学习笔记：上海交大李睿——储能系统的研究解决方案

这两天听了上海交大李睿教授的——储能系统的研究解决方案，做一次学习笔记。

1、储能系统的基本组成

第一部分主要阐述了储能系统的组成，安全性的重要意义及各种潜在的失效机制。串联电池失配主要是影响温度，并联电池失配带来环流的影响。串联和并联的失配将让系统在电芯部分损耗近4%，进而产生很大的热量，容易诱发热失控，同时也降低了储能系统的利用率和寿命。

2、储能系统的电池安全取决于电芯、PCS和系统集成技术的进步。

3、失配的三种解决方案：主要是通过电力电子技术（电源）与电池组合来实现，抑制掉电池之间的环流问题，提升电池簇的容量和减少电芯侧损耗。三种方法分别是：（1）电池簇通过DCDC变换器到共同母线。（2）电池簇与DCDC变换器串联后并联母线。（3）电池簇与DCAC直接并交流母线。

这三个方法相当于隔离开电池，变相改变了电池模组的内阻（电池+变换器），从而抑制了环流。

3.1 电池簇通过DCDC变换器到共同母线法：主要是解决了电池簇间的并联，解决不了电池簇内的失配问题。

3.2  电池簇与DCDC变换器串联后并联母线：成本低和调节能力有限，且无短路抑制能力。主要是通过DCDC变换器实现了电压补偿的功能，使电池模组间平衡，抑制环流。

3.3  电池簇与DCAC直接并交流母线。通过H桥串联，避免了电池簇间的环流，动态响应快，效率高等优点，适合用于系统功率较大场合（5MW以上）

DCAC的思路是用电池+H桥做了一个AC源，多个叠加串联即可形成高压输出，三组各串即可形成三相交流源。通过一系列建模分析得到了一个类似于12开关的一个拓扑结构。按照这种方式类推，或许24开关，36开关也可以。AC的开关拓扑貌似也很有趣。

该DCAC模块的标准化一体化思路：

4、电池簇内的解决方案：（1）非隔离DCDC串并联方案，系统效率高。

（2）隔离型DCDC直接并联方案，避免了环流，电池损耗小。成本，效率，损耗，功率密度比非隔离DCDC解决方案处于劣势。

5、效率与功率密度的提升尝试：

5.1 探索高功率密度的DCDC：

5.2 探索DCAC的双向变换器：

      李睿教授的讲课很专业，看得出来在储能系统探索这块上，做了大量的研究和实践工作，受益匪浅。本文只摘抄了关于我感兴趣的部分，感兴趣的可以去网上看原视频。

      简单总结一下：储能系统中主要是关心电池的安全和损耗问题，围绕着串并联的失配进行了大量的研究工作，在电池簇间和电池簇内的研究，并在其中探索了电池与各类变换器的解决方案及未来的发展方向。效率，损耗和安全是对于储能系统来说是永恒的主题。其实部分细节处理上可能存在更好的解决方案，需要大量时间去进行试验验证。关于电力电子主要是两块机会，一个是DCAC，这里的解决方案代替了传统的PCS方案（三电平型），如果这种组串式的AC源方案可靠，那么市场上PCS的厂商是否也会评估其成本和性价比。二是高功率密度这块，双向的DCDC市场上不少厂商都有解决方案，但是谁能做到最小且效率最高就拼能力了，不过就目前的储能市场来看高功率密度没有低成本更受欢迎，可能再过5年高功率密度才能受欢迎一些。低成本，高效率，高可靠性才是目前储能混战时代生存下去的关键。