本文取材于陽(yáng)光電源(Sungrow)和Wood Mackenzie的討論。

21世紀(jì)20年代將被人們銘記為儲(chǔ)能十年。例如，2021年底，全球安裝了約27GW/56GWh的儲(chǔ)能系統(tǒng)。到2030年，這一總數(shù)預(yù)計(jì)將增加15倍，達(dá)到411GW/1194GWh。

大量涌入的儲(chǔ)能背后有一系列驅(qū)動(dòng)因素?？梢哉f(shuō)，最重要的驅(qū)動(dòng)因素是必要性。到2050年，近90%的電力可以由可再生能源產(chǎn)生。充足的儲(chǔ)能對(duì)于平衡如此大量的風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電至關(guān)重要。

在美國(guó)，公共政策也是更雄心勃勃的儲(chǔ)能部署的重要驅(qū)動(dòng)力。最近通過(guò)的《通脹削減法案》(IRA)為未來(lái)十年為太陽(yáng)能和儲(chǔ)能以及獨(dú)立儲(chǔ)能裝置配對(duì)的項(xiàng)目提供了30%的投資稅收抵免(ITC)，為儲(chǔ)能市場(chǎng)提供了急需的確定性。過(guò)去，只有太陽(yáng)能加儲(chǔ)能項(xiàng)目符合ITC的資格?！锻ㄘ浥蛎浵鳒p法案(IRA)》通過(guò)后，研究公司W(wǎng)ood Mackenzie將其對(duì)2022年至2026年間美國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)的預(yù)測(cè)上調(diào)至191GWh以上。

最大化儲(chǔ)能價(jià)值

雖然很明顯，未來(lái)幾年對(duì)儲(chǔ)能的需求只會(huì)變得更加迫切，但同樣重要的是要知道，并非所有的儲(chǔ)能技術(shù)都是平等的。事實(shí)上，在安裝成本、平準(zhǔn)化能源成本(LCOE)、性能、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)(O&M)以及安全方面，部署哪種儲(chǔ)能技術(shù)的決定將產(chǎn)生重要影響。

當(dāng)比較傳統(tǒng)的風(fēng)冷儲(chǔ)能系統(tǒng)和液冷替代品時(shí)，技術(shù)選擇的影響尤其明顯，例如陽(yáng)光電源公司生產(chǎn)的PowerTitan系列產(chǎn)品。這兩種儲(chǔ)能技術(shù)之間最明顯的區(qū)別之一是容器大小。

陽(yáng)光電源的高級(jí)技術(shù)銷(xiāo)售經(jīng)理Neil Bradshaw說(shuō)：“如果你進(jìn)行空氣冷卻，那么你必須有這些巨大的空氣管道通道來(lái)輸送空氣，因?yàn)榭諝獾谋葻崛莘浅？膳?。但水的比熱容是所有材料中最好的，這意味著你只需要一個(gè)小管道，就足以冷卻2.7MWh的電池模塊。由于該管道占用的空間很小，這意味著我們可以將容器縮小到最小尺寸。”

事實(shí)上，PowerTitan比標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)能系統(tǒng)占用的空間減少了約32%。液體冷卻也比空氣更容易控制，空氣需要一個(gè)復(fù)雜的平衡動(dòng)作才能達(dá)到最佳效果。液體冷卻的優(yōu)點(diǎn)最終導(dǎo)致功耗降低40%，電池使用壽命延長(zhǎng)10%。

液冷儲(chǔ)存容器的尺寸減小具有許多有益的連帶效應(yīng)。例如，減小尺寸意味著安裝更容易、更高效、成本更低。Bradshaw說(shuō)：“你可以用一輛大卡車(chē)運(yùn)送滿(mǎn)載的電池單元。這意味著你不必在現(xiàn)場(chǎng)裝載電池模塊。這基本上都是預(yù)先完成的，你只需把它放在地上。”更小的尺寸也為設(shè)計(jì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的安裝位置提供了更大的靈活性。

液冷系統(tǒng)的安全優(yōu)勢(shì)

只有解決安全問(wèn)題，儲(chǔ)能才能在可再生能源主導(dǎo)的脫碳電力系統(tǒng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。電力研究所(EPRI)追蹤世界各地的儲(chǔ)能故障事件，包括火災(zāi)和其他安全相關(guān)事件。自2017年以來(lái)，EPRI記錄了50起商業(yè)和工業(yè)(C&I)以及公用事業(yè)規(guī)模的故障事件。

隨著鋰離子儲(chǔ)能系統(tǒng)在當(dāng)今市場(chǎng)占據(jù)主導(dǎo)地位，主要的安全問(wèn)題是熱失控。在基本層面上，當(dāng)故障導(dǎo)致電池內(nèi)部過(guò)熱時(shí)，就會(huì)發(fā)生這種情況。這可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生大量熱量和自加速反應(yīng)，從而導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸。熱失控的原因有很多，包括內(nèi)部電池缺陷、電池管理系統(tǒng)故障和環(huán)境污染。

液冷電池儲(chǔ)能系統(tǒng)比風(fēng)冷系統(tǒng)更能防止熱失控。Bradshaw說(shuō)：“如果你的電池單元發(fā)生熱失控，你就有了這個(gè)巨大的散熱器，可以將能量吸入其中。液體是一層額外的保護(hù)層。”

PowerTitan儲(chǔ)能系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的測(cè)試，以確保其能夠防止熱失控。Bradshaw說(shuō)：“我們測(cè)試的一部分是故意迫使電池進(jìn)入熱級(jí)聯(lián)，并停止液體冷卻。我們以每分鐘5攝氏度的速度將溫度升高到400攝氏度。我們將三個(gè)、四個(gè)或五個(gè)電池串聯(lián)起來(lái)，然后移除熱源并觀察發(fā)生了什么。我們的目標(biāo)是讓級(jí)聯(lián)自行耗盡。”

電池串級(jí)別控制

安全顯然是任何電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的首要任務(wù)。但最安全的系統(tǒng)的一個(gè)重要區(qū)別是性能。在這方面，PowerTitan技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。一個(gè)是在串級(jí)包含DC-DC轉(zhuǎn)換器。

原因是：串級(jí)管理意味著一些性能不佳或有故障的電池不會(huì)損害整個(gè)電池系統(tǒng)的性能。例如，性能不佳的電池會(huì)影響電池串的整體容量。Bradshaw說(shuō)：“我們可以在電池串級(jí)別使用DC-DC將這種影響隔離到一個(gè)電池串上。”這意味著，一個(gè)容量不足20%的單元只會(huì)影響其電池串，而不會(huì)將24個(gè)或更多電池串的容量減少20%。

Bradshaw說(shuō)：“這與客戶(hù)的底線(xiàn)有很大不同。串級(jí)的DC-DC轉(zhuǎn)換器隔離了這個(gè)問(wèn)題，這樣它就不會(huì)影響到其他部件。”

(素材來(lái)自：Sungrow 全球氫能網(wǎng)、新能源網(wǎng)綜合)