美能锌溴液流储能系统介绍及应用

锌溴液流储能技术介绍安徽美能储能系统有限公司,MeinengStoreEnergySystemCo.,Ltd,目录,储能技术的分类和应用锌溴液流储能技术路线美能锌溴储能系统组成与技术MNTM储能管理与控制系统MNTM锌溴液流储能系统锌溴液流储能系统特点美能产品工艺、环保及认证美能储能系统应用含分布式电源的微网系统孤岛/弱电网及边防哨所发电端应用业绩,目录,储能技术的分类和应用锌溴液流电池技术路线美能锌溴储能系统组成与技术MNTM储能管理与控制系统MNTM锌溴液流储能系统锌溴液流储能系统特点美能产品工艺、环保及认证美能储能系统应用含分布式电源的微网系统孤岛/弱电网及边防哨所发电端应用业绩,我们今天所面临的挑战,以上这些挑战都直接或间接与我们使用的传统能源有关。为应对这些挑战，人们将目光转向了可再生能源，如：风能、太阳能等。目前，很多国家都制定了雄心勃勃的可再生能源发展规划。,资源枯竭,风能、太阳能大规模接入电力系统带来的挑战,阳光不是每时每刻都有,风不是每时每刻都吹,随机性间歇性波动性,目前国内储能技术按照原理分为三大类：,化学储能液流溴化锌钒化学铅酸镍氢、镍镉锂离子钠硫,储能技术分类,储能技术应用范围,储能技术应用,秒,秒,分钟,小时,提高新能源利用率,削峰填谷,传统电厂支持,负荷峰值,平衡新能源与负载供电,电网稳定性,电能质量,功率型,能量型,国外电力市场套利,储能技术在电力系统中的作用,1)负荷调平(或削峰)负荷峰谷差越来越大电力系统运行人员难以调度。2)提高电能质量3)改善电力系统的稳定性，增加可靠性作为供电事故备用电源(蓄电池、飞轮、超导储能SMES、超级电容器等联合应用)4）智能微电网5)辅助可再生能源发电以获得稳定的电力输出如果应用储能技术，则风力发电的信用度就会大大增加对于太阳能光伏发电，特别是在边远地区的独立太阳能光伏发电系统，它不与大电力系统相连，此时往往储能设备是必须的。,储能系统选择原则,在选择不同储能方案时必须考虑的因数及主要性能指标：安全、环保：不易燃、不易爆性能指标能量密度(kWhorMWh)、功率密度(kWorMW)响应时间(ms,s,minute)、储能效率(充放电效率)寿命(小时或年)长,或充放电次数长经济因素-整体投资成本低、运行和维护费用低、性价比低应用领域大容量储能系统不间断电源动力电池,目录,储能技术分类和应用锌溴液流储能技术的发展路线美能锌溴储能系统组成与技术MNTM储能管理与控制系统MNTM锌溴液流储能系统锌溴液流储能系统特点美能产品工艺、环保及认证美能储能系统应用含分布式电源的微网系统孤岛/弱电网及边防哨所发电端应用业绩,美能锌溴储能技术-发展路线,成熟技术，30多年研发经验；引进技术，本土化升级；,1980年代中期，Exxon公司将锌/溴电池技术许可转给美国江森自控JohnsonControlInc（JCI)，服务于美国军队。,1994年JCI公司将其锌/溴电池技术剥离成为ZBBEnergy。,2000年商业化量产2006年在纽约证券交易所上市30多年研发，从第一代到第三代,ZBB（NYSE:ZBB）与鑫龙电器（深交所：002298）合资生产最先进V3液流电池储能系统（4000平米厂房）地点：安徽芜湖技术引进，本土化升级,1979年,1994年,2000年2006年,美能成立,第二代,第三代,第一代,美能储能公司背景,公司名称：安徽美能储能系统有限公司（中美合资企业）公司股东：美国ZBB能源公司（美国纽约证券交易所上市NYSE:ZBB）安徽鑫龙电器股份有限公司（深圳证券交易所上市002298）成立时间：2011年12月公司地址：安徽省芜湖市,方向-全球锌溴液流储能技术领军企业宗旨提供电力储能整体解决方案！,目录,储能技术分类和应用锌溴液流储能技术发展路线美能锌溴储能系统组成与技术MNTM储能管理与控制系统MNTM锌溴液流储能系统锌溴液流储能系统特点美能产品工艺、环保及认证美能储能系统应用含分布式电源的微网系统孤岛/弱电网及边防哨所发电端应用业绩,美能储能系统与电力网络,美能储能系统组成,主控柜,DC-PCU（直流变流器）,AC-PCU（交流逆变器）,储能管理与控制系统,锌溴液流电池储能系统,储能电站以并柜形式连接，可灵活配置和扩展，简单可靠,美能储能系统组成储能管理与控制系统,结构特点模块化、可扩展即插即用、可配置设计性能特点可实现并离网运行系统集成化控制DCbus(直流总线)设计，实现系统的统一智能管理集成HMI（人机界面）、保护、通讯与一体双向逆变器、充放电一体化设计可设计为混合储能系统（能量型+功率型）无功补偿等功能保护功能过载、过流、过压、欠压、温度保护、漏电保护、驱动故障等,美能储能系统组成-锌溴储能系统外形图,长，宽，高：1.8m0.67m2.4m单体占地面积：1.2m2,500kWh储能子系统,长，宽，高：4.3m9.1m3.2m单体占地面积：39m2,50kWh单体模块,结构紧凑，占地面积小系统集成化、标准化设计，安全可靠,锌溴液流储能内部结构图,电力电子控制单元,8个电堆,钛空气冷却换热器,电解液储液罐及泵,长，宽，高1823mm673mm2435mm,April，2012,充电状态电解液循环流动示意图,November，2011,阳极液,阴极液,二相液,截止,放电状态电解液循环流动示意图,November，2011,阳极液,阴极液,二相液,开通,锌溴液流储能电气连接图,April，2012,锌溴液流储能连接示意图,April，2012,锌溴液流储能系统-化学反应原理,初始状态：溴化锌电解液充电状态：阳极：锌离子转换为金属锌阴极：溴离子转换为溴单质，并与螯合剂结合为络合物，存在溶液中：Q.Br-+nBr2Q(Br2)n.Br-放电状态：阳极：金属锌转换为锌离子阴极：溴的螯合物转换为溴离子重新结合成溴化锌溶液，循环利用于下一次溅镀电化学反应式:,锌溴液流储能系统电堆参数,电堆组成：60片电极额定电压：100V最大连续放电功率：3.6kW尺寸:445mmx385mmx240mm净重:5,000次(100%DOD条件下）,电堆参数：一个50kWh的存储模组单元由八个电堆组成，单个电堆参数如下：,锌溴液流储能系统充放电曲线,锌溴液流储能-参数指标,锌溴液流储能-参数指标,目录,面临的挑战储能技术分类和应用公司综述美能锌溴储能系统组成与技术MNTM储能管理与控制系统MNTM锌溴液流储能系统锌溴液流储能系统特点美能产品工艺、环保及认证美能储能系统应用含分布式电源的微网系统孤岛/弱电网及边防哨所发电端应用业绩,MNTM锌溴储能系统特点,安全、环保可靠性经济性高性能,锌溴储能系统特点-安全、环保,整体系统安全、环保：系统常温常压封闭运行，安全可靠绝无爆炸性，无氢气析出主动热量管理模式。无重金属独特电化学体系设计和络合物配方，无溴单质析出,锌溴储能系统特点-安全、环保,电解液安全性溴化锌盐溶液，呈弱酸性（PH:3-5），无毒、无害，无任何重金属和有毒金属20年完全不消耗，可以回收和永久循环使用外观和气味：黄色稍橙色的液体蒸发温度：690未充电的电解液就是溴化锌盐溶液，可以安全储存及运输充电后的电解液形成溴离子（Br3-）和溴络合物，无溴分子存在溢出的溴化物电解液可以与碳酸氢钠（小苏打）或硫代硫酸钠中和及吸收处理ZnBr2+2NaHCO3=Zn(OH)2+2NaBr+2CO2溴化锌电解液是危害最小的电解液之一系统材料安全,安全、环保美能内部检测,结论：国际Br2安全检测标准为：0.1ppm，美能测试远低于要求，安全可靠。,内部测试溴气数据,内部测试溴气规范,内部测试溴气仪器,安全、环保国外权威机构检测,桑迪亚试验报告,安全、环保国内权威机构检测,美能公司已与SGS公司合作，针对锌溴液流储能电池运行及放置过程中安全性的检测。检测结果：合格。,美能储能系统可靠性测试,测试时间：1991年1993年1999年2006年测试部门：美国能源部（DOE），桑迪亚国家实验室（SandiaLab），美国加州能源委员会（CEC）测试范围：500kWh锌溴电池系统性能、可靠性及技术竞争力（2006）研究结果：充分验证锌溴液流电池深度（100%）充放电性能、长期循环性能及运行可靠性研究结论：锌/溴液流电池技术非常适合应用于大规模储能领域,美能储能系统可靠性测试-锌溴储能电池系统,电气性能特性能转换效率测试过放电测试充放电特性测试开路电压测试荷电保持能力测试内阻测试保护测试温度特性温升特性测试,充放电特性100%深度放电测试充放电切换时间测试循环耐久能力测试放电倍率测试流速和压力电解液流量特性测试冷却/空气流量特性测试安全性系统故障及停机响应测试管道密封性测试,MNTM锌溴储能系统特点-经济性,安装成本系统集成化、模块化设计，安装简单直流总线并柜，实现扩展功能现场单点连线运行运行成本20年使用寿命，整体运行成本低电堆循环寿命长：深充深放（100%DOD）5000次以上浅充浅放（20%-80%DOD）10000-20000次适用环境温度：-30C至50C，无需空调恒温，常规通风，减少基建投资，降低系统运行所需能耗IP54等级壳体，户内、户外均可放置，无需专门建设房屋，工况环境差的地方装入集装箱户外放置维护成本系统常温常压封闭运行，抵御恶劣工况，基本免维护电堆维护：后台软件检测电堆循环周期和效率，达到循环周期后仅需更换电堆，电堆成本仅占整体成本的10%-20%左右电堆为插拔式设计，更换操作简易电解液20年不消耗，可循环回收使用,美能锌溴液流系统寿命,MNTM锌溴储能系统特点-高性能,可实现100%深度充放电充放电转换响应10-20ms，可瞬间启动独特的系统设计，杜绝电堆并联环流的产生模块化设计，功率和容量可灵活配置能量密度高，结构紧凑，占地面积小，50kWh单体模块占地仅为1.2m2系统集成度高，集电化学、电力电子、自动化控制、化学材料、机械设计为一体，全方位保证高性能专有的BMS和电化学体系，100%解决锌枝晶问题30年研发，技术成熟，系统性能卓越,目录,储能技术分类和应用锌溴液流储能技术路线美能锌溴储能系统组成与技术MNTM储能管理与控制系统MNTM锌溴液流储能系统锌溴液流储能系统特点美能产品工艺、环保及认证美能储能系统应用含分布式电源的微网系统孤岛/弱电网及边防哨所发电端应用业绩,美能储能工艺,独特的电堆震动焊接工艺,国际先进的热熔承插管道焊接,电火花测试仪测试管道焊接质量,美能储能认证,目录,储能技术分类和应用锌溴液流储能技术发展路线美能锌溴储能系统组成与技术MNTM储能管理与控制系统MNTM锌溴液流储能系统锌溴液流储能系统特点美能产品工艺、环保及认证美能储能系统应用含分布式电源的微网系统孤岛/弱电网及边防哨所发电端应用业绩,中国电力市场产业链,用电,配电,变电,输电,升压,发电,5大发电集团（华能,大唐，华电，国电，电力投资集团）,美能锌溴液流市场机遇,各省电力公司,风场、太阳能电站投资者,国网,南网,内蒙网,美能锌溴液流市场机遇,EMC合同能源管理,终端用户,大型风场，光伏电站,暂不具备有经济性的商业模式储能机会主要在于风光储科研、示范项目,结合新能源,分布式发电，微网系统军队边防哨所、地下指挥所,储能机遇,美能储能系统应用,用户侧：含分布式电源的微网系统-含市电微网系统-孤岛无市电供电系统,发电侧：太阳能电站风力发电厂风光储系统,美能储能系统应用含市电微网系统,储能是智能电网、微电网发展必不可少的支撑技术,发电端,储能端,负载端,监控端,美能储能系统应用-孤岛无市电,孤岛储能系统示意图,发电端,储能端,负载端,监控端,美能储能系统应用-孤岛无市电,MNTM储能系统利用分布式能源与储能系统相结合，为离网或弱电网模式的孤岛及边防哨所远地区设计供电方案，实现发电-储能-供电体系，为偏远地区和孤岛提供稳定有效的供电解决方案。储能系统在孤岛应用优势：经济效益显著-减少柴油发电机的固定资产投资-减少燃油消耗，提高油耗比-减少CO2排放，节能减排，绿色环保灵活接入太阳能、风能等新能源，提高新能源利用率提高电能质量，提高供电系统稳定性，保证负载稳定供电,美能储能系统应用-太阳能、风能电站,提高可再生能源利用率-有效避免太阳能、风能等可再生能源发电间歇性、利用率低的弊端；稳定电能质量-平滑的并入电网：有效避免太阳能、风能等可再生能源的输出功率波动，使输出电压稳定；-稳定负载供电：保证负载的正常运行。参与电网削峰填谷缩短项目投资回收期-提高经济效益,太阳能电站储能系统运行图,主要功能：平滑新能源、稳定负载输出,美能储能-风光互补应用案例,美国费城案例：稳定负载输出,目录,储能技术分类和应用锌溴液流储能技术发展路线美能锌溴储能系统组成与技术MNTM储能管理与控制系统MNTM锌溴液流储能系统锌溴液流储能系统特点美能产品工艺、环保及认证美能储能系统应用含分布式电源的微网系统孤岛/弱电网及边防哨所发电端应用业绩,美能储能业绩-项目分布,UnitedStatesOregonStateCalif.PublicUtilityComm.NAVFAC/SEI(So.Calif.)NAVFAC/SNI(So.Calif.)GeneralAtomics(So.Calif.)ChaseFieldSportsStadium(Arizona)Military-Undisclosed(Texas)Eaton/FtSill(Oklahoma)LowerValley(Wyoming)DoD/Transportable(Wisconsin)UWM(Wisconsin)CCG/IIT(Illinois)UECorp.(N.Virginia)Envinity(Pennsylvania)PualaniManor(Hawaii)MilitaryUndisclosed(Hawaii),InternationalBCHydro(Canada)Dundalk(Ireland),AsiaChinaSixSitesJeJuIsland(Korea)HonamLab(Korea),美能储能业绩部分项目业绩表,美能储能国外项目微网典型案例,项目：美国伊利诺伊理工学院（IIT）“完美电力”微网功能：并网/并离网转换（PV屋顶）储能容量：500kWh（2个125kW逆变器）实现的目标：提高新能源利用率和改善电能质量电网有故障时，可以作为一个独立的供电系统作为后备电源，减少断电时资金损失削峰填谷，减少最大负载应用于电动汽车充电站，用电低估时充电，高峰时放电对环境友好无污染实现的意义美国第一个“完美电力”微网系统开发项目为将来的微网开发建设一个蓝图,美国伊利诺伊理工学院IIT“完美电力”微网原理图,美能储能国外项目微网典型案例,美能储能国外项目孤岛案例,地点：SanNicholasIsland圣尼古拉岛项目：风柴储风机功率：100kW（7台）储能容量：1MWh（2个500kWh系统）效益：提高风能的利用率整体系统的智能化管理可减少80%的柴油消耗,地点：PolynsiefranaiseFrenchPolynesia法属波利尼西亚Tetiaroa岛项目：光柴储PV功率：500kW储能容量：2MWh（4个500kWh系统）效益：提高太阳能的利用率减少柴油消耗，节能减排,美能储能国外项目孤岛案例,美能储能国外项目国防军队案例,案例1：美国海军地点：美国俄克拉荷马州FortSill项目：柴油发电机+储能系统储能容量：500kWh效益：可减少60%的柴油消耗整体系统的智能化管理研发将Ft.Sill的项目集中评估微电网技术在离网型和孤岛电力系统中所起到的重大作用,美能储能国外项目国防军队案例,案例2：美国海军地点：洛杉矶海岸的卡塔利娜群岛的SanNicolas岛项目：光柴储储能容量：1MWh效益：减少柴油机投资，减少柴油消耗提高太阳能的利用率提高电能质量研究储能系统在风电、柴油发电机结合的混合能源系统中的性能。,美能储能国外项目美国公共市政设施,UtilityGridConnected市政并网25kW逆变器，50kWh的储能输入：可靠的可再生能源分配储存的能量以提供部分电动汽车充电市政自己开发控制线路借助此系统作为以后商业客户参考的“模板”,ChaseFieldMajorLeagueBaseballVenue棒球体育场,美能储能国内项目-浙江电科院示范项目,地点：杭州项目：分布式发电储能系统储能容量：50kWh意义：大容量锌溴液流储能系统，结合锂电、铅酸做混合储能方案锌溴液流储能系统无衰减，弥补其他电池的弊端采用先进成熟的锌溴液流技术，使项目更具科学性，先进性，经济性；,美能储能国内项目-中国电科院微网示范项目,地点：北京项目：交直流微网评估示范项目储能容量：50kWh意义：有效评估锌溴液流储能系统在配电端的接口特性和控制逻辑；为配电的锌溴储能微网系统的建设发展提供理论平台和实际论证，实现锌溴液流电池与其它电池在性能、指标等的全方位对比分析；为其它微网系统的推广建设的设计与经济技术分析提供依据；,美能储能国内项目-中国电科院微网示范项目,美能储能国内项目-上海电力微网示范项目,地点：上海项目：微网示范项目储能容量：100kWh（2个50kWh系统）意义：配合漕溪站储能示范项目，将锌溴液流技术纳入示范体系，为科研成果的推广应用提供展示平台实现锌溴液流电池与其它电池在性能、指标等的全方位对比分析，为分布式储能电站推广建设的设计与经济技术分析提供依据实现新能源接入、储能系统、电动汽车充电、后台远程调度等的展示和培训作用为培训中心提供有价值的培训素材,美能储能国内项目-上海电力微网示范项目,美能储能国内项目淮北供电移动式储能项目,地点：淮北项目：绿色环保可移动式储能项目储能容量：150kWh意义：采用锌溴液流电池作为移动式保电系统的储能电源，克服了传统移动电源车工作时噪声大、安全性能差等缺点；可以实现应急供电的自动切换，真正实现不间断应急保电；可以同时提供交、直流电源的应急供电。,美能储能国内项目淮北供电移动式储能项目,谢谢！,Q&A,储能技术性能对比-锌溴液流储能电池,优点安全、环保性溴化锌电解液弱酸盐溶液，无毒、无害20年不消耗，可回收循环使用；经济性20年使用寿命，免维护，整体成本低可靠性/高性能-30C至50C工作温度范围，不受环境因素影响，户内、外均可放置；100%深度充放电储能容量大，系统响应快能量密度高，模块化设计，结构紧凑缺点单体模块容量大，不适合小容量储能系统（10kW以下）转换效率不如锂电，比其它电池效率高,储能系统的“3次浪潮”,72,第一浪:2000年之前：后备电源、UPS、EPS第二浪:约2005年至今