陸宇+葉笑冬+李勁

摘 要 隨著環(huán)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(tǒng)則起著舉足輕重的作用。它不僅解決了新能源發(fā)電的不穩(wěn)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(jié)合實際情況自主研發(fā)了100 kW的儲能系統(tǒng)，為進一步自主研發(fā)1 MW儲能系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 儲能技術(shù)；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(zhì)量的要求持續(xù)提高，而傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)已經(jīng)很難滿足客戶的需求。同時，隨著社會的發(fā)展，環(huán)境污染以及資源浪費等問題變得越來越嚴重。據(jù)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(wǎng)發(fā)展論壇上表示，我國能源利用的有效率約為36.3%，相比于發(fā)達國家要低了10%，產(chǎn)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?zé)崮?、海洋能、生物質(zhì)能等新能源進行了開發(fā)和利用。但是，由于新能源發(fā)電存在不穩(wěn)定性和斷續(xù)性，大規(guī)模的并網(wǎng)運行將會導(dǎo)致不可預(yù)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(huán)境的目的，儲能技術(shù)應(yīng)運而生。它能將地?zé)崮?、海洋能等新能源儲存起來，在適當?shù)臅r候提供電能，起到了既不污染環(huán)境又能發(fā)電的作用[2][3]。

1 儲能技術(shù)的研究

儲能技術(shù)歷經(jīng)了幾十年的發(fā)展，其方式基本上可以分為以下四類：物理儲能、化學(xué)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(xué)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(dǎo)儲能。

上海電氣中央研究院以鋰電池儲能為基礎(chǔ)自主研發(fā)了基于鋰電池儲能100 kW系統(tǒng)，該系統(tǒng)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(zhuǎn)換器所組成。而每個模組則是由15節(jié)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(lián)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(shù)據(jù)信息存放于MSP430中，然后再以串口的方式將數(shù)據(jù)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(yōu)勢，所以在板卡上安裝了一個RS232轉(zhuǎn)RS485的模塊將輸出的232信號轉(zhuǎn)換成485信號，最后通過RS485轉(zhuǎn)RS232的轉(zhuǎn)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(tǒng)的由深圳顯控公司研發(fā)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(zhì)上就是為現(xiàn)場的工作人員提供了一個可視化的操作環(huán)境，可以讓工作人員第一時間了解到儲能系統(tǒng)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(tài)

圖4 電池各項信息

儲能系統(tǒng)基本電池模組單元由單體電池串并聯(lián)組成，根據(jù)電網(wǎng)要求進一步串并聯(lián)；模塊單元配備BMS電池管理系統(tǒng)，具有以下功能：①狀態(tài)管理：實時監(jiān)測電池電壓電流等參數(shù)；②均衡管理：當監(jiān)測到某節(jié)電池的電壓或SOC低于某個設(shè)定的數(shù)值時，系統(tǒng)啟動均衡作用；③安全管理：當電池狀態(tài)不良時，快速啟動保護裝置；④通信管理：將系統(tǒng)內(nèi)電池的電流、電壓、溫度信息快速傳送到監(jiān)測系統(tǒng)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(xù)）

能量密度 55 Wh/kg

工作溫度 -20～55℃

尺寸 240～245*220 mm

循環(huán)壽命 ≥10000次

安全性 滿足行業(yè)標準

2 總結(jié)

儲能系統(tǒng)作為整個新能源發(fā)電的最后一環(huán)起著舉足輕重的作用，可以毫不夸張的說，沒有儲能系統(tǒng)的新能源發(fā)電是不具備實用價值的。儲能系統(tǒng)做的好，不僅可以達到節(jié)約能源、保護環(huán)境的效果，同時也能帶來一定的經(jīng)濟效益。可見，儲能領(lǐng)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(fā)100 kW的儲能系統(tǒng)，目的是為了給1 MW儲能系統(tǒng)做鋪墊。在未來的一到兩年內(nèi)，1 MW儲能系統(tǒng)也將會由上海電氣中央研究院自主研發(fā)完成。最終，我們會根據(jù)市場的需求來開展相關(guān)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(shù)及其在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電氣應(yīng)用，2005，24（4）：1-8.

[3]張文亮，丘明，來小康.儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2008，32（7）：1-9.endprint

摘 要 隨著環(huán)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(tǒng)則起著舉足輕重的作用。它不僅解決了新能源發(fā)電的不穩(wěn)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(jié)合實際情況自主研發(fā)了100 kW的儲能系統(tǒng)，為進一步自主研發(fā)1 MW儲能系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 儲能技術(shù)；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(zhì)量的要求持續(xù)提高，而傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)已經(jīng)很難滿足客戶的需求。同時，隨著社會的發(fā)展，環(huán)境污染以及資源浪費等問題變得越來越嚴重。據(jù)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(wǎng)發(fā)展論壇上表示，我國能源利用的有效率約為36.3%，相比于發(fā)達國家要低了10%，產(chǎn)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?zé)崮?、海洋能、生物質(zhì)能等新能源進行了開發(fā)和利用。但是，由于新能源發(fā)電存在不穩(wěn)定性和斷續(xù)性，大規(guī)模的并網(wǎng)運行將會導(dǎo)致不可預(yù)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(huán)境的目的，儲能技術(shù)應(yīng)運而生。它能將地?zé)崮?、海洋能等新能源儲存起來，在適當?shù)臅r候提供電能，起到了既不污染環(huán)境又能發(fā)電的作用[2][3]。

1 儲能技術(shù)的研究

儲能技術(shù)歷經(jīng)了幾十年的發(fā)展，其方式基本上可以分為以下四類：物理儲能、化學(xué)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(xué)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(dǎo)儲能。

上海電氣中央研究院以鋰電池儲能為基礎(chǔ)自主研發(fā)了基于鋰電池儲能100 kW系統(tǒng)，該系統(tǒng)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(zhuǎn)換器所組成。而每個模組則是由15節(jié)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(lián)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(shù)據(jù)信息存放于MSP430中，然后再以串口的方式將數(shù)據(jù)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(yōu)勢，所以在板卡上安裝了一個RS232轉(zhuǎn)RS485的模塊將輸出的232信號轉(zhuǎn)換成485信號，最后通過RS485轉(zhuǎn)RS232的轉(zhuǎn)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(tǒng)的由深圳顯控公司研發(fā)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(zhì)上就是為現(xiàn)場的工作人員提供了一個可視化的操作環(huán)境，可以讓工作人員第一時間了解到儲能系統(tǒng)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(tài)

圖4 電池各項信息

儲能系統(tǒng)基本電池模組單元由單體電池串并聯(lián)組成，根據(jù)電網(wǎng)要求進一步串并聯(lián)；模塊單元配備BMS電池管理系統(tǒng)，具有以下功能：①狀態(tài)管理：實時監(jiān)測電池電壓電流等參數(shù)；②均衡管理：當監(jiān)測到某節(jié)電池的電壓或SOC低于某個設(shè)定的數(shù)值時，系統(tǒng)啟動均衡作用；③安全管理：當電池狀態(tài)不良時，快速啟動保護裝置；④通信管理：將系統(tǒng)內(nèi)電池的電流、電壓、溫度信息快速傳送到監(jiān)測系統(tǒng)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(xù)）

能量密度 55 Wh/kg

工作溫度 -20～55℃

尺寸 240～245*220 mm

循環(huán)壽命 ≥10000次

安全性 滿足行業(yè)標準

2 總結(jié)

儲能系統(tǒng)作為整個新能源發(fā)電的最后一環(huán)起著舉足輕重的作用，可以毫不夸張的說，沒有儲能系統(tǒng)的新能源發(fā)電是不具備實用價值的。儲能系統(tǒng)做的好，不僅可以達到節(jié)約能源、保護環(huán)境的效果，同時也能帶來一定的經(jīng)濟效益?？梢姡瑑δ茴I(lǐng)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(fā)100 kW的儲能系統(tǒng)，目的是為了給1 MW儲能系統(tǒng)做鋪墊。在未來的一到兩年內(nèi)，1 MW儲能系統(tǒng)也將會由上海電氣中央研究院自主研發(fā)完成。最終，我們會根據(jù)市場的需求來開展相關(guān)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(shù)及其在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電氣應(yīng)用，2005，24（4）：1-8.

[3]張文亮，丘明，來小康.儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2008，32（7）：1-9.endprint

摘 要 隨著環(huán)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(tǒng)則起著舉足輕重的作用。它不僅解決了新能源發(fā)電的不穩(wěn)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(jié)合實際情況自主研發(fā)了100 kW的儲能系統(tǒng)，為進一步自主研發(fā)1 MW儲能系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 儲能技術(shù)；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(zhì)量的要求持續(xù)提高，而傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)已經(jīng)很難滿足客戶的需求。同時，隨著社會的發(fā)展，環(huán)境污染以及資源浪費等問題變得越來越嚴重。據(jù)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(wǎng)發(fā)展論壇上表示，我國能源利用的有效率約為36.3%，相比于發(fā)達國家要低了10%，產(chǎn)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?zé)崮?、海洋能、生物質(zhì)能等新能源進行了開發(fā)和利用。但是，由于新能源發(fā)電存在不穩(wěn)定性和斷續(xù)性，大規(guī)模的并網(wǎng)運行將會導(dǎo)致不可預(yù)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(huán)境的目的，儲能技術(shù)應(yīng)運而生。它能將地?zé)崮?、海洋能等新能源儲存起來，在適當?shù)臅r候提供電能，起到了既不污染環(huán)境又能發(fā)電的作用[2][3]。

1 儲能技術(shù)的研究

儲能技術(shù)歷經(jīng)了幾十年的發(fā)展，其方式基本上可以分為以下四類：物理儲能、化學(xué)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(xué)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(dǎo)儲能。

上海電氣中央研究院以鋰電池儲能為基礎(chǔ)自主研發(fā)了基于鋰電池儲能100 kW系統(tǒng)，該系統(tǒng)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(zhuǎn)換器所組成。而每個模組則是由15節(jié)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(lián)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(shù)據(jù)信息存放于MSP430中，然后再以串口的方式將數(shù)據(jù)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(yōu)勢，所以在板卡上安裝了一個RS232轉(zhuǎn)RS485的模塊將輸出的232信號轉(zhuǎn)換成485信號，最后通過RS485轉(zhuǎn)RS232的轉(zhuǎn)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(tǒng)的由深圳顯控公司研發(fā)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(zhì)上就是為現(xiàn)場的工作人員提供了一個可視化的操作環(huán)境，可以讓工作人員第一時間了解到儲能系統(tǒng)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(tài)

圖4 電池各項信息

儲能系統(tǒng)基本電池模組單元由單體電池串并聯(lián)組成，根據(jù)電網(wǎng)要求進一步串并聯(lián)；模塊單元配備BMS電池管理系統(tǒng)，具有以下功能：①狀態(tài)管理：實時監(jiān)測電池電壓電流等參數(shù)；②均衡管理：當監(jiān)測到某節(jié)電池的電壓或SOC低于某個設(shè)定的數(shù)值時，系統(tǒng)啟動均衡作用；③安全管理：當電池狀態(tài)不良時，快速啟動保護裝置；④通信管理：將系統(tǒng)內(nèi)電池的電流、電壓、溫度信息快速傳送到監(jiān)測系統(tǒng)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(xù)）

能量密度 55 Wh/kg

工作溫度 -20～55℃

尺寸 240～245*220 mm

循環(huán)壽命 ≥10000次

安全性 滿足行業(yè)標準

2 總結(jié)

儲能系統(tǒng)作為整個新能源發(fā)電的最后一環(huán)起著舉足輕重的作用，可以毫不夸張的說，沒有儲能系統(tǒng)的新能源發(fā)電是不具備實用價值的。儲能系統(tǒng)做的好，不僅可以達到節(jié)約能源、保護環(huán)境的效果，同時也能帶來一定的經(jīng)濟效益。可見，儲能領(lǐng)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(fā)100 kW的儲能系統(tǒng)，目的是為了給1 MW儲能系統(tǒng)做鋪墊。在未來的一到兩年內(nèi)，1 MW儲能系統(tǒng)也將會由上海電氣中央研究院自主研發(fā)完成。最終，我們會根據(jù)市場的需求來開展相關(guān)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(shù)及其在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電氣應(yīng)用，2005，24（4）：1-8.

[3]張文亮，丘明，來小康.儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2008，32（7）：1-9.endprint