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图兰特水平双极性电池应用于调频储能领域的技术优势
卢玉军 浙江图兰特储能科技有限公司技术副总
各位领导、各位专家、各位同仁大家下午好，我来自于浙江图兰特储能科技有限公司，我叫卢玉军。我给大家分享的题目是《图兰特水平双极性电池应用于调频储能领域的技术优势》。
我的汇报分以下几方面：
1.储能调频典型应用
2.储能调频对电池的要求
3.原水平电池的特性和应用介绍
4.图兰特电池技术革新和突破
5.图兰特电池应用前景展望
我们为什么要讲图兰特电池在储能调频领域的应用呢？因为这个在所有的储能应用当中，调频储能应用是对电池要求最高的一种应用，因为一般的储能应用只要求电池是单向输出，而在调频应用当中，要求这个电池是要有双向输出，这对电池的功率特性有非常高的要求，而我们电池由于其独特的结构，它的内组织非常小，我们这个内组相当于对储能对电池的要求。
因为储能相当于是一个容器，本身不产生能量，而这个电池内组，相当于容器的杯口，在储能调频应用当中，储能要求双向输出，就要求杯口足够大，我不光是往里倒也能倒进去，往外倒也能倒出来，而我们电池恰恰有这方面的优势。我们给大家分享也块，推荐这款电池。
现在储能系统已经广泛应用从发电侧、输配电到辅助服务，到用户侧所有环节，这个刚才专家都介绍了，我就不详细介绍了。
储能调频对电池的要求，在与火电机组联合响应AGC辅助服务中，在安全性、可靠性、循环寿命，以及外形尺寸方面对储能设备本身提出了极高的要求，首先安全性，在储能系统当中，储能规模都很大，所以安全性是所有储能系统的前提条件。
稳定性是储能系统经济性的一个前提，因为这个只有有效保证系统的投运时间，才能保证系统的经济效益。储能系统循环寿命的要求，储能系统的保障，对储能电池包比能量，比功率的要求，比能量高就要求可以便于系统安装部署，而比率高可以减少系统动电池的配置。目前在调频储能当中，是所有储能当中效率最好的，它的备电时间在半小时到一小时，要求你电池能达到半小时的时间，配电池越少，系统经济性越好。
具体到电池，储能调频对电池的要求我们归结为八大要求，首先是更安全，比功率高，使用寿命长，系统可靠，比能量高，转换效率高，从而性价比高，再一个是更环保，这个是安全基础。比功率高就是减少配置，寿命长就是提高经济性，系统可靠也是提高经济性，比能量高相当于减少系统的配置和提高经济性。能量转换效率高也是减少系统的损耗，也是提高经济性，更环保也是一个基本的要求，目前储能系统属于一个清洁能源的范畴，环保也是一个基本要求。
原水平双极电池特性和应用，因为原水平电池由于独特的特性，使得对刚才八个要求有非常好的复合性。首先就是更安全，它的耐震动性能达到10个g，而且在枪击、碰撞冲击下也不会发生安全隐患，不渗漏、防爆、阻燃，且电池仍然保持恒定的电压输出和一定容量。更可靠，微秒级充放电响应(AGC指令)，这个主要由于我们原水平电池结构决定的。它的内阻在1.2毫安左右，这个水平大家可能不了解，这个水平只比功率特性最好的钛酸锂电池，只比它略高。
目前碳酸锂电池是一个什么水平呢？它的100安时的电池，内阻在0.9毫欧左右，而我们水平双机型电池100安时的电池，内阻在1.2毫欧左右。整个电池可靠的连线结构，这个连线结构采用矩阵的连线结构，即使在整个系统达到10-15%问题电池时，也不会影响系统的正常工作。
用专家的话讲系统的可用性好，所以说有问题电池，让传统的连线结构，如果在串联葫芦当中发现有问题电池，由于联线结构决定了问题电池会越来越差。也就是说，好的电池会欺负坏的电池，这个电池会有一个裂化的现象，很快就挂掉了。
挂掉了这个电池为了保护这个电池，就会严重影响整个系统的放电容量。我们这个联线结构相当于是矩阵的联线结构，横向上并联母排，纵向上靠BMS，如果发生有问题的电池它是有旁边人会保护它。
如果这个电池有100安时的，有90安时的，那么90安时的电池放空了就不放了，等大家都放完了以后，就意味着一个100安时的电池加上一个90安的电池能够放出95安时的。而传统的结构，一个100安时和90安时的电池放到一块，只能放95安时。相当于以最低的为主，这两个是可以叠加的。
循环寿命更长，我们100%DOD能够达到800次以上，10%的可以达到3万次以上，这是老一代的水平双极性电池已经达到这个水平，而我们新一代图兰特电池储能型的100%的DOD可以达到1500一次以上，70%的DOD可以达到4000次以上，再就是支持超大电流的快冲、快放，也是由于我们电池的内阻极低，这个电池可以短路使用的，100安时的电池短路的瞬间电流可以到5000安，这个也是有过正式应用，曾经给电池泡进行充电，电池泡相当于短路。
再就是快充，也是由于电池内阻我们3C电流充电20分钟可以冲入80%的电量，60分钟可以冲满。我们这个电池从电化学原理上讲，还是铅酸电池的范畴，它的比能量比传统的铅酸电池要高20%以上。当然，比功率非常高了，它的比功率目前可以跟超级电容媲美的。
更高的能量转换效率，这也是由于电池内阻低，在PSOC状态下，PSOC就是整个调频储能当中，所有的电池都是工作在PSOC状态下的，它的安时转换效率接近100%，能量转换效率在94%以上，在全放的状态下安时效率可以达到98%。
能量转换效率可以在90%以上，更环保，我们这个电池材料99%以上可以回收，我们在制造过程当中也是减少了传统的铅酸电池80%以上的污染排放。综合以上这个性价比还是非常高的，如果按单位功率来说，它的性价比会更高。
这个是原先水平电池在美国的应用案例，这个从2006-2013年在美国累计投入了超过169兆瓦时的系统，在目前来说已经不算一个很大的数字了，但是在2013年的时候169兆瓦时占比重还是非常高。它主要是以功率性为主，配合风电厂，配合光伏进行平滑输出，斜率控制还有频率响应，以及电压支持，也在输配电方面为电网做辅助的配套服务。
这是2012年BSB公司建成一套1兆瓦时的系统，BSB公司是图兰特电池技术的拥有者，2012年的时候为了研究图兰特电池在储能领域的应用，建立一套500千瓦一兆瓦时的系统，用在我们工厂做削峰填谷和功率调节。
这个是一个集装箱，一开始放在屋里，后来装到一个集装箱当中。当时还是逆变器还是以250K为主，当时做了两个电池堆，每个电池堆由432支电池组成，48串9并，也是采用专利矩阵连线结构，横向靠并联母排均衡，纵向上靠BMS均衡，从而保证电池堆的寿命最大限度的接近单只电池的寿命，整个系统也是从2012-2017年稳定运行五年。
这是我们为了模拟整个并网做的计划曲线输出，还有我们对整个系统进行一个基本的测试，系统的综合能量效率，AC测试82%，DC测试90%，其他测试也是满足电网储能并网相关的要求。
但是原先的水平电池由于独特的结构和工艺也有一定的缺陷，首先制造水平低，造成废品率有点偏高，再就是原先结构，造成自放电略高，在4-6%的水平，再就是寿命有待提高，由于自放电高，导致大规模串并联的时候可靠性受到影响。
我们这个新一代的图兰特电池技术在院水平基础上，进行技术革新和突破，图兰特电池基于原始水平铅酸电池研发而成的，后来经过我工程师的不懈努力，使电池的技术和水平日益完善。
主要是通过复合材料的密封技术，消除原先水平电池一些刚才说的缺陷，提升性能和寿命，我本人从2000年接触水平电池，到现在已经接近20年了，亲身经理水平电池原先发现变化，现在已经有非常大的提高。这是我们整个提高过程当中形成自主知识产权，像我们发明专利11件，实用新型专利50件，加外观形成了69件相关专利包。
这是我们电池一个相关的结构，首先就是专利的电池结构，原先水平电池内部没有隔断，所以造成自放电偏大，在4-6%的水平，而我们这个新型电池内部加入了隔断，所以说这个自放电降低到2%左右，有效提升了性能。
再就是原先的电池因为本身厚度不够厚，对我们这个储能要求符合稍微差一点，所以我们在板上的厚度提高40%以上，有效延长了使用寿命，以满足储能对电池的要求。
再就是由于这个结构，我们汇流排是隔离在整个环境的外面，这是避免在整个寿命周期内，专业对汇流排的腐蚀，也是有效提高电池的使用寿命。
这是我们形成专利的连线结构，首先提高系统的可用性，我们这个结构纵向上靠BMS均衡，横向上靠母排均衡，通过这个和BMS配合，可以精确判断每一个电池的问题程度，位置和问题程度，但是说有了问题的电池不用立刻更换，我只是在定期。在电池的问题程度上，达到一定程度的时候，统一更换就即可。
谢谢大家。
发言为现场速记整理，未经本人/嘉宾审核
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