储能系统的集成优势分析研究

储能系统的集成优势分析研究报告人：

日期：让人人享用清洁电力

Clean

power

for

all

Clean

power

for

all目

录01

储能集成系统安全问题02

储能系统集成关键技术03

阳光电源储能业务布局04储能典型业绩分享

②

Clean

power

for

all储能集成系统安全问题12001400%10001200%800800%600600%400200%2000%02000-2010

2011

2012

2013

2014

20152016装机规模(MW)一

年增长率(%)截至2018年底，全球累计投运电化学储能装机规模达到4868.3MW/10739.2MWh,

功率规模同比增长

65%;2018年，中国累计投运储能项目规模为1018.5MW/2912.3MWh,

是2017年累计总规模的2.6倍；2018年，中国新增投运的电网侧电化学储能规模206MWh,

占2018年全国新增投运电化学储能规模

36%;2019年，全国各个省、市相继推出电网侧和发电侧

增加储能单元的相关政策，刺激了储能项目的发展。

Clean

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for

all电化学储能系统市场容量快速增长截止到2018年中国电化学储能投运项目累计规模

(MW)*数据来源：CNESA(中国能源研究会储能与委会/中关村储能产业技术联盟)4快速增长的储能市场规模2017

20181600%1000%-200%400%

Cleanpowerforall电化学储能系统的危机2018年，全球范围内，储能电池系统安全事故达到数十起，储能集成系统的设计水平急需提升!锂电池储能系统事故频发5

Clean

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for

all储能系统集成关键技术

Clean

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for

all储能专利技术申请专利1600余件，其中储能相关专利500+件，涵盖电气、结构、控制、系统集成等核心技术发发

明发

明发明专利证书利

证

书发

明

专

利

证

书发

明

专

利

证

书发

明

专

利

证

书田

普7书智能消防，浪涌抑制，绝缘监测，安全接地，确保储能系统安全稳定运行。高效率锂电池，PCS

三电平技术，1500Vdc

直流高压储能系统设计，实现更高系统循环效率专利热设计，系统配置及控制策略优化，长寿命管理，

确保储能系统可靠性就地监控，统一调度，快速响应，精确故障定位，支持云平台接入，实现智能化运维IP54

防护，风载、雪载、抗震设计，储能系统可适用于

高海拔、近海、风沙、高低温等恶劣环境安全性设计高效率设计可靠性设计智能化设计适应性设计储能集成系统关键技术Clean

powerfor

all8毗邻电池接触壁面的最高温度

热失控在毗邻电池之间的扩散时间>与中科大火灾实验室共同研究电芯热失控特性，设计了基于火灾动力学的

消防系统；>为保证系统的运行安全，结合研究成果，制定了一套提前干预加有效控制

的消防策略；>安全设计准则：预防为主，消防结合。9(1-a)

(1-b)(1-c)

(1-d)442s

451s500s(2-c)

(2-d)515s

530s

562s(3-c)

(3-d)571s

581s

635s(4-c)

(4-d)

672s682s730s(5-c)

(5-d)826s827s

858s0mm-:700-■0.5mm-T。600500400300200100。1#-2#2#3#

3+4#无隔板0.5mm隔板1.5mm隔板1#-2#

2#-3#

3#-4#

4#-5#安全性设计/智能消防系统火灾动力学消防系统Clean

power

for

all600[

550s0040025020015010050失控传播实验501

s(3-a)Temperature("C)Time

(s)(5-a)(2-b)(5-b)(3-b)(4-b)(2-a)(4-a)825s■1.5mm-T435s665s563s4#5#>二次水消防接口。红外可见光火灾报警器喷淋系统>

采

用

新

型FK5112

全氟己酮灭火介质，快速灭火，持续降温，清洁环保；>防护隔离舱及消防雾化设计，顶部喷淋，快速灭火，抑制蔓延；顶端喷淋管道二次水消防接口安全性设计/智能消防系统监测模块热电偶采集终端多点监控，分级灭火，智能消防!管道式灭火方案10Clean

power

for

all全浸没式灭火方案FK5112储能方舱消防主机

Cleanpowerforall安全性设计/浪涌保护及绝缘监测系统◆电网侧、电池侧、供电系统、PCB

板级输入输出增加专用浪涌保护器；

Battery

AC逆变电路◆有效抑制外部的残余电压以及PCS

的共模电压对系统的影响；绝缘监测

采样单元

控制单元◆绝缘监测系统实时监测储能电池直流正负母线对地绝缘状态，保护系统正常运行。

PE绝缘监测原理图电池侧浪涌保护电网侧浪涌保护PCB

板级浪涌保护

绝缘监测控制板11ItemGroundConfigurationNoteNot

to

do①In-dependentGroundConnectionBattery

PCS/UPS

etcGND1/

7

GND2777

GND377T(Best)ACompleteIndependent

GroundConnectionBatteryPCS/UPSBattery

PCS/UPS(Alternative

1)B

Parallel

GroundConnectionBattery

PCS/UPSGNDNoCommonGroundbetween

Batteryand

PCSGND

etc

GNDL1L2EarthPanelL4BatteryPCS/UPSetc(Alternative2)◎

Earth

Panel

ParallelConnection(Case

A,BImpossible)※

Earth

Cable

Length!L1<<L2,L3,L4GND※Ground

cables

are

better

with

low

impedance

(Length↓,Thickness

t)②NoConnection24Vdc-GNDAC220V

24VdcSMPSGNDDC24VNoConnectionToGround

or

CaseGNDNo

connection

SMPS24Vdc

negative

pole

to

ground

orits

case

Cleanpowerforall安全性设计/安全接地系统集装箱、电池架、电池模组、电池S/G、

空调、消防、照明及配电等设备均采用独立接地设计。可靠性接地12高效率设计/高性能设备选型选用更高效率锂电池及PCS

设备，系统循环效率大于90%RTE+2%

个最高的系统循环效率PCS

加权效率>98.5%更高的平均转换效率PCS

最大效率>99%更高的最大转换效率电池RTE>98%更高的电池循环效率高能效比工业空调智能温控系统Clean

power

for

all13Clean

power

for

all高效率LVRTHVRT高效率设计/储能逆变器22年逆变技术最大效率99%,加权平均效

率>98.5%专利载波同步技术，主从并

联方式抑制环流，可靠性高1.2pu~1.3pu,

运行0.5s以

上，低电压穿越2S虚拟转矩和惯性，逆变器具备同步发电机输出特性交流直并技术

高/低电压穿越3kW~2.5MW

PCSVSG

技术双绕组

Cleanpower

for

all高效率设计/储能锂电池电池封装技术

电池管理技术

安全性技术

维护技术4年锂电池技术智能冷却系统，模块化、轻量化设计，配置灵活电芯、开关盒、电池组三级BMS

保护、分层控制智能消防、安全接地、浪涌抑制、IP54

防护远程监控，APP故障诊断，易维护设计0.5C~4C

全覆盖Rack

BMSPack

BMSSystem

BMSRack

BMS高效率设计/1500Vdc

直流高压储能系统设计持续创新，降本增效!Max.1500VDC

550VAC电芯串联增多，电压升高，减少汇流路数，减少逆变器数量

,提升集装箱能量密度。相同容量电站并网点减少,减少高压线缆用量，减

少变压器数量和成本。电芯串联增多，线缆减少；电压升高，损

耗降低。安装维护工作量减少,降低施工成本和运维成本。系统损耗降低，效率提升。Clean

powerforall16>专业电池模组风道设计，实现模组内电芯温差不超过3℃;>

专

利PCS风道设计，实现-30~65℃环境温度下持续可靠运行；

>专利集装箱风道设计，实现集装箱电芯温差不超过5℃。专利热设计，确保储能系统运行在最佳温度范围电池模组风道设计

电池模组内空气流场图

PCS专利风道设计可靠性设计/专利热设计Clean

powerfor

all集装箱专利风道设计17ELPMON

Ver0137COMManoSYSTEM

MONITORING2251PAlarm]Sen_swN[Minor]B0Reserved

Cleanpowerforall可靠性设计/系统热设计测试储能系统-30℃低温环境测试储能系统50℃高温环境测试Pack内电芯均温测试并联Rack

均温测试高低温老化测试房热仿真设计18Total

Load

Pattern3020100-10-20-30030609012015018021024027030033036365

Clean

power

for

all可靠性设计/系统优化设计Each

Days'Load

PatternPower[MW]foreach

day46

92

137

183228274

319365MaxPowerMWMaxpowerof

Charge/Discharge

for

each

day

根据负载特性，仿真验证控制策略和系统配置，实现客户利益最大化。Time(day)ThroughputofCharge/Discharge实例特性仿真分析图形Charge:Red/

Discharge:Blue3002001000ThroughputMwhTime(day)Time(hour)Time(hour)Time(day)Power[MW]Power[MW]191SOC

Battery

load可靠性设计/长寿命管理锂电池系统寿命及运行工况仿真模拟测试客户需求

循环寿命仿真

最佳电池容量大数据：用户负荷曲线电芯电量--仿真曲线

一

期望曲线■基于锂电池的大数据研究分析，精准预测电池衰减特性；■基于不同的负荷工况，合理预测电池系统循环寿命；■电芯老化情况下，电量低斜率线性衰减。循环次数针对复杂应用场合与多种电芯类型提供高精确性与可靠性的仿真结果数学模型：阿列纽斯方程

老化参数：温度、充电率、放电深度、剩余电量、寿命状态等Clean

power

for

allprofile……………20Clean

powerfor

all主要功能：>实时数据采集与远程监控>设备运行参数设置>综合优化管理策略>历史数据管理与报表本地控制器主要功能：>PCS

、

电池系统主要信息监控>空调、消防、其他外部节点状态监控>运行功率调度、故障及告警逻辑管理>储能子系统间电池均衡管理>本地监控，统一调度21能量管理系统合只△*照出盘

盒只▲*恩出盘1

SUNGROH食只然塑出息m箱式储能系统本地控制器电池系统其它辅助系统PCS

电池系统

PCS光伏系统智能化设计/能量管理系统主要功能：>分时充放电控制>微网自动运行控制>电池组主动均衡管理

>快速调频响应功能>辅助新能源并网功能HDMI

SCADAEMS

控制器箱式储能系统本地控制器本地控制器EMS200SUNGROW执米的404040z

储能电池监控系统图系统状态

充电

系统SOC

50%

系统电压700V

A

系统电流

1020A电池簇信息

运行

■静置停机

■

告

警

故障状

态

：·SOH:100%·

电压：700V电池该4状态：■·sOC:50%·SOH:100%·

电压：700V ·

电流：0A电池城9

Cleanpowerforall智能化设计/快速故障定位故障快速检测“黑匣子”设计，实现故障快速诊断和分析!完整的储能系统由多个子单元构成，当出现故障时，可能会引起一连串的反应，快速的、精准的定位第一故障点，对解决和分析实时状态监测

故障时刻波形状态：·soC:50%·SOH:100%

·

电压：700V

·

电流：60A电池旅6状

态

：·soC:50%

·SOH:100%

·

电压：700V

·

电流：60A电池族2状

态

：·soC:50%·SOH:100%

·

电压：700V

·

电流：60A电池羰1·SoC:50%·SOH:100%·

电压：700V

·

电流：60A电池族7故障非常重要。状态

：·SOH:100%

·

电压：700V

·

电流：60A状态：·SOH:100%

·

电压：700V

·

电流：60A状态

：·SoC:50%·SOH:100%·

电压：700V·

电流：0A状态:·SOC:50%·SOH:100%·

电压：700V意意意意深

s

年电池练10电池旅3电池簇5电池旅8m

候619222"204K智慧能源运营管理平台6.686明发电路势

电63316.719万度智能洪窗平台43.12万电u

设Clean

power

for

all■

综合管理■

量化考核■

辅助运维智能化设计/智慧能源运营管理平台储能电站接入，集中运维，智能化管理码雨

Sm二三■数据展示■区域管理■分级管理23适应性设计/高低温环境适应性设计◆专利风道设计，专业热仿真；◆电芯级温度控制，23℃环温控制，电芯温差不超过5℃;◆适应-30~+50℃的温度范围设计。风

道

空

调风道风道出风口锂电池组室外侧出风口

室内侧出风口,22.6758,22.4198C,2050.00.6707CCClean

powerfor

all专利风道设计及热仿真442,20.9309C,19

23

616C3.5294C22.5919模拟仿真结果.949263C22222,,2

545C5C288C空调,2337C2420.608,20.60CCc20.C2

.7..B:StaticStructuralTotal

DeformationType:Total

Deformation

Unit:mmTime:12018/11/109:1517.084

Max15.18613.28811.399.49137.5935.69483.79651.89830MinB:StaticStructuralEquivalent

StressType:Equivalent

(von-Mises)StressUnit:MPaTime:12018/11/109:1798.482

Max87.5476.59765.65554.71243.7732.82721.88510.9429.4209e-8

Min

Cleanpowerforall适应性设计/载荷及抗震强度设计◆载荷强度：15级飓风仿真参数设定，最大压力200.11MPa

,最大形变量小于70mm,

满足NEBS要求；◆抗震强度：采用模态响应谱法，参考IEEE

Std

693-1997、UBC97/IBC2000,最大压力171.75MPa,

可抵挡9级裂度。1.801.601.401.201.000.800.600.400.200.1

11040'HQ

电池集装箱等效应力云图40'HQ

电池集装箱变形量25spadiaAcmersnon(g)11

12Dumping10%DaingMaxMax100

Clean

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for

all适应性设计/震动测试储能系统多维度震动测试

储能系统横向震动测试

储能系统纵向震动测试载荷及地震强度测试26

Cleanpowerfor

all适应性设计/防护及防腐测试防尘、防水、防盐雾测试，适应近海等恶劣环境下的应用IP54

防尘测试

IP54

防水测试

C5防盐雾测试27

Clean

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for

all阳光电源储能业务布局

Clean

power

for

all公司概况省科技进

步一等奖20042003首台并网逆变器20172016总书记

视察阳光电源

智慧能源发电系统阳光电源专注于太阳能、风能、储能等新能源发电设备及系统解决方案公司成立1997.1998南疆铁路20092008北京奥运鸟巢确立“让人人享

用清洁电力”的

新使命和“成为

清洁电力转换技

术全球领跑者”

的新愿景国家能源科技进步一等奖20132014成立阳光

三星(合

肥)储能

电源有限

公司20152018阳光电源

印度工厂投产，可实现全球

供货2010上海世博会，

国家博士后科

研工作站公司上市，中

国驰名商标20112012国家认定企

业技术中心送电到乡工程2002国家级守

合同重信

用企业

莅临视察29

Cleanpowerfor

all公司产能

年产锂电池5GWh年产储能逆变器8GW

年系统集成6GW6GWh30业内最全面的储能系统及环境测试平台，确保产品设计可靠

Cleanpowerforall储能系统35kV/16MW

高压接入测试测试及试验设备3MW

光储系统实验电站3MW

储能微网测试平台电池系统测试振动平台大中小各种环境试验箱10米法EMC电波暗室31

Clean

power

for

all精益制造，确保产品品质PCS制造设备32

Clean

power

for

all电池封装制造设备低阻抗检测内电压、绝缘阻抗检测功能检测

包装

33100%Cell

一致性检查

ID标定

全自动化激光焊接焊接部位清洗全自动化电池封装生产线Clean

power

for

all提供储能逆变器、锂电池、能量管理系统及系统集成解决方案监控平台-/7UINCRQw锂电池系统集成储能逆变器34储能业务能量管理:

Cleanpowerforall丰富的储能产品线满足不同应用场景需求储能逆变器SC50HV

SC100SC250SC500TL/SC630TL

SC1000TL

SC1000HV

SC2500HV锂电池MEGA

E1

MEGA

E2MEGAM2FMEGA3.3MEGA

P2

MEGA

P3

M6F集成系统ST548kWh-250ST2275KWH-1000

ST5250KWH-2500

ST4200kWh-2000

SC2500TS-MV智慧能源运营管理中心能量管理系统能量管理单元

APP

智慧能源运营管理平台智慧能源运维管理平台储能配件ATS100

ATS500/1000EMS100-100K

EMS100-500K/1000K

SD100-B

SD200-B

SD250HV35Clean

powerfor

all可靠性设计/企业及产品认证USTÜV

(

欧

洲

)CSA认证(美国加拿大)

BDEW、VDE

(

德国

)GL

(

德

国

)CGC

(中

国

)

CQC

(中国

)

PCCC

(中

国

)TUV

(

欧

洲

)UL认证(北美)JET认证(日本)VDE(

德

国

)IEC60068

(

抗

震

性

)UN38.3

(

运

输

)EMC61000(

噪

音

)CE

▶

DEKRACE

(

欧

洲

)GB/T

19964(中国)UL9540KEMA之36ISO

9001:2015ISO

14001:2004OHSAS

18001:2007

SA8000:2014ISO/TS

16949:2009IECQQC080000:2012全面认证保驾护航锂电池认证企业认证逆变器认证

Cleanpowerfor

all全球720+个储能应用项目储能典型业绩分享项目时间：2016年10月项目地点：西藏双湖项目组成：7MW

储能逆变器+13.6MWh

锂电池+13MW

光伏逆变器项目意义：>目前全球无电地区海拔最高(平均海拔5000m)、

规模最大、施工难度最高的光储柴微电网电站>大型锂电池储能系统能量管理与协同控制技术，多组逆变器并联的虚拟电机组网技术，兼容柴电机组等发电设备

Clean

power

for

all储能典型业绩分享/西藏双湖7MW/23.5MWh光储柴微电网项目38

Clean

power

for

all储能典型业绩分享/长沙榔梨24MW/48MWh

电网侧储能调峰项目>充分发挥削峰填谷、负荷响应、黑启动等作用，缓解长沙地区局部高峰期供电压力，提升新能源供电稳定性>为湖南长沙120MW/240MWh

电池储能示范工程后续项目建设积累宝贵经验项目时间：2018年10月项目地点：湖南长沙项目组成：24

MW

储能逆变器(48*SC500TL)

项目意义：39项目时间：2018年7月项目地点：山

西项目组成：9MW/4.5MWh储能系统项目意义：>火储联合调频项目的典型应用，大幅改善机组综合调频性能指标，提高补偿收益

>首个通过电网及消防双重验收并成功投运的储能电站

Clean

power

for

all储能典型业绩分享/山西兆光9MW/4.5MWh火储联合调频项目h

直成储能VI

y))格盟国际)格盟国际实兴发国际能源眼党走效益好40项目时间：2018年、2019年项目地点：淮安、张家港项目组成：3MW/12MWh

储能EPC项目，8MW/32MWh

储能EPC项目项目意义：>削峰填谷，分时调度管理，缓解峰时用电压力，改善负荷用电曲线

>储能系统EPC

整体解决方案，用户侧储能项目的典型应用

Clean

power

for

all储能典型业绩分享/海螺水泥厂11MW/44MWh用户侧储能电站项目41

Clean

power

for

all储能典型业绩分享/北美10MW/42MWh光储融合项目项目时间：2018年项目地点：美国项目组成：10MW/42MWh

储能系统项目意义：>光储融合，调峰调频，辅助新能源并网>通过UL9540认

证

，ST4200KWH-1000储能系统典型应用42产品型号：ST548KWH-250

储能系统产品特点：>