数字储能网讯： 3 月 10-13 日，由工业和信息化部节能与综合利用司指导，中国化学与物理电源行业协会主办并联合 500 余家机构共同支持的第十四届中国国际储能大会暨展览会（简称“ CIES ”）在杭州国际博览中心召开。 CIES 大会以“共建储能生态链，共创储能新发展”为主题，针对储能产业面临的机遇与挑战等重点、热点、难点问题展开充分探讨，分享可持续发展政策机制、资本市场、国际市场、成本疏导、智能化系统集成技术、供应链体系、商业模式、技术标准、示范项目应用案例、新产品以及解决方案的普及和深化应用。 来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的 2011 余家产业链供应链企业， 53417 位线上注册嘉宾将参加本届 CIES 大会，储能网视频号线上直播 11 万人参与观看与交流。其中 300 余家企业集中展示了储能产品，涵盖系统集成、电芯、 PCS 、 BMS 、集装箱、消防、检测认证、飞轮储能、液流电池、熔盐储热、压缩空气储能等新型储能全产业链。 3 月 12 日上午， 西安合容新能源科技有限公司储能中心主任孙坤凯 受邀在新型储能系统集成解决方案专场（下）分享主题报告，报告题目为《 超级电容混合储能系统在风电场应用实例分享 》。以下为报告主要内容： 孙坤凯 ：尊敬的各位领导、各位专家、各位储能行业的同仁，大家好！我来自西安合容新能源科技有限公司，我把我们公司超级电容混合储能系统在风电场的应用给大家做一个分享。 一、技术背景 一是新型电力系统的建设需求：双碳目标的实现、新能源发展的三性造成供电与用电的不平衡性及短暂的不稳定性问题，都需要构建以新能源为主的新型电力系统。 二是多元化的储能发展需求。不同的储能技术都具有优缺点，任何一种储能技术不可以完全兼顾能量密度、功率密度、寿命包括其他方面的需求，所以储能呈现了多元化的发展趋势。 混合储能系统是把功率型的储能器件及能量型的储能器件做了混合。超级电容属于短时储能的范畴，它的储能时间短，但是寿命长、响应速度快，适合调频、爬坡高频次的应用场景。锂电包括液流、抽水蓄能及压缩空气属于长时储能，主要解决调峰、电量时空迁移的问题。在新能源的消纳过程当中这两种储能呈现互补的关系。 通过多元化储能的技术，加上电力电子器的控制策略，短时的储能可以解决电力系统稳定性的问题，中长时储能可以解决电力系统电力电量平衡的问题。 超级电容器简介：超级电容器两个极板，和电池的结构类似，正负极都是活性炭，里面有隔膜和电解液。在充放电的过程当中离子是迁移的过程，没有电化学反应。超级电容器的特点：一个是超强的功率密度；二是过程当中是纯物理反应，循环寿命比较长，双电层的超级电容器达到 100 万次以上；三是温度范围比较宽，零下 40-70 ℃，特性不受温度影响；四是免维护，安全可靠，容易监控。 超级电容器的 SOC 和 OCV 曲线在恒流的时候近似于线性曲线的，所以 SOC 比较容易监控。超级电容器从分类上分为双电层电容器、混合型超级电容器及赝电容器。相较于混合型，双电层能量密度较小一些，混合型超容是将双电层超容的其中一个电极换成锂电材料，同时兼顾锂电和超容的特色。双电层的超级电容和混合型的超级电容是储能系统最常用的两种功率型的器件。双电层的超级电容器适合分钟及以下的储能场景；混合型的超级电容，因其中一个电极为锂电材料，具有电池和电容的双重特性，所以 1-20 分钟储能场景下的应用最有优势，二次调频用混合型的超级电容比较合适。 我们做的混合储能是将作为功率型器件的超级电容与作为能量型器件的锂电池混合，这样能在能量密度、功率密度、响应时间、循环寿命等几个方面达到用户满意的效果，应用场景可以覆盖秒级 ~ 分钟级 ~ 小时级。 二、解决方案 我们的解决方案是直流侧用电池 + 超级电容做混合，基于超级电容器的特性可以达到 0V 放电，配合用双极的储能变流器，里面包含 DCDC 模块，使得超级电容器的能量利用效率比较高。在用户侧，电网并网之后可以解决调峰、调频、惯量支撑等问题。 如下为技术拓扑图与实物图：直流侧，锂电池通过 DCDC 耦合，超级电容通过 DCDC+PCS 耦合。整个储能设备可以用集装箱做统一的集成，包含超级电容柜、锂电柜、消防设备、变流器等。 目前超级电容器在做系统集成时，借鉴锂电池集成的技术，设计成簇、模块、高压箱、集装箱的形式。目前超级电容器标准化的产品 30 尺的集装箱容量 2.5MW 30s 。锂电标准的产品 30 尺的集装箱容量 5MWh 。 储能系统的器件管理和锂电比较类似，通过对 BMS 做一些调整，把超级电容的单体电压、组端电压、电流、温度、 SOC 等做统一的管理，通信协议与锂电池一致。 混合储能的控制策略研究，我们在做设计之前会进行仿真，主要实现的控制目标是并网充放电控制、并网无功主动调节控制及混合介质的协调控制。 三、案例分享 我们在工程实践及风电方面做一些仿真，左上角是超级电容的仿真拓扑及混合储能的仿真拓扑，右图为混合储能系统及纯锂电系统对于风电功率波动的平抑及一次调频的仿真结果对比。从仿真效果看，超级电容满功率建设时间更短，抑制风电功率波动和一次调频方面具有更好的特性。 在配比方面通过现场的数据，包括虚拟数据的测量，我们发现超级电容配比大概在 20% 左右是比较合适的。 案例一：风机下的一机一储，单台风机下配的混合储能系统，风机的功率为 3MW ，配 2 套储能，一套为 100kW15s 的超级电容 +100kW/200kWh 的锂电组成混合储能系统，另一套为 200kW/400kWh 的纯锂电储能系统。用于风电场风储联合调节的研究，起抑制风机输出功率波动、辅助一次调频、备用电源等功能。 图片为现场的一些调试安装的实际情况，包括我们设备的内部照片。并网之后数据体现电能质量及其他各方面满足当初的设计需求。 案例二项目地点在四川，也是用于风电场的混合储能，是分散式风电储能一体化的项目，储能系统与 48MW 风场集电线路在 220kV 升压站集中并网。系统容量为： 600kW/7.77kWh 的超容储能系统 +4.8MW/9.6MWh 的锂电池储能系统。混合储能系统起到一次调频、 AGC 的响应、发电计划跟踪等功能，超级电容发挥短时的作用也可起到平抑功率的作用。 图示为超级电容的集成柜，包括 DCDC 、 PCS 、集装箱、锂电储能及交流侧的设备。目前设备完成安装，下周会做并网的调试。 关于超级电容混合储能目前属于工程化示范研究的初期，我们公司在各个项目当中积累了一些经验。 从总体看，同锂电相比存在经济、政策、技术上的问题，在发展过程当中期待产业链，包括产业同行加大的力度，我们共同推动混合储能的发展。 超级电容的成本还是偏高的，超级电容的应用场景比较多，但是没有像电动汽车、电化学储那样能比较集中，造成超级电容的系统初始投资比较大。 另外器件配比的研究也值得考虑，包括超级电容和电池在直流侧耦合比较合适，还是在交流侧耦合比较合适？两个合起来之后安全稳定的措施，及超级电容专用的 CMS 管理系统，都是需要考虑的。 第三个问题，变流器。超级电容和锂电是两种特性的储能器件，锂电的变流器如果直接拿过来超级电容用的话存在一些问题，包括直流电压范围不合适，恒流放电的特性怎么最大化的优化出来。另外，构网型变流器和超级电容结合，现在构网型变流器提的比较多，里面提到的阻尼控制，惯量响应，一次调频都是对短时储能的需求。 第四点，超级电容作为功率性器件怎么和构网型做结合，包括构网型变流器 300% 过载区间的要求如何用超级电容响应出来，作为响应器件去做，这是我们重点考虑的问题。在场景方面，场景分析及出力策略的分配都是需要重点考虑的问题。 目前看，混合储能系统在风厂应用较多，另外在独立混合储能电站也有应用。大家可以到目前公布的一些新的示范项目，尤其独立储能方面，已经有好多锂电 + 超容，锂电 + 飞轮，混合电站越来越多了，再有火储联合调频，在调频这块超级电容发挥优势还是比较大的。 四、公司简介 最后介绍一下我们集团公司。我们合容在西安，有 4 个产品公司，包括电气股份，电力设备，开关以及新能源。电气股份公司，电力设备公司专注于电网的补偿设备研发制造，包括高压的变容器。开关公司有成套的开关装置。 我在的公司是西安合容新能源科技有限公司，主要做超级电容器、特种的电容电池、调频混合储能、用户侧的超容电压恢复器，以及超级电容组成的大功率电源、能量回收系统等。 我们还有机电工程公司，做自有产品的销售、电力工程的 EPC 、光伏项目、储能电站项目的 EPC 及国内外贸易。我们与西安交大合作的电气研究院，主要做混合储能的变流器及控制技术。 合容新能源 2016 年成立的，现在在西安经济技术开发区工业园。 简单的介绍下发展历程，有几个比较重要的点。我们 2016 年成立， 2017 年下线了超级电容器的产品，达到了行业的水平； 2018 年做了 MW 级的纯超级电容储能，在张北阿里巴巴数据中心开始投运； 2020 年双电层的超级电容调频储能在张北的示范基地完成了调试； 2021 年的厂房搬迁，投资 650 万进行生产线的建设，超级电容的年产能到 200 万； 2023 年是比较重要的一年，混合储能的业绩风场实现了落地应用。 我司研发分了 4 个中心：电芯中心，电源中心，储能电芯和控制中心。两个重点实验室，一个是院士工作站，另一个是与交大的联合研究院。自动化程度在行业比较高，目前具备 200 万每年的年生产能力。 我们主要的产品系列： 超级电容器单体，电压等级 2.7V/3.0V 的，今年推出 3.2V 的产品。 电容电池，二次调频使用比较多的电容电池。 模组类的产品包含风机用的备用电源模组、超级电容储能的标准化模组及大功率电源上的定制模组。值得一提的是有一个调相机的模组， 2023 年在吉林实现了应用，是世界首台套的调相机模组。军工类的有 UPS 电源、启动电源以及大功率的电源。 储能系统产品有用于直流短路电流分段能力测试的大功率电源、调频储能系统、 DVR 系统，以及混合储能系统。 以上为我们公司的一些储能主要做的东西。关于超级电容以及超级电容储能，行业同仁如果感兴趣，可以加我微信，我们可以深入的沟通。希望大家前往展台交流沟通，谢谢大家！ 电话：马焕英 地址： 北京市阜成门外大街四川大厦东塔楼13 层 官网： www.escn.com.cn 投稿邮箱：875985324@qq.com