

標準電壓 7.2 V

充電電流 標準 25～35 A（3～4 h）

快速 50～100 A（1～2 h）

推薦放電電流 20～500 A（連續）

能量密度 55 Wh/kg

工作溫度 -20～55℃

尺寸 240～245*220 mm

循環壽命 ≥10000次

安全性 滿足行業標準

2 總結

儲能系統作為整個新能源發電的最后一環起著舉足輕重的作用，可以毫不夸張的說，沒有儲能系統的新能源發電是不具備實用價值的。儲能系統做的好，不僅可以達到節約能源、保護環境的效果，同時也能帶來一定的經濟效益。可見，儲能領域有著良好的市場前景。上海電氣中央研究院目前正在自主研發100 kW的儲能系統，目的是為了給1 MW儲能系統做鋪墊。在未來的一到兩年內，1 MW儲能系統也將會由上海電氣中央研究院自主研發完成。最終，我們會根據市場的需求來開展相關工作。

參考文獻

[1]http：//www.cableabc.com/news/20140409021902.html.

[2]程時杰，文勁宇，孫海順.儲能技術及其在現代電力系統中的應用[J].電氣應用，2005，24（4）：1-8.

[3]張文亮，丘明，來小康.儲能技術在電力系統中的應用[J].電網技術，2008，32（7）：1-9.endprint

摘 要 隨著環境污染和資源浪費問題的日益突出，新能源的重要性已越來越明顯。對于可再生能源而言，儲能系統則起著舉足輕重的作用。它不僅解決了新能源發電的不穩定特性，又可以將額外的電能儲存起來。上海電氣中央研究院結合實際情況自主研發了100 kW的儲能系統，為進一步自主研發1 MW儲能系統提供了基礎。

關鍵詞 儲能技術；可再生能源；電池儲能

中圖分類號：TM715 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）13-0016-01

電能已成為人類日常生活中不可或缺的能源。進入21世紀以來，人們對電能質量的要求持續提高，而傳統的電力系統已經很難滿足客戶的需求。同時，隨著社會的發展，環境污染以及資源浪費等問題變得越來越嚴重。據上海電氣中央研究院高級工程師歐陽麗在2014年中國智能電網發展論壇上表示，我國能源利用的有效率約為36.3%，相比于發達國家要低了10%，產品消耗與國際先進水平差距較大，浪費驚人[1]。因此人們對地熱能、海洋能、生物質能等新能源進行了開發和利用。但是，由于新能源發電存在不穩定性和斷續性，大規模的并網運行將會導致不可預計的后果。因此，為了能夠達到既滿足客戶的需求，又不污染環境的目的，儲能技術應運而生。它能將地熱能、海洋能等新能源儲存起來，在適當的時候提供電能，起到了既不污染環境又能發電的作用[2][3]。

1 儲能技術的研究

儲能技術歷經了幾十年的發展，其方式基本上可以分為以下四類：物理儲能、化學儲能、電磁儲能以及相變儲能。每種儲能方式又可以細分如下。物理儲能主要包括壓縮空氣儲能、抽水儲能和飛輪儲能；化學儲能則主要有鋰離子電池儲能、鈉流電池儲能、鉛酸電池儲能等；電磁儲能則包括超級電容和超導儲能。

上海電氣中央研究院以鋰電池儲能為基礎自主研發了基于鋰電池儲能100 kW系統，該系統是由23個抽屜組成。抽屜實物圖如圖1所示。其中，每個抽屜是由4個電池模組、1塊板卡和1個RS485轉換器所組成。而每個模組則是由15節單體電芯，通過5并3串的方式組合起來。板卡是通過MSP430的單片機來進行控制，通過與BQ76PL536級聯的方式來采集電池模組的電壓及溫度信息，模組實物圖如圖2所示。我們將板卡與4個電池模組相連，通過BQ76PL536將采樣得到的數據信息存放于MSP430中，然后再以串口的方式將數據傳送出去。由于RS485信號比RS232信號在抗干擾及傳輸距離等方面都要有優勢，所以在板卡上安裝了一個RS232轉RS485的模塊將輸出的232信號轉換成485信號，最后通過RS485轉RS232的轉換器將板卡與觸摸屏相連。我們這所采用的觸摸屏有兩種，一種是基于安卓系統的由深圳顯控公司研發而成；另一種是由廣州周立功公司所研制而成。觸摸屏的使用實質上就是為現場的工作人員提供了一個可視化的操作環境，可以讓工作人員第一時間了解到儲能系統運行過程中，電池各方面的信息（例如：電壓、溫度等）。詳見圖3、圖4所示。

圖3 電池總狀態

圖4 電池各項信息

儲能系統基本電池模組單元由單體電池串并聯組成，根據電網要求進一步串并聯；模塊單元配備BMS電池管理系統，具有以下功能：①狀態管理：實時監測電池電壓電流等參數；②均衡管理：當監測到某節電池的電壓或SOC低于某個設定的數值時，系統啟動均衡作用；③安全管理：當電池狀態不良時，快速啟動保護裝置；④通信管理：將系統內電池的電流、電壓、溫度信息快速傳送到監測系統供工作人員查看。

該模組的具體特性如表1所示。

表1 單個電池模組特性

額定容量 100Ah

標準電壓 7.2 V

充電電流 標準 25～35 A（3～4 h）

快速 50～100 A（1～2 h）

推薦放電電流 20～500 A（連續）

能量密度 55 Wh/kg

工作溫度 -20～55℃

尺寸 240～245*220 mm

循環壽命 ≥10000次

安全性 滿足行業標準

2 總結

儲能系統作為整個新能源發電的最后一環起著舉足輕重的作用，可以毫不夸張的說，沒有儲能系統的新能源發電是不具備實用價值的。儲能系統做的好，不僅可以達到節約能源、保護環境的效果，同時也能帶來一定的經濟效益。可見，儲能領域有著良好的市場前景。上海電氣中央研究院目前正在自主研發100 kW的儲能系統，目的是為了給1 MW儲能系統做鋪墊。在未來的一到兩年內，1 MW儲能系統也將會由上海電氣中央研究院自主研發完成。最終，我們會根據市場的需求來開展相關工作。

參考文獻

[1]http：//www.cableabc.com/news/20140409021902.html.

[2]程時杰，文勁宇，孫海順.儲能技術及其在現代電力系統中的應用[J].電氣應用，2005，24（4）：1-8.

[3]張文亮，丘明，來小康.儲能技術在電力系統中的應用[J].電網技術，2008，32（7）：1-9.endprint

摘 要 隨著環境污染和資源浪費問題的日益突出，新能源的重要性已越來越明顯。對于可再生能源而言，儲能系統則起著舉足輕重的作用。它不僅解決了新能源發電的不穩定特性，又可以將額外的電能儲存起來。上海電氣中央研究院結合實際情況自主研發了100 kW的儲能系統，為進一步自主研發1 MW儲能系統提供了基礎。

關鍵詞 儲能技術；可再生能源；電池儲能

中圖分類號：TM715 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）13-0016-01

電能已成為人類日常生活中不可或缺的能源。進入21世紀以來，人們對電能質量的要求持續提高，而傳統的電力系統已經很難滿足客戶的需求。同時，隨著社會的發展，環境污染以及資源浪費等問題變得越來越嚴重。據上海電氣中央研究院高級工程師歐陽麗在2014年中國智能電網發展論壇上表示，我國能源利用的有效率約為36.3%，相比于發達國家要低了10%，產品消耗與國際先進水平差距較大，浪費驚人[1]。因此人們對地熱能、海洋能、生物質能等新能源進行了開發和利用。但是，由于新能源發電存在不穩定性和斷續性，大規模的并網運行將會導致不可預計的后果。因此，為了能夠達到既滿足客戶的需求，又不污染環境的目的，儲能技術應運而生。它能將地熱能、海洋能等新能源儲存起來，在適當的時候提供電能，起到了既不污染環境又能發電的作用[2][3]。

1 儲能技術的研究

儲能技術歷經了幾十年的發展，其方式基本上可以分為以下四類：物理儲能、化學儲能、電磁儲能以及相變儲能。每種儲能方式又可以細分如下。物理儲能主要包括壓縮空氣儲能、抽水儲能和飛輪儲能；化學儲能則主要有鋰離子電池儲能、鈉流電池儲能、鉛酸電池儲能等；電磁儲能則包括超級電容和超導儲能。

上海電氣中央研究院以鋰電池儲能為基礎自主研發了基于鋰電池儲能100 kW系統，該系統是由23個抽屜組成。抽屜實物圖如圖1所示。其中，每個抽屜是由4個電池模組、1塊板卡和1個RS485轉換器所組成。而每個模組則是由15節單體電芯，通過5并3串的方式組合起來。板卡是通過MSP430的單片機來進行控制，通過與BQ76PL536級聯的方式來采集電池模組的電壓及溫度信息，模組實物圖如圖2所示。我們將板卡與4個電池模組相連，通過BQ76PL536將采樣得到的數據信息存放于MSP430中，然后再以串口的方式將數據傳送出去。由于RS485信號比RS232信號在抗干擾及傳輸距離等方面都要有優勢，所以在板卡上安裝了一個RS232轉RS485的模塊將輸出的232信號轉換成485信號，最后通過RS485轉RS232的轉換器將板卡與觸摸屏相連。我們這所采用的觸摸屏有兩種，一種是基于安卓系統的由深圳顯控公司研發而成；另一種是由廣州周立功公司所研制而成。觸摸屏的使用實質上就是為現場的工作人員提供了一個可視化的操作環境，可以讓工作人員第一時間了解到儲能系統運行過程中，電池各方面的信息（例如：電壓、溫度等）。詳見圖3、圖4所示。

圖3 電池總狀態

圖4 電池各項信息

儲能系統基本電池模組單元由單體電池串并聯組成，根據電網要求進一步串并聯；模塊單元配備BMS電池管理系統，具有以下功能：①狀態管理：實時監測電池電壓電流等參數；②均衡管理：當監測到某節電池的電壓或SOC低于某個設定的數值時，系統啟動均衡作用；③安全管理：當電池狀態不良時，快速啟動保護裝置；④通信管理：將系統內電池的電流、電壓、溫度信息快速傳送到監測系統供工作人員查看。

該模組的具體特性如表1所示。

表1 單個電池模組特性

額定容量 100Ah

標準電壓 7.2 V

充電電流 標準 25～35 A（3～4 h）

快速 50～100 A（1～2 h）

推薦放電電流 20～500 A（連續）

能量密度 55 Wh/kg

工作溫度 -20～55℃

尺寸 240～245*220 mm

循環壽命 ≥10000次

安全性 滿足行業標準

2 總結

儲能系統作為整個新能源發電的最后一環起著舉足輕重的作用，可以毫不夸張的說，沒有儲能系統的新能源發電是不具備實用價值的。儲能系統做的好，不僅可以達到節約能源、保護環境的效果，同時也能帶來一定的經濟效益。可見，儲能領域有著良好的市場前景。上海電氣中央研究院目前正在自主研發100 kW的儲能系統，目的是為了給1 MW儲能系統做鋪墊。在未來的一到兩年內，1 MW儲能系統也將會由上海電氣中央研究院自主研發完成。最終，我們會根據市場的需求來開展相關工作。

參考文獻

[1]http：//www.cableabc.com/news/20140409021902.html.

[2]程時杰，文勁宇，孫海順.儲能技術及其在現代電力系統中的應用[J].電氣應用，2005，24（4）：1-8.

[3]張文亮，丘明，來小康.儲能技術在電力系統中的應用[J].電網技術，2008，32（7）：1-9.endprint