工商业储能系统由蓄电池组(Battery Pack)、电池管理系统(BMS)、交直流功率转换器(PCS)、能源管理系统(EMS)和其他电气电路和保护、监控系统等构成,还可以配套光伏组件、风力发电机组等新能源。
工商业储能的主流商业模式有两种,用户自行安装设备:可以直接减少用电成本,但是用户需要承担初始投资成本及每年的设备维护成本。采用合同能源管理模式:能源服务企业投资建设储能资产并负责运维,工商业用户向能源服务企业支付用电成本。
兴储世纪Scopio系列工商业储能系统在光储项目中广泛应用
工商业储能主要的盈利模式为自发自用、峰谷价差套利、备用电源三种。自发自用适合光伏和用电基本同步,电价较高的工商业用户,利用储能系统,一方面光伏电价比电网电价成本低,另一方面代替变压器容量降低最高用电功率,进而节约平均用电费用。而随着峰谷价差不断拉大,峰谷套利空间也被进一步打开,工商业储能行业经济性逐步体现。对于停产成本较高的企业而言,将会寻求备用电源来避免限电所带来的损失。配套光伏,光储一体系统可通过对光伏发电削峰填谷,既可以提升光伏发电的利用率,又可在限电时保障正常的生产,所以工商业企业配置储能可以在停电、限电时作为备用电源,减少因停工造成的不必要资金亏损。
储能电池材料体系以磷酸铁锂为主,电池向大容量方向持续演进。根据工信部要求,储能型电池能量密度≥145Wh/kg,电池组能量密度≥110Wh/kg。循环寿命≥5000次且容量保持率≥80%。当前的电化学储能尤其是锂电储能技术进入了一个新变革周期,大电芯、高电压、水冷/液冷等新产品新技术逐渐登上舞台,储能系统向大容量方向在持续演进,同时钠离子电池在未来凭借成本优势可能占据一席之位。
业内目前电池储能系统主要采取集中式PCS,多组电池并联将引起电池簇之间的不均衡,久之并联电池簇中会出现一部分电池实际出力不足,而另一部分超出倍率使用的现象,造成“木桶”效应。组串式PCS开始规模化应用,组串PCS弥补集中式不足,开启规模化应用。而组串式PCS可以实现簇级管理,提升系统寿命,提高全寿命周期放电容量,规模化应用趋势已见雏形。对储能系统进行组串化、智能化、模块化设计,可以实现电池模组级精细化管理,产生更多放电量,达到更优投资,极简运维,安全稳定性提升。
在电气拓扑结构方面,大容量下高压级联方案优势显著。随着储能集成系统容量增加,传统串联升压方案会面临多种问题:大容量下所需电芯数量众多,安全风险较大;随着电芯循环次数增加,电芯本体差异化逐步体现,系统一致性变差;受上述两因素制约,系统单机容量通常有限,随着并联设备增加,二次通信、协调控制变得更加复杂。大容量下高压级联方案优势凸显:高压级联方案由多个储能单元构成,采用去并联组合,每个储能单元输出几十到几百伏电压,将电池堆离散化,既大幅度降低了电池堆电量,减少了电池堆内电池单体数量,又大幅提高了系统容量,提升系统安全性。
当前工商业场景多样性,工商业储能产品多采用模块化设计,实现灵活部署、平滑扩容,同时支持多机并联,能为客户提供定制化的储能系统方案,满足市场差异化需求。
短时、对价格敏感的使用场景。要求工商业储能系统结构相对简单,可以将电池及管理系统BMS、逆变器PCS、能量管理系统EMS、连接线缆、汇流柜、防雷及接地系统、监控及报警系统等软硬件系统,放在同一个机架内,一体式解决方案,除了电池采用模块化外,逆变器PCS也采用高频隔离的模块化方式,可以把成本最到很低。
长时、高安全等“高端”需求。未来国内新型储能将由“十四五”的2~4小时逐步延长至6~8小时,那么长时、高安全等工商业使用场景也将成为一种趋势。这时一般采用分体式解决方案,采用机架式工频隔离的逆变器PCS,电池及管理系统BMS组成一个或者多个柜,能量管理系统EMS、监控及报警系统组成一个柜,分开组装,成本较高,但更安全,容量也可以做得更大。