导读

按照国家能源局最新发布的规划，2015年中国光伏行业新增容量为17.8吉瓦，中国将超越德国成为世界年度光伏装机第一大国，同时也是总装机量最多的。但是这么多光电有多少能接入电网？

专家们说可再生能源电入网比例过大会影响电网频率的稳定，那么今年7月25日，创下可再生能源电比例78%的德国电网是怎么稳定运行的？今天就来看看德国电网的定海神针——储能领跑者Younicos和他的电池管理系统。

Younicos初印象：它家有美美的拉杆箱式储能电池

好多人会问Younicos是一家什么样的公司？先来看看他的自我介绍：

Younicos是一家全球领先的基于电池技术的智慧储能和电网解决方案提供者。在全球20多个储能项目中装机量超过100兆瓦。Younicos的核心竞争力是能够高效整合电网中的各个元素，通过高度智能软件系统整合多种电池技术和电力电子技术，以实现对电网和微网能效管理需求的自动响应。

简单粗暴的概括一下，Younicos是做电池管理系统的。虽然很多人还不熟悉这家企业，但是人家在业内可是大名鼎鼎，并且一直在探索电池储能的新领域。2013年以来，先后主导建设了欧洲第一家商业储能项目和德国第一个用于调频的储能电池项目。

德国华人新能源协会主席廖宇在2014年底无所不能的Energy Talk中提到，德国的储能公司Younicos做的不只是电池，并将其列为“能源互联网”的潜在入口之一。

Younicos的储能电池也有很多种，比如下面这些：

Yill可移动储能电池

可以像拉杆箱一样拖着走的移动储能电池。额定输出功率为300W，每分钟最大输出功率是450W，电池容量为700Wh。可以通过太阳能和其他可再生能源存储电力，也可以外接电源充电。日常电器和数码设备的电量供给一本满足。

电脑主机式办公用可移动储能电池

但是比起上面的，他们更擅长这个——电池管理系统。

Younicos的储能电池使可再生能源的渗透率不再受旋转备用的限制。每100 MW的电池容量能够取代一个煤电厂的旋转备用。 2GW的电池容量能够为整个德国提供1个小时的调频容量， 取代25个火电厂。成熟电池储能以及参与调频的技术，可以使得可再生能源的接入比例冲锋到60 %-70 %。　Younicos这么牛！怎么做到的？

这份自信来自8年电池管理系统的研发积淀和20多个储能项目积累下的运维经验。

重视科研和项目管理经验的储能企业有很多，但并不是每家储能企业都能做到花费1500万英镑和6年时间建造一个属于自己的电池矩阵和并网技术测试系统，只是为了研究如何更好的优化兆瓦级电池的使用寿命。而这一点Younicos做到了。

在Younicos的实验室里有NGK生产的1兆瓦和6兆瓦的钠硫电池，也有三星SDI生产的200千瓦的锂电池，还包含多个逆变器，所有的元素都在younicos的系统管理下被接入到中压电网中，再加上变压器、开关和一个兆瓦级的柴油发电机就可以在实验室里模仿间歇性能源风能和太阳能在接入电网时可能遇到的波动状况，就像德国电网每天都要面对的一样。

这么牛的实验室是长这样的：

Younicos的电网解决方案：储能电池+电池管理系统

今年3月20日发生在欧洲和北大西洋的日偏食向电网运营商们展示了当前电力系统面临的重要问题，间歇性清洁能源的接入带来的瞬时电力波动。如果恶劣的天气可以提前预测，并安排常规电力适时补充备用，那么德国北部突如其来的一阵大风或莱茵河畔意外的晨雾将凸显出现有电力系统中的潜在威胁。那么怎么解决这个问题？来看看Younicos的解决方案。

　1、电网级储能电池

有人会说，储能电池并不新奇，前阵子特斯拉也推出了家用储能电池，还上了热门话题榜。尽管工作原理相同，但是电网级的储能电池和家用储能电池还是有差别的。就像Younicos的新闻发言人PhilipHiersemenzel在在接受媒体采访中提到的，Younicos一个兆瓦的储能单元（storage unit）相当于至少1000个家用储能电池。

想要准确的调动这些能量并不是一件容易的事，但是Younicos不但做到了，而且做得不错。他在今年三月德国的日偏食中证明了自己的实力，在几毫秒内将SchwerinLankow锂离子储能电池接入，以补充东德地区瞬间“消失”的电力，从而稳定电网频率。

那么问题来了，和传统火电机组相比，电池的调频效果怎么样呢？

下图表显示了传统火电厂在电压出现波动后15分钟内如何反应。

备用机组的旋转发电机通过加快或减慢维持电网频率稳定。电力供不应求时电网频率（grid frequency）下降，供过于求时频率增加。发电厂调整发电量将频率稳定在一个相对固定的范围内（约50赫兹在欧洲）。但正如我们所看到的，电力输出所代表的蓝线只是接近于频率所代表的黄线。也就是说传统调频的准确性和敏感度并不能完全满足电网调频的需求。

第二张图展示了Younicos的储能电池在应对变化时的反应。可以看到储能电池的调频过程会更加及时，准确性也得到了极大的提高。

大规模可再生能源接入后，电网的日内调峰容量需求会随着可再生能源点装机容量的增加而显著增长。因此拥有足够灵活的可调节容量即旋转备用是电力系统接纳可再生能源电的先决条件之一。

对可再生能源持怀疑态度的人质疑大规模使用可再生能源后如何维持电网稳定。但实验证明，在使用电气化控制（electrical control）后，电网频率将更稳定（事实上，在德国，风力涡轮机和大型光伏阵列已经开始成为电网的辅助设施）。如Younicos新闻发言人Hiersemenzel所说，Younicos的存储系统有更灵活的反应时间。下图中位于底部的蓝色曲线代表电网频率，当频率超过50Hz的时候，电池立即开始储存电能。“电池储能将频率超过50Hz默认为开始储能的标志。”

就像Younicos创始人Clemens Triebel在声明中所提到的，可平衡瞬间波动的高效储能解决方案将作为可再生能源的有力杠杆。“为了维持电网供应的稳定性，每兆瓦蓄电池装机量可抵消其他传统电站所需装机量的十倍，”Triebel 补充道。换句话说，这可为光伏与风电等可再生能源创造更多的电网空间。小科普

目前，比较常见的储能电及其特性：

1. 锂离子大功率电池：具有很高的功率比，特别适用于只需要储能几分钟或一小时的电网。

2. 钠硫大容量电池：钠硫电池具有较大的存储容量。适合用于平衡风和太阳的日常波动。

3. 钒液流电池：不自动放电，适合于长时间储存能量。

　2、智能管理系统

最靠谱的电池管理系统是Younicos最得意的作品。

外媒称智能电网和核心是智慧储能，而智慧储能则是依靠智能管理系统实现的。Younicos首席营收官Stephen Prince也曾在采访中表示，很多人认为把电池组接入到电网中是一件很简单的事情。但电池不是脑细胞，需要智能化的软件来帮助储能系统能够在电网波动过程中实现及时有效的调整。

经过大量实验数据积累和项目运营经验，Younicos开发出了一系列软件控制系统，用于电网、电力市场和电池厂间的通信和控制，从能效管理和优化来进一步降低电网建设和电力使用成本，延长电池使用寿命。不仅可以帮助德国电网更好的运行也是欧洲其他国家的电网所需要的。

这些智能软件可以提供电池系统的22种不同的控制模式，并且可以实现多功能并行。其中最重要的三种系统是：

1. 智能电力管理系统，保证电网在没有储能的情况下也能使用较大份额的可再生能源。管理系统会实时估算能够接入电网的可再生能源最大比例，并综合考虑发电侧与需求侧的数据，动态匹配出维持电网正常运行所需的煤电电量。

2. 电池电站管理系统，能够保证电池可以顺利有效的接入任何规模的电网，不管是小岛上的电网还是洲际电网。电池管理系统同时考虑到逆变器和电池的协调作用，以便他们可以提供关键的系统服务。多个逆变器并联工作，相互之前没有任何结构性信息交换需求。他们只接收传输给自己的电网频率数据，并对此作出反应。这也是兆瓦级电网中的电池管理系统的独特之处。管理系统还能根据电力需求协调各个电池的负荷，并校准电池的运营数据，在实现电池系统外部和谐的同时尽可能的延长电池的使用寿命。

3. 创新能效管理系统可以优化储能系统，风能、太阳能发电装置和备用发电机。

　经典案例

德国第一个用于调频的储能电池项目

2014年9月，Younicos电池产业园受德国电网委托，为其提供5MW的锂离子电池，建立了德国第一个工业用电储能电池频率项目，并参与到国家“一次储备”市场当中，为电网提供频率调节、电压支撑和启动容量。该5MW/5MWh系统将会帮助德国电网实现负荷平衡，并且促进未来20年绿色能源的一体化。欧洲第一家商业储能项目

Younicos还与可再生能源发电企业Wemag AG一起在德国西梅克伦堡州（West Mecklenburg）建设一座5MW的锂离子蓄电站。该项目或将为提升输电网络的瞬间波动性以及调节供电频率提供经验，有助于保证风电及光伏电力并入现有电网的安全性。Hiersemenzel 也向记者透露，调节供电频率并不是该项目开发的唯一目的。“例如电压控制、增能以及黑启动（black start）等从属功用都将在安装完成后进行研究。”

与发电企业Wemag合作的储能项目启动仪式

发布新一代储能解决方案：Y.Cube

为了适应当下储能市场的需求，Younicos在本月14日推出了公司第一款用于电网调频的硬件产品Y.Cube。

Y.Cube细节图

Y.Cube内部结构-转化器

Y.Cube的主要结构由功率转换系统和锂离子电池构成，控制系统则是公司研发的行业领先的智慧储能软件控制系统。大大降低了空间要求和系统维稳所需的成本。由于控制系统直接与电池系统进行调控，缩短了电池响应时间，有效提高了转换效率和电网稳定程度。

同时，通过与多个电池供应商进行合作，Y.cube的模块化设计可以整合不同的电池系统并解决任何功率/能量比的要求。为了确保最大的性能和适用于任何系统的要求，电池都在公司技术中心进行了严格测试。

由于Y.Cube的尺寸较小，安装时不需要现场吊车，节省大量时间和金钱。为了便于运输，Y.Cube可以被分成两部分–一部分包含一个或两个250 kVA电力转换系统，另一部分包括其他电池矩阵。Y.Cube的250或500 kVA组块可以单独地部署在较小的应用程序，也可以并联起来构建多兆瓦的系统。完成安装后，Younicos将通过位于德国的控制中心对系统进行24 / 7的监控管理。

Younicos的CEOJames P. McDougall介绍说，Y.cube代表了下一代储能解决方案。