中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：德國(guó)能源轉(zhuǎn)型的大背景下，風(fēng)電和光伏在清潔能源結(jié)構(gòu)中占比也越來(lái)越高，但它們都有一個(gè)共性問(wèn)題——發(fā)電間歇、輸出波動(dòng)。要讓電力系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，就離不開高效低損耗的儲(chǔ)能技術(shù)。
然而傳統(tǒng)儲(chǔ)能系統(tǒng)普遍存在一個(gè)問(wèn)題：電池單體數(shù)量龐大且串聯(lián)連接，這會(huì)導(dǎo)致電能在電阻中大量損耗，必須依賴主動(dòng)冷卻系統(tǒng)，增加了維護(hù)成本和運(yùn)行復(fù)雜度。
針對(duì)這一背景，多特蒙德應(yīng)用科技大學(xué)（Fachhochschule Dortmund）電氣工程學(xué)院的KV-BATT項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提出了創(chuàng)新解決方案——大幅提升系統(tǒng)電壓，實(shí)現(xiàn)高效、模塊化、幾乎免維護(hù)的儲(chǔ)能系統(tǒng)。
提升電壓：減少損耗的核心策略
電流越大，電阻帶來(lái)的能量損失就越多。高性能儲(chǔ)能系統(tǒng)功率動(dòng)輒幾十甚至上百兆瓦，目前直流側(cè)電壓最高在1500V左右，這意味著電流非常大，熱量損失嚴(yán)重，還得靠冷卻。
KV-BATT 團(tuán)隊(duì)的解決思路是：通過(guò)提高系統(tǒng)電壓10至20倍，在功率一定的情況下，電壓高了，電流就小了，熱損耗就少了，系統(tǒng)更省能，還能減少冷卻需求。
正如Stefan Kempen教授所指出：“電壓越高，電流越低，能量損失就越小，同時(shí)也降低了對(duì)主動(dòng)冷卻的依賴?！?/span>
模塊化設(shè)計(jì)：靈活可擴(kuò)展，接近免維護(hù)
KV-BATT系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)模塊由27個(gè)電池單體組成，并配備先進(jìn)的傳感器技術(shù)，可獨(dú)立監(jiān)控每個(gè)單體的工作狀態(tài)。
KV-BATT 項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員 Vanessa Steink?tter、Florian Le?mann 和 Marvin Sommer（從左至右）在多特蒙德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)的高壓實(shí)驗(yàn)室中對(duì)專門開發(fā)的模塊化儲(chǔ)能組件進(jìn)行了全面測(cè)試。
▍這種設(shè)計(jì)帶來(lái)多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)：
緊湊高效，體積比傳統(tǒng)系統(tǒng)更小。
模塊可靈活串聯(lián)，可以根據(jù)實(shí)際功率需求快速擴(kuò)展。
熱量少、智能監(jiān)控，幾乎不需要人工維護(hù)。
Martin Kiel 教授指出：“模塊化設(shè)計(jì)讓系統(tǒng)在適應(yīng)不同功率需求時(shí)更加靈活，同時(shí)也為實(shí)際部署提供了便利，未來(lái)可以快速安裝和擴(kuò)展儲(chǔ)能容量。”
真正的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試來(lái)了
為了驗(yàn)證高電壓和模塊化設(shè)計(jì)的實(shí)際效果，KV-BATT項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)正在Sauerland Ense鎮(zhèn)建設(shè)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)室，并與當(dāng)?shù)厥姓檬聵I(yè)合作。
▍實(shí)驗(yàn)室將測(cè)試兩套儲(chǔ)能系統(tǒng)：
傳統(tǒng)1000伏系統(tǒng)
高壓10000–20000伏系統(tǒng)
目前，學(xué)校官網(wǎng)暫時(shí)還沒(méi)有公布具體的產(chǎn)品規(guī)格。團(tuán)隊(duì)計(jì)劃通過(guò)這兩組對(duì)比，來(lái)觀察高電壓對(duì)電池壽命和單體平衡的影響。
同時(shí)，他們還在做一件很關(guān)鍵的事，他們?cè)谘芯扛邏褐绷鲀?chǔ)能的絕緣標(biāo)準(zhǔn)和開關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范。在10000伏以上的這些標(biāo)準(zhǔn)之前幾乎沒(méi)有明確規(guī)范。KV-BATT的測(cè)試將為未來(lái)大規(guī)模高壓儲(chǔ)能系統(tǒng)提供技術(shù)依據(jù)。
值得一提的是，研究團(tuán)隊(duì)在建設(shè)實(shí)際實(shí)驗(yàn)室之前，已在大學(xué)自有高壓實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了大量前期測(cè)試，包括溫度、濕度等不同環(huán)境條件下的模塊性能驗(yàn)證。這些準(zhǔn)備工作為后續(xù)的真實(shí)環(huán)境測(cè)試奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
KV-BATT項(xiàng)目通過(guò)提高電壓和模塊化設(shè)計(jì)，讓儲(chǔ)能系統(tǒng)更高效、緊湊、可擴(kuò)展，并幾乎免維護(hù)。這不僅能提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的使用效率，也為德國(guó)甚至歐洲的能源轉(zhuǎn)型提供了技術(shù)支撐。
