12V 至 220v 储能模块 PCBA 组装

执行摘要

电池储能系统 (BESS) 可用于多种应用，包括频率调节、需求响应、输配电基础设施延期、可再生能源整合和微电网。 不同的电池技术可以实现不同的应用，为公用事业服务、独立系统运营商 (ISO) 服务、区域输电组织 (RTO) 服务和消费者服务提供各种好处。 本报告重点介绍正在部署的两项主要技术：锂离子电池和液流电池。

虽然每项技术都有其优势和劣势，但锂离子电池的增长和成本下降最快，部分原因是电动汽车的普及。 预计未来几年，锂离子和液流电池技术的成本将显着下降。 这些成本下降加上政策激励措施将推动公用事业、商业和工业 (C&I) 消费者以及住宅消费者对电池存储的需求增加，从而导致未来几年电池市场的持续增长。 可变可再生能源发电的更高渗透率将推动储存无法使用时产生的电力的需求。 例如，当需求通常较低时，风能发电量往往在午夜最高。 存储该能量以供在需求较高的白天使用的能力可以产生更多的风能。 同样，白天多余的太阳能发电量可以储存起来，以备晚上需求较高时使用。

正如本报告中的案例研究所强调的那样，一些电力合作社目前正在部署 BESS。 电动合作社对部署电池储能的兴趣正在增长，并且随着获得更多经验、成本持续下降以及技术进步提高电池性能，这种兴趣可能会加速增长。 重要的挑战依然存在，包括开发可持续的商业和融资模式，克服技术性能的不确定性，确定全面和可靠的成本估算、保修和保险，以及将电池储能与现有公用事业系统相结合。 其中一些挑战将随着技术的自然成熟而得到解决，而其他挑战则需要更广泛的努力来开发有针对性的计划、项目、工具和资源。

1：简介

由于电力系统的电力供需必须始终保持平衡，因此整个电网的实时能源生产必须始终与不断变化的负载相匹配。 大规模经济型电池储能系统 (BESS) 的出现现在可以成为这一平衡过程的主要贡献者。 BESS 行业也在不断发展，以提高新电池技术的性能和操作特性。

公用事业的储能可以采用多种形式，抽水蓄能约占当今现有储能容量的 95%。 1 近年来，电池、飞轮、压缩空气和局部重力系统等其他技术已成为 研究与开发 (R&D) 和部署激增。 本报告的重点将放在固定式电化学电池上。 这涵盖公用事业、C&I 和住宅级别的 BESS。

政策支持、公用事业和消费者需求的增加以及电动汽车 (EV) 的增长都有助于电池成本下降和 BESS 整体产能增长。 锂离子 (liion) 电池已成为新 BESS 安装的主要形式，这要归功于电池模块成本的显着下降、良好的性能特征、应用的灵活性和高能量密度。

本文档首先概述了固定式电化学 BESS 应用和技术，特别关注锂离子和液流电池。 然后介绍了锂离子和液流电池的近期成本趋势，然后研究了各种采用驱动因素和增长预测。 最后，它提供了为各种应用开发 BESS 的电力合作社示例。

2：储能技术环境

本节概述了 BESS 的各种电网应用。在文档末尾，提供了电力合作网络中这些应用的几个示例。 本节还介绍了用于与公用事业交互使用或由公用事业交互使用的电化学电池的主要技术。

网格应用 

大多数 BESS 项目在开发时都考虑了主要应用程序。 但是，可以通过针对多个应用程序和用例优化 BESS 来提取附加值。 2 这个想法被称为价值叠加。 还有一些其他应用程序在未来可能会变得更加重要，但当今最常见的应用程序包括：

• 需求侧管理/削峰填谷：在需求高峰期使用储能减少电力需求，在需求低谷期充电。 这可以由客户或公用事业公司实施。

• 电力服务可靠性/弹性：在停电期间提供备用电源，包括与分布式电源的集成。

• 能源套利：低价购买错峰电力给储能系统充电，以便在购电价格高时使用或出售储存的能量。 这有时被称为电能时移。

• 快速响应频率调节：管理控制区域之间的交换流量，以将频率保持在容差范围内。 FERC Order 755 将储能作为频率调节的一种选择，允许在市场上为储能的快速响应以维持系统频率的辅助服务支付溢价。

• 微电网：使用可调度和不可调度的发电机，通常与储能相结合，以产生能量以分配给可以有意从较大电网中分离出来的一组本地负载。 这通常是为了能源弹性或经济优化目的而完成的。

• 离网系统：这适用于未连接到公用电网的系统。 这些范围从太阳能路灯和山顶微波中继器到个人住宅，甚至通常位于偏远或偏远地区的整个社区。

• 可再生能源稳固：将储能与间歇性风能或太阳能结合使用，以提供更可预测的电力供应。

• 传输/配电系统延迟：延迟和/或减少在电力批发市场建设新的发电/配电容量或购买发电容量的需要。 配电应用包括推迟变压器升级或线路重新导通。

电池技术

锂离子电池和液流电池是目前用于固定式 BESS 的两种最具商业可行性的技术。 表 2.1 总结了它们的特性，图 2.1 显示了锂离子电池的安装。

表 2.1：锂离子和液流电池特性总结

锂离子电池

过去几年在美国安装的绝大多数公用事业规模的电池系统都是锂离子电池，这主要是受电动汽车制造实现的成本降低和功率密度的推动。 由于应用的预期多功能性和性能的灵活性（提供能量和功率），锂离子系统也很受欢迎。

锂离子电池可采用多种电池化学配置，使其对电力供应商具有吸引力，尤其是对于需要 4 小时或更短输出持续时间的应用。 锂镍锰钴 (NMC) 电池是固定应用中使用最广泛的锂离子化学电池。 NMC 化学物质在能量、功率、成本和循环寿命方面表现出平衡的性能特征。 然而，磷酸铁锂 (LFP) 电池已变得越来越普遍。 钴价上涨推动了向 LFP 的转变。 虽然 LFI 不具有与 NMC 相同的能量密度，但 LFI 降低了可燃性风险。

锂技术具有很高的直流往返效率（通常 > 85%），但每年都会退化，使用寿命为 10 到 15 年。3 然而，一些电池供应商目前对某些化学物质的使用寿命超过 20 年。

锂离子电池的使用范围从玩具和手机到电动汽车和高达 100 兆瓦或更大的公用事业规模电力系统。 虽然这项技术最初仅用于短时应用，例如频率调节或可再生能源稳固，但这些电池越来越多地用于持续时间更长（2 至 6 小时）的应用。

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