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智光电气交流纪要
夜长梦山
2021-11-17 22:53:30

【核心要点】

1.现有技术集中式大电池堆存在明显的短板效应导致容量利用率低、整体电池堆寿命降低、安全性能低等问题。

2.大容量储能电站的解决思路是大幅提升储能单机容量,减少并联运行的储能单机数量,降低储能电站整体成本。

3.智光解决方案:严格控制单体电芯并联或者电池簇并联使用,电池簇独立变流,离散化解耦运行,大幅提升电芯容量利用率,追求电芯容量的最大化利用,降低系统初始造价并提升全生命周期的价值;对电芯的不一致性用方案去包容。用独特的PCS方案构建新型集成方案,大幅提升储能单机功率至25MW,并实现35kV等级直接并网,将系统整体效率提升至91%

 

【主要内容】

公司业绩及主营业务:

2021年前三季度营业收入13.51亿,归属上市公司股东净利润6.48亿元;其中智光储能实现营收8600万(20205277万元,增幅61.36%

主营业务受两方面原因影响:

l  大宗原材料价格大幅上涨影响

l  工业节能受新增合同降低影响

 

1.以新型电力系统为主要方向的大功率电力电子技术为基础的智能柔性装备:

产品主要用在6kV~35kV中压配网等级;

主营产品与技术增值服务:主营产品加大营销投入,实现增长并保持行业领先地位;基于工业互联网平台的云服务中心正式投入使用后,技术增值服务拓展业绩同比增长77%,毛利水平较高。

 

2.综合能源服务:

l  与广州知识城、广州恒运成立合资公司知识城智光恒运综合能源公司,助力广州开发区建设新能源综合利用示范区

l  与广州发展新能源就新能源建设达成战略合作关系

l  公司大批项目已备案(惠东县50MW、罗定市60MW、梅州市210MW、连南县100MW共计420MW)下半年进入施工建设期。

 

3.战略投资:

l  公司持有南网能源2.85%股份(1.078亿股)

l  公司持有广立微(EDA四强之一)0.8108%股份,目前IPO已受理

l  间接投粤芯半导体10%股权,目前已经完成二期融资,拟于2022年一季度投产

l  公司与吉富创投设立创业基金,投资北京昂瑞微(国内领先的射频前端芯片和射频SoC芯片的供应商。

高压大容量储能技术:

l  广东省大功率电力电子工程实验室----三个电力电子技术研究中心:

l  广州:高压大容量电力电子技术研究中心

l  西安:以低压电力电子技术为主导的研究中心

l  佛山:以UPS为核心的研究中心

 

二、大容量储能是电源侧和电网侧储能的重要需求:

1. 抽水蓄能受多种限制性因素影响,需与灵活的新型储能搭配使用,发挥各自优势:

l  高度依赖自然条件;

l  整体效率偏低,约70%

l  单体电站一般大单体容量,在更高等级的电网进行支撑。

2. 储能面临的三个主要问题:

l  安全

l  成本:没有模式,无法覆盖成本,多重价值无法定量化获得收益;随着锂电产业快速发展带来储能电池成本下降,系统成本逐年下降;

l  效率:不同技术路线差异较大(不同存储介质、不同技术路线的电化学储能最低效率约60~65%,最高效率达90%

 

三、储能技术市场情况:

l  技术路线:储能系统现有技术基本路线是用若干个电芯串联和并联组成1MWh及以上容量的电池堆,物理空间尺寸大,采用集中式变流器(500KW)将直流电转换成交流电,形成500kW/1MWh的标准储能单元,若干个标准储能单元交流侧并联扩容后通过一台2.5兆瓦(2500kVA)升压变压器升压,作为一个并网点接入电力系统。

l  行业方案:行业1000伏(电池串联起来后直流侧的电压)的方案直流电压实际一般是650-850伏;1500伏的方案实际工作直流电压在1200伏左右。磷酸铁锂电池3.2V,至少需要220多个电芯串联形成直流电压约700多伏的一个电池簇。因为单体电芯容量有限,能量不够,需要用若干个在直流母线端汇流,构成1MWh的电池堆,通过变流器变成交流电。

l  主要问题:电池堆内部各并联电池簇或者并联电芯之间存在环流,且受电芯参数差异及运行环境温度差异而不同,导致电池堆内各电池簇实际运行倍率不同,且存在部分电芯过倍率运行的情况。随着循环次数增加,出现部分电芯寿命降低,拉低了整个电池堆整体寿命;且由于电芯差异增大,短板效应更趋明显,电池堆容量利用率下降,整体并网电量下跌,使得投资方收益模型变化,无法实现投资收益。

l  借用光伏电站方案,但应该区别于光伏电站方案:光伏组件的特性跟电池的特性是不同的,电池是主动能量体,且受运行环境温度的影响很大,大规模电芯的直接堆砌使用存在较大的安全隐患,且经济性较差。

l  电池簇去并联化应用方案:多个企业在研究电池堆中电池簇的均衡管理方案,不同企业推出了不同的技术路线,能大幅提升电池簇运行整体一致性,包括级联方案、分散式PCS方案以及电池簇单簇管理方案,都有利于提升电池簇整体运行性能。

l  智光解决方案:严格控制电芯并联或者电池簇并联使用,去集中化,离散化运行;不需要追求初始电芯的一致性,用技术方案追求电芯容量的最大化利用。大幅提升储能单机功率,显著降低大容量储能电站储能单元的并联台套数,减少协调控制,实现电网直接对PCS进行调控管理,进一步提升大容量单体储能对电网的响应性能。

 

四、大容量储能需要解决的技术问题

1. 电芯数量众多,事故概率增高,安全风险大

2. 电芯短板效应明显,一致性变差、经济性差

3. 受限于单机容量小,并联设备多,二次通信、协调控制系统复杂,投入成本高

 

五、大容量储能电站的解决思路:

l  用单机大容量储能系统构建大容量储能电站;

l  提升整个储能电站的安全性,以及容量利用率为重要关切,通过特殊的PCS拓扑结构,实现电池簇的离散化运行,进一步提升储能全生命周期价值;

l  电芯单体质量的提升已经不能完全解决储能系统的安全性及经济性问题。

高压级联型大容量储能技术拓扑结构:

l  技术思路:

1. 直流侧电池簇离散化运行管理,簇内只有单体电芯串联,大幅改善电芯运行存在的不一致问题;

2. 通过集中控制的离散化小型变换单元,实现每个电池簇独立变流,通过控制将交流侧功率串联聚合,形成单机大容量储能系统。

l  截至目前,智光是国内唯一一家具备高压级联储能技术商业化运行的储能系统集成商,并实现数百兆瓦案例规模,具备领先的技术与案例优势,,但行业内对该技术路线进行研究的有5-7家。目前公司10千伏直挂储能商业化运行单机功率为5兆瓦和7.5兆瓦两个等级,不久将推出35kV高压直挂的储能系统,单机功率可达25MW

基于单机功率25兆瓦的100MW储能电站方案

 

优势:

1. 安全性提升,维护成本降低

2. 系统一致性好,SOC极值差小,能最大程度利用电芯容量,在交流测同等并网电量情况下,可以安装较少的电芯,初始投资少。

3. 效率高,无需升压变压器,现场实际系统循环效率比常规低压升压储能系统高5~6%;接入简单,现场一二次电缆大幅减少,工程造价降低。

 

【问答环节】

Q:多出来的成本如何拆分?

储能系统中电池占比在60%-65%PCS的成本(低压和高压)成本占比不超过20%。公司多出来的成本在于,电池和PCS通过堆叠的方式堆成高压,因此二者对地需要与并网电压处于同等绝缘水平,绝缘结构要比低压多付出一些成本,但增加成本很低,对储能系统成本影响非常小,由于该方案系统循环效率比常规方案高出5%以上,在并网电量相同的情况下可以降低初始电池安装容量10~20%,且工程施工及接入成本也大幅降低,所以从整体上来看,虽然这个方案PCS部分的绝缘成本略高于常规低压的,但对于整个储能电站的成本会显著拉低,经济性较强。

Q:公司和国电南瑞方案的差别?

公司和国电南瑞都有面向电网和大型新能源电站的大功率电力电子装备,部分产品是重叠的,技术路线大体是一致的,不存在太大的差异,级联储能技术路线也脱胎于此类技术平台。但是公司当前已实现数百兆瓦装机规模,此类技术路线储能产品公司的业绩已经远超过同行,公司认为多家企业开发该类技术路线的储能有利于促进该技术路线的市场占有率和地位。

Q:拓扑方案中,单个模块电压等级和功率等级是多少?

单个变流模块的功率大约几十千瓦到150kw,相比500kW很多,虽然模块数量增加了,但是在相同的并网功率下,成本不会差太多。这种路线的模块工作电流也较小,电磁兼容性更好。

Q:如何保障这个架构方案的壁垒性?

如果未来有更多公司做这个方案,能促进这种技术路线的发展,是一件好事。

由于公司技术储备较早,有较多的案例经验,对于公司完善相关技术能起到很好的作用。在储能产品技术开发中,要构建一个优秀的储能系统集成方案,需要独特的PCS技术、BMS技术、电池尤其是规模化电芯的应用经验贯通融合,公司具备:1)独特的级联高压PCS结构,PCS决定了电池堆的构建方案,电池堆的方案决定了储能的性能;2)好的BMS技术,公司有专门的BMS,且能实现BMSPCS的深度融合管控,结合储能大数据管理,构建了从方案到储能运维的综合性储能解决方案,再加上公司已实践的数百兆瓦储能电站案例,经验丰富,应用场合广泛,因此公司还是具备较强的优势。

Q:每一个模块的PCS是自制还是外采?

公司除不生产单体电芯外,其余均是自主研发与生产制造,核心器件IGBT芯片外采。公司当前参与投资了广州粤芯半导体,这也是公司未来的产业链优势,公司不仅是做大功率电力电子装备的控制技术研究,未来有望结合芯片与半导体,打通从半导体到大型电力电子装备的产业链。

Q:高压级联的方案能够代替SVG的功能,是否能够节省这一部分成本?

公司在一些案例中已经能够做到把SVG和储能的功能合二为一了,实现储能和SVG两个功能的合二为一有利于降低新能源或者电网客户的设备造价。对于客户投资来讲,装了储能电站后,如果需要具备无功SVG功能,整体成本可能只增加2-3%即可,辅助系统投资、占地大幅减少,且两者功能合一,有利于电网调控管理,即电网可对一台大功率储能单机实现有功与无功的同步调度,更好的支撑电网。

Q:公司和华为的方案的区别?

华为方案与常规的低压方案在变流与并网方面差不多,主要的差异是在电池簇的管理方面做了创新,通过电力电子调节实现电池簇的均衡管理,提升电池堆的整体均衡性能。

声明:文章观点来自网友,仅为作者个人研究意见,不代表韭研公社观点及立场,站内所有文章均不构成投资建议,请投资者注意风险,独立审慎决策。
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智光电气
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    躺平的老韭菜
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    2021-11-18 04:45
    谢谢分享
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  • 只看TA
    2021-11-17 23:47
    辛苦了
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