隨著新能源電力裝機的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)面臨不斷的進化，電力儲能技術(shù)將成為解決新能源電力穩(wěn)定供應(yīng)的關(guān)鍵一環(huán)。
作為儲能系統(tǒng)最重要的核心部件，電池對于儲能容量起著決定性因素。世界上沒有兩片相同的樹葉，而不同電池單元間的差異性也是在所難免。
什么是電池的不一致性?它是指由于受到電池(電芯/電池模組/電池包)在生產(chǎn)和使用過程中所處物理環(huán)境(如溫度與氣壓)不同以及化學(xué)屬性非線性變化的影響，電池與電池之間在容量、內(nèi)阻與溫度等參數(shù)上存在差異。
在串聯(lián)中，各電池模組的荷電狀態(tài)(SOC，可反映剩余電量)不同，只要有一個電池模組電量充滿或放盡，該電池包(PACK)中的全部電池模組都將停止充放電。
而在并聯(lián)中，各電池模組的電壓被強制平衡，當(dāng)內(nèi)阻較小的電池模組電量充滿或放盡后，其他電池模組也將停止充放電。而這就是所謂的“短板效應(yīng)”，儲能系統(tǒng)的可用電量取決于容量最小的電池包，系統(tǒng)的整體壽命取決于壽命最短的電池包。
不可忽略的是，短板效應(yīng)會導(dǎo)致固定串并聯(lián)系統(tǒng)存在“充不滿”或“放不盡”的電池模組，嚴重降低系統(tǒng)有效容量，進而引發(fā)系統(tǒng)在安全性、經(jīng)濟性等方面的問題。
解決這一難題的最好辦法就是從更精細化的電池包級和簇級管理來降低短板的效應(yīng)，提升整個儲能系統(tǒng)更好放電的能力。值得注意的是，這一次，華為再度站到了行業(yè)前沿。
當(dāng)沉穩(wěn)的瓦特遇上活躍的比特
伽利略曾說過：“科學(xué)的真理不應(yīng)該在古代圣人的蒙著灰塵的書上去找，而應(yīng)該在實驗中和以實驗為基礎(chǔ)的理論中探尋。”
而如何將深奧專業(yè)的知識普及給大眾，也成為華為近年來一直關(guān)注的問題。在此背景之下，《比特與瓦特》的系列視頻欄目應(yīng)運而生。
節(jié)目中設(shè)置了2個生動活潑的角色——“比特”與“瓦特”。兩個卡通人物性格截然不同，比特是數(shù)字技術(shù)、人工智能的化身，他經(jīng)常提出新趨勢與新的解決辦法，而瓦特是電力電子技術(shù)的化身，它的人設(shè)是沉穩(wěn)、可靠。
當(dāng)沉穩(wěn)的瓦特遇到活躍的比特，二者思想的碰撞將會產(chǎn)生怎樣的化學(xué)反應(yīng)?
近期，華為推出《比特與瓦特》第六期視頻欄目——“能給城市供電的“特大號充電寶”是怎么造出來的?”，讓兩個卡通人物繼續(xù)對話行業(yè)專家，就華為的智能組串式儲能解決方案進行詳細解讀。
在《比特與瓦特》欄目中，每位專家的觀點如同點亮智慧的明燈，將大眾從思維局限中解放出來，擺脫“案例教學(xué)法有固定流程”的既有思維模式，用全新的視角來探秘華為那些深藏不露的黑科技!
“牽一發(fā)而動全身”的難題如何解決?
在沙特紅海400MW光伏+1.3GWh全球最大的離網(wǎng)儲能項目中，華為通過智能光儲發(fā)電機解決方案，為沙漠中的“新一代城市”提供100%清潔電力的光儲構(gòu)網(wǎng)，每年可接待百萬人次全球游客，樹立未來綠色零碳城市的典范。
然而，有一個問題也隨之而來：紅海新城是全球最大的光儲微網(wǎng)項目，儲能規(guī)模高達1.3GWh。這么大的儲能電站，一定會配備大量的儲能電池。那么，如何同時有效控制數(shù)量如此龐大的儲能電池系統(tǒng)呢?
據(jù)華為高級專家佘宏武博士介紹，大規(guī)模的儲能系統(tǒng)，相當(dāng)于一個巨型的“充電寶”，它是由成百上千個單體電池串并聯(lián)組成的，由于單體電池本身具有差異，規(guī)模越大，電池的短板效應(yīng)就越明顯。關(guān)鍵在于如何通過電池管理充分發(fā)揮電芯性能并保障系統(tǒng)安全?
佘宏武博士指出，電池的短板效應(yīng)是指電池的串并聯(lián)失配會影響儲能系統(tǒng)的可用電量。電池串聯(lián)失配會導(dǎo)致整個電池簇的可用容量，由容量最小的電池包決定。那么，只要有一個電池包被充滿或者放空，整個電池簇的其他電池包容量將無法得到充分利用。
更為麻煩的是，在眾多電池組中，如何才能及時知曉是哪個電池出現(xiàn)了問題?
為了解決傳統(tǒng)儲能方式“牽一發(fā)而動全身”的弊端，華為一直著力于打造一種分散式的儲能方式，而華為智能組串式儲能解決方案也正是在這樣的思路下問世。
可以說，華為的黑科技在這方面顯現(xiàn)了其獨特的優(yōu)勢。它通過電池包優(yōu)化器實現(xiàn)電池模組級管理，減小電池串聯(lián)失配的影響。與此同時，再憑借精準(zhǔn)的算法對電池包進行可視化監(jiān)控，實時捕捉異常電池。一旦發(fā)現(xiàn)故障異常后，可立即將“問題”電池單獨隔離。這樣一來，單個電池包充滿電或放完電后，就不會影響其他電池包繼續(xù)充放電。相對于傳統(tǒng)方案，華為智能組串式儲能系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，單電池包故障不影響其他電池包的使用，儲能電池可用度達到99.99%。
舉例而言，華為智能組串式儲能解決方案使用的是20尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱，額定容量2064千瓦時。華為將2064千瓦時分解成六個電池簇，每個電池簇再繼續(xù)分成21個電池包。每一簇都有控制器，每一包都有優(yōu)化器。通過優(yōu)化器，打破電池包傳統(tǒng)的串聯(lián)模式，可以實現(xiàn)每個電池包單獨充放。
實踐證明，這樣的方式可以有效提升充放電量6%。在此基礎(chǔ)上，把每一個電池簇接入智能電池簇控制器中，電池管理系統(tǒng)可以通過智能控制器單獨調(diào)節(jié)每個電池簇的工作電壓，讓充放電電流保持一致，從根本上避免了偏流的產(chǎn)生。通過單獨管理，充放電量又可以提升7個百分點。
值得注意的是，對于關(guān)鍵的散熱問題，華為智能組串式儲能解決方案也采用了分布式的散熱架構(gòu)。具體而言，每個電池簇獨立配置工業(yè)空調(diào)，這樣就可以有效規(guī)避集裝箱散熱效果的差異。一旦一個空調(diào)故障，其他空調(diào)還可以繼續(xù)工作，降低散熱的影響。而且，冷風(fēng)和熱風(fēng)的風(fēng)道也是隔離的，可以避免局部過熱造成額外的溫升，整個集裝箱的溫差就可以控制在3攝氏度以內(nèi)。
簡要而言，分散式、模塊化的解決方案其實是拆“大桶”為獨立的“小桶”，然后在“桶”內(nèi)各自補短板，最大限度地優(yōu)化整個系統(tǒng)。只要有這項獨門絕技在手，即便故障電池隱藏再好，也無處遁形。
結(jié)語
在這個瞬息萬變的時代，科技有時會在一夜之間產(chǎn)生翻天覆地的變化。從引領(lǐng)組串式逆變器成為行業(yè)主流，到重構(gòu)智能組串式儲能系統(tǒng)架構(gòu)，華為以領(lǐng)先的技術(shù)占位行業(yè)的“制高點”，將“智能化、組串式”設(shè)計理念融入儲能系統(tǒng)，通過智能組串式儲能解決方案，讓儲能系統(tǒng)將變得更高效、更穩(wěn)定、更安全!
