本文主要探討組串式系統(tǒng)設(shè)計在退役動力電池梯次利用中的應(yīng)用，但是在正式開始之前先聊一個非常接近的話題：“光伏發(fā)電集中式和組串式之爭”。

組串式光伏系統(tǒng)起源

網(wǎng)上查到2014年的慕尼黑intersolar論壇上，資深光伏從業(yè)人士Manfred Bachler(曾是全球最大EPC廠商Phoenix solar的首席技術(shù)官)提出了用組串式逆變器改造現(xiàn)存集中式逆變器的方案，給出的結(jié)論是5~6年可以收回改造成本，主要原因是因為集中式逆變器維護麻煩，可用性差，僅僅在可用度方面就比組串式逆變器差6%[1]。

集中式光伏系統(tǒng)原理和優(yōu)缺點分析

集中式光伏系統(tǒng)如圖1所示，多路光伏陣列經(jīng)匯流箱匯流后接入大功率集中式逆變器，之后經(jīng)過升壓變壓器接入電網(wǎng)。

圖1 集中式光伏系統(tǒng)示意圖

集中式優(yōu)點是逆變器數(shù)量少，可靠性高，便于管理。

集中式缺點是直流匯流箱數(shù)量多，故障率高，此外集中式逆變器MPPT不能根據(jù)每一路光伏陣列的運行情況進行調(diào)節(jié)，進而會影響系統(tǒng)發(fā)電效率，更重要的一個原因是系統(tǒng)冗余能力差，一旦發(fā)生故障整個系統(tǒng)都要停機，維修復雜、成本高、時間長，影響光伏系統(tǒng)盈利能力。

組串式光伏系統(tǒng)原理和優(yōu)缺點分析

組串式光伏系統(tǒng)如圖2所示，單路或多路光伏陣列接入小功率組串式逆變器，經(jīng)交流匯流箱匯流后接入升壓變壓器，之后接入電網(wǎng)。

圖2 組串式光伏系統(tǒng)示意圖

組串式優(yōu)點是每一臺組串式逆變器都可以根據(jù)單路或多路光伏陣列的運行情況進行調(diào)節(jié)，系統(tǒng)效率高，此外組串式逆變器體積小、重量輕，搬運、安裝、維修方便，并且組串式逆變器發(fā)熱量小，采用自然散熱即可滿足要求，因而可以采用IP65設(shè)計，可靠性高。

組串式缺點是逆變器數(shù)量多，總的故障率會升高，并且多機并聯(lián)，零電壓穿越、無功調(diào)節(jié)、有功調(diào)節(jié)較難實現(xiàn)，總諧波會疊加，此外沒有直流斷路器和直流熔斷器。但是目前來看，上面提到的這些缺點都已經(jīng)解決了，屁股決定腦袋，看看國內(nèi)代表性光伏逆變器企業(yè)的產(chǎn)品就知道了，除了陽光電源還保留較多的集中式逆變器(陽光是集中式逆變器起家的)，固德威有一款集中式逆變器，華為光伏、三晶電氣、古瑞瓦特、首航新能源只有組串式逆變器產(chǎn)品，具體如下。

退役動力電池梯次利用難點

本文不討論退役動力電池梯次利用是不是偽命題，單純從需求的角度進行分析。2014年~2017年動力電池歷年裝機量見圖3，動力電池逐年退役量預(yù)測見圖4，各類型動力電池逐年退役情況預(yù)測見圖5。

圖3 2014~2017年動力電池歷年裝機量(單位：GWh)

圖4 動力電池逐年退役量預(yù)測(單位：GWh)(數(shù)據(jù)來源：新材料在線、五礦經(jīng)濟研究院)

圖5 各類型動力電池逐年退役情況預(yù)測(單位：GWh)(數(shù)據(jù)來源：新材料在線、五礦經(jīng)濟研究院)

這么大量的動力電池退役下來，大部分還有70%~80%的剩余容量，不想辦法去利用起來而是直接再生利用絕對是一種不環(huán)保的行為，新能源汽車綠色環(huán)保的概念要大打折扣。

但是退役動力電池就好比手工作坊生產(chǎn)的電池，不同車主的使用習慣就好比手工作坊里沒有過程控制的生產(chǎn)流程。同一型號的電池收回來了，外表看著都差不多，真實的性能卻是千差萬別，怎么用?

退役動力電池梯次利用組串式系統(tǒng)設(shè)計

咱們換個角度，把這些退役動力電池都當做客戶，并且是已經(jīng)退休的老同志，現(xiàn)在國家提倡延遲退休，這些老同志也都躍躍欲試還想發(fā)揮余熱。讓他們和年輕人一樣上戰(zhàn)場是不可能了，那么如何滿足這些老同志的需求，發(fā)揮他們最大的能動性呢?

第一步，網(wǎng)申初篩。

把存在企業(yè)平臺、地方平臺、國家平臺的監(jiān)控數(shù)據(jù)利用起來，看看這些電池退役時的容量、內(nèi)阻、壓差、溫差是多少，經(jīng)過了多少個循環(huán)，使用了幾年，使用過程中電壓、電流、溫度的分布，有哪些告警，維修過沒有，等等，打個印象分，實在太差的就不要了。如果能用上各種牛×算法對電池的壽命進行預(yù)測，那就再好不過了。

第二步，現(xiàn)場面試。

根據(jù)國家標準對這些電池進行外觀、絕緣、余能、壓差、內(nèi)阻等項目的檢測，連國家標準都通不過的也不要了。

第三步，分配任務(wù)。

年輕時能挑100斤的，現(xiàn)在只給他分配20斤的任務(wù)。在設(shè)計梯次儲能系統(tǒng)的時候確保電池包充放電倍率小于0.2C，具體用途上調(diào)頻、AGC、微網(wǎng)、需求側(cè)響應(yīng)啊這些對功率要求比較高的高大上場合就不去湊熱鬧了，峰谷價差套利、新能源自發(fā)自用、UPS等要求不高的場合可以去耍耍。

第四步，VIP服務(wù)。

給每個電池包都配上一個小功率儲能逆變器(PCS)，組成一個個小系統(tǒng)，交流側(cè)再并入電網(wǎng)，一對一VIP服務(wù)，絕對不搞大鍋飯不用大功率PCS，避免個別電池包體力不支提出抗議并投訴，導致大家都歇菜。

各位做光伏逆變器的大佬們，531新政搞得大家這么難受，但是別灰心，梯次儲能有個巨大的市場啊!每年幾萬、幾十萬、幾百萬、甚至上千萬臺小功率儲能逆變器的市場等著你們?nèi)ラ_拓呢。在大佬們的官網(wǎng)還沒發(fā)現(xiàn)類似產(chǎn)品，咨詢了好像也沒相關(guān)產(chǎn)品規(guī)劃，真的可以考慮一下，你看人家煦達新能源都已經(jīng)有商業(yè)化項目了[2]。

圖6 煦達新能源梯次儲能系統(tǒng)示意圖

第五步，7*24小時在線服務(wù)。

每個電池包+PCS組成的小系統(tǒng)都接入能量管理系統(tǒng)(EMS)，實時監(jiān)測各個電池包的狀態(tài)，EMS指揮狀態(tài)好的多出力、狀態(tài)差的少出力、狀態(tài)不行的不出力，打造一個健壯(robust)的梯次儲能系統(tǒng)。

文章來源：草木茶