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Tesla南澳100MW/129MWh电池储能系统解析

放大字体  缩小字体 时间:2017-10-10  来源:储新源之资讯平台  浏览:575
核心提示:近日,Tesla在澳大利亚南澳州100MW/129MWh电池储能系统竞标中获胜,Tesla向南澳州政府承诺,将在100天内实现电池储能系统并网运
近日,Tesla在澳大利亚南澳州100MW/129MWh电池储能系统竞标中获胜,Tesla向南澳州政府承诺,将在100天内实现电池储能系统并网运行,否则将免费提供该系统。实际上,不久前,Tesla在88天内为美国南加州爱迪生公司(SCE)位于Mira Roma的变电站安装了20MW/80MWh电池储能系统。Tesla又一次刷新了世界最大规模电池储能系统记录。之前,世界最大规模电池储能系统位于我国张北风光储输工程,其中,一期工程包括了16MW/63MWh的锂离子电池储能及2MW/8MWh的钒液流电池储能。

1. 100MW/129MWh电池储能系统的用途?

尽管南澳州政府没有公布该系统的中标价格,可想而知这项工程将耗资巨大。据Musk本人在年初的估计,100MW电池储能系统的税前费用约为3225万美元。根据南澳州政府规划,该系统将安装于南澳州Jamestown以北的Hornsdale风电场。该风电场由法国新能源企业Neoen投资建设,包含105台风力发电机组,总装机容量达315MW,是南澳州最大的风电场,其上网价格为77美元/MWh,是澳大利亚风电生产的最低价格。显然,昂贵的电池储能系统并不仅用于辅助该风电场的发电。实际上,在2016年9月28日,南澳州由于恶劣天气导致了史无前例的大停电事故,当日,南澳州用电负荷为1895MW,其中风力发电883MW,燃气发电330MW,极端恶劣天气使南澳电网在88秒之内遭受5次系统故障,共发生大幅度电压扰动6次,引发9座风电厂共计445MW风电脱网,与维多利亚州相连的一条联络线过载跳闸,瞬时功率缺额达到900MW,大规模的出力损失超出低频减载装置反应速度,未及时启动切负荷保护,在首次输电线路故障发生2分钟后,系统频率崩溃,南澳电网全停。该100MW/129MWh大规模集中式电池储能即南澳州应对功率缺失下系统安全稳定运行的举措之一。该电池储能系统将作为南澳电网功率缺失下的紧急备用电源,平时将用于调整风电场出力。

图1 100MW/129MWh电池储能系统地理位置

2. 100MW/129MWh电池储能系统是如何组成的?

在电网级储能应用中,Tesla的主打产品为Powerpack,一种可扩展的电池储能单元。目前,Powerpack推出了2代产品,单个Powerpack的容量为210kWh,储能容量达一代产品的2倍。根据1代产品的结构,Powerpack包含了16个并联的电池单元。与Powerwall相同,该电池单元源自Model S使用的电池组结构,包含两个电池模块,并集成了电池管理系统、热管理系统和独立的板载DC/DC。每个电池组的标称电压大约为48V,经DC/DC变换到350V-550V,容量约为13.5kWh,每个电池单元均可进行独立的充放电。

图2 Powerpack1内部结构(来源: electreck)

以下是Tesla关于Powerpack2和逆变器的官方参数。

表1 Tesla Powerpack2及逆变器参数(来源: Tesla)

若干个Powerpack并联后,通过DC/AC逆变器并入交流电网,如下图所示。在SCE 20MW/80MWh储能项目中,共安装了396台Powerpack。在100MW/129MWh储能系统中,将至少需要615台Powerpack。

图3 Powerpack及逆变器组成的大规模电池储能系统(来源: Tesla)

与当前国内流行的MW级方舱式储能储能单元不同,Tesla用灵活可扩展的储能单元形成数十kW乃至百MW级的电池储能系统。同样,在电网级储能电池方面,Tesla沿袭了其在车辆上使用的圆柱形三元锂离子电池,并将原18650升级到21700,将其应用于Model3、Powerpack、Powerwall产品中,电池或由Tesla位于美国内华达州的超级工厂生产。目前,并没有关于21700电芯的实验数据披露,据传该电芯能量密度可达300Wh/kg,容量可达5750mAh。

3.给我们的启示?

Tesla从动力电池、户用储能系统、商用储能系统再到电网级储能系统,一次又一次使我们眼前一亮。同时,无论在哪一个应用领域,Tesla坚持了同一电池技术,能量密度和价格是其追求的要素。从产品线上看,各类储能系统也基本沿用同一结构,区别仅在于单元的数量,并没有针对某类应用研发新的产品体系,这样使Tesla在面对当前并不明朗的电池储能市场具有更强的适应性。

另外,我们也可以看出电网级电池储能系统的应用潜力,不仅在用户侧我们需要安装方便、能量密度高的储能技术。在电网级的应用中,也有迫切应用需求,并不是可再生能源利用、电力市场等我们常常讨论的应用方向,而来自于电网安全性的需求,需要一种安装灵活、反应快速可靠的电源技术以应对突发事件,毕竟电网安全稳定事故带来的损失是巨大的,此时,电池储能是具有竞争力的技术之一。 
 

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