美能锌溴液流储能系统介绍及应用

©MNTMMay2013V1.0锌溴液流储能技术介绍安徽美能储能系统有限公司MeinengStoreEnergySystemCo.,Ltd©MNTMMay2013V1.0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©MNTMMay2013V1.0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©MNTMMay2013V1.0我们今天所面临的挑战环境污染全球变暖水资源短缺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©MNTMMay2013V1.0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©MNTMMay2013V1.0目前国内储能技术按照原理分为三大类：物理储能•抽水蓄能•压缩空气储能•飞轮储能电磁储能•超导储能•超级电容储能•高密度电容化学储能•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©MNTMMay2013V1.0储能技术应用范围©MNTMMay2013V1.0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©MNTMMay2013V1.0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。©MNTMMay2013V1.0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©MNTMMay2013V1.0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©MNTMMay2013V1.0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，本土化升级第二代第三代第一代©MNTMMay2013V1.0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！©MNTMMay2013V1.0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©MNTMMay2013V1.0美能储能系统与电力网络©MNTMMay2013V1.0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©MNTMMay2013V1.0美能储能系统组成–储能管理与控制系统PCU柜储能电池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©MNTMMay2013V1.0美能储能系统组成-锌溴储能系统外形图长，宽，高：1.8m×0.67m×2.4m单体占地面积：1.2m2500kWh储能子系统长，宽，高：4.3m×9.1m×3.2m单体占地面积：39m250kWh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©MNTMMay2013V1.0锌溴液流储能–内部结构图①电力电子控制单元②8个电堆④钛空气冷却换热器③电解液储液罐及泵长，宽，高1823mm×673mm×2435mmApril，2012©MNTMMay2013V1.0充电状态电解液循环流动示意图November，20114#3#2#1#8#7#6#5#阳极液阴极液二相液截止©MNTMMay2013V1.0放电状态电解液循环流动示意图November，20114#3#2#1#8#7#6#5#阳极液阴极液二相液开通©MNTMMay2013V1.0锌溴液流储能–电气连接图April，2012©MNTMMay2013V1.0锌溴液流储能–连接示意图April，2012©MNTMMay2013V1.0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-+nBr2Q(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:©MNTMMay2013V1.0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:20kg•循环寿命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：©MNTMMay2013V1.0锌溴液流储能–系统充放电曲线©MNTMMay2013V1.0锌溴液流储能-参数指标操作电压420VDC-450VDC最大充电功率19.5kW操作电压350VDC–420VDC最大储能容量50kWh额定储能容量45kWh额定放电功率25kW储能电池过载能力120%，15分钟（每个循环）最大充放电深度0%–100%建议充放电深度20%–95%充放电切换时间＜20ms1800mm*670mm*2440mm占地面积：1.2m2重量（含电解液）1690kg重量（不含电解液）955kg电解液（容积）130加仑(494升)托盘（内设，容积是最大储液罐的1.1倍）49加仑（186升）电力输入（充电）电力输出（放电）电气性能外形外形尺寸（长*宽*高）©MNTMMay2013V1.0锌溴液流储能-参数指标操作温度范围-30℃-50℃湿度100%设计标准UL508，NFPA，NEC质量标准ISO9001－2008用户通讯接口的单点控制：l 电气输入/输出数据、报警和故障数据l 集成模块化的有功功率控制l 控制命令（有效/无效）多选择的协议和接口（标准Modbus协议；如果需要其它,请咨询我公司）认证和合规运行完全包含：l 环境管理l 控制和辅助电源（存储的能量经模块输送到DC－BUS总线上）控制和监视先进的DSP－基本控制（通过系统控制器进行远程监控）环境©MNTMMay2013V1.0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©MNTMMay2013V1.0MNTM锌溴储能系统特点•安全、环保•可靠性•经济性•高性能©MNTMMay2013V1.0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©MNTMMay2013V1.0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©MNTMMay2013V1.0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©MNTMMay2013V1.0安全、环保–国外权威机构检测桑迪亚试验报告©MNTMMay2013V1.0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。©MNTMMay2013V1.0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©MNTMMay2013V1.0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©MNTMMay2013V1.0MNTM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