35kV/25MW高压直挂电池储能系统

关注

联系合作

成果单位：华清储创科技有限公司

合作方式：面议

所处阶段：其他

关键词：储能电站电力系统级联拓扑控制算法直挂电网无升压变压

成果评价

总得分（满分100）

资本强度（满分0）

该成果得分：0

团队介绍

华清储创科技有限公司在职职工由清能院干部、划转员工及新入职员工组成。其中科技人员19人，科技人员占比为82.6%，核心技术团队平均年龄34岁。拥有实力过硬的技术总监、财务总监等高管团队，并在营销、研发、生产、运维等多个专业汇聚了技术和人才链。公司目前拥有关于质量管理体系、环境管理体系、职业健康安全管理体系、知识产权管理体系认证和信息安全管理5项体系的证书，荣获“中关村高新技术企业”、“科技型中小企业入库”、“国家高新技术企业”以及“创新型中小企业”认定。同时，完成华清储创品牌产品3S的第三方认证工作，构建了差异化产品方案。为华能集团和华能清洁能源技术研究院在分散式控制、构网型、高压直挂式储能技术及压缩空气（氮气）泡沫灭火技术等方面的进步作出了突出贡献，形成了一批拥有自主知识产权的科研成果和产品，有力支撑了多个重大储能工程规划、建设和运行，充分发挥了技术引领和行业支撑作用。团队负责人刘明义博士长期致力于电化学储能技术领域，聚焦规模化电池储能系统的安全性、高效性和容量可用率等重大问题，创造性地开发了精细化管理的分散式电池储能架构和电芯级智能预诊断技术体系，在国内率先开展了分散式储能配套关键设备研发，形成了一套完善的技术体系。主要创新成果如下：在行业内率先提出了分散控制电池储能技术；自主开发了模块化储能变流器（PCS）、能量管理系统（EMS）、电池管理系统（BMS）、基于电芯全生命周期大数据的电芯故障诊断与预测性维护系统，在此基础上迭代开发了具备构网型功能的1500V模块化PCS、“3S”高效融合一体化智能控制软硬件系统、全国产化BMS和EMS、35kV/25MW高压直挂储能技术、压缩空气（氮气）泡沫灭火技术、GWh 级储能电站海量数据边缘计算与云边协同智能管理系统,形成了高安全、高功率密度、高效率、高可靠性的自主可控规模化智能分散式电池储能电站应用技术体系。

小果解读

核心问题

传统电池储能系统在连接高压电网时，通常需要经过升压变压器，这不仅增加了系统的复杂性和成本，还可能导致效率损失和响应速度下降。特别是在大容量、多场景应用的储能电站建设中，这一问题尤为突出，严重影响了电力系统的稳定性和经济性。

解决方案

35kV/25MW高压直挂电池储能系统采用创新的级联型电气拓扑结构与控制算法，成功实现了储能系统无升压变压器直接与35kV电网连接。该系统通过精细化的簇级管理，显著提升了效率、响应速度和单机容量，有效解决了传统储能系统连接高压电网时的痛点问题。这一技术突破使得储能系统能够更高效地服务于大容量、构网型、多场景的储能电站建设。

竞争优势

35kV/25MW高压直挂电池储能系统以其独特的技术架构和显著的性能优势，成为新一代电池储能集成技术的佼佼者。该系统不仅提高了能源转换和存储的效率，还大大缩短了响应时间，增强了电力系统的稳定性和灵活性。此外，其大容量、易扩展的特点使得该系统在多种应用场景下均表现出色，为新型电力系统的建设提供了强有力的技术支撑，具有极高的市场竞争力和应用前景。

成果描述

成果公开日期

20250327

所属产业领域

新能源-储能

产品设计方案

（1）开发了35kV高压直挂电池储能集成技术体系。构建全方位绝缘安全方案，实现全部功率设备对地的35kV可靠绝缘；提出了电池簇与PCS同舱一体化全液冷式热管理技术，提高了储能系统集成度和热管理效率；（2）提出了链节自动旁路冗余容错技术、基于地址动态分配的通讯自适应匹配与多线程数据处理技术，实现了单机大容量储能系统的精细化高效协同和安全可靠控制；（3）开发了构网型35kV高压直挂储能技术，解决了低压构网型储能存在的协调控制困难、响应时间长、稳定性差的问题，并实现了对宽频震荡风险的主动防御和抑制；（4）完成成套设备研制和示范应用，单机容量达25MW，系统效率突破91%，响应时间小于5ms。

市场分析

市场前景：该技术成果与“双碳” 战略目标相契合，对于引领储能规模化发展，解决新能源大规模并网所带来的能源消纳问题，加强新型电力系统稳定性具有重要现实意义。-在行业领域的水平：清能院高压直挂储能技术突破了电池储能系统规模限制，引领了行业大容量高电压发展。中国电机工程学会专家鉴定委员会认为该技术成果达到国际领先水平，同时，自主研发的35kV/25MW高压直挂储能系统被认定为集团公司首台（套）重大技术装备。截至目前已投运35kV高压直挂储能系统运行状态良好，经第三方机构测试，华能35kV高压直挂储能系统充放电效率达91.85%，刷新了电化学储能电站效率新高度，验证了35kV高压直挂储能技术在效率、响应速度等方面的突出优势，同时证明了该技术在百兆瓦级大容量储能电站工程应用的可行性，具有良好的经济效益和社会效益。

当前进展

主要功能：（1）高效能量转换与存储：高压直挂储能系统通过减少中间转换环节（如传统的变压器升压或降压），降低了能量转换过程中的损耗，从而提高了系统的整体效率，确保长期运行中的能量高效利用。（2）快速响应与稳定支撑：高压直挂储能系统能够快速响应电网的功率变化需求，实现对电网的稳定支撑。在用电高峰时期，储能装置释放能量以满足电网的负荷需求；在用电低谷时期，则储存能量以提高电网的运行效率。（3）解决新能源间歇性问题及增强可控性和可调度性：高压直挂储能系统可以有效解决可再生能源（如风力发电和光伏发电）的间歇性和波动性问题，提升可再生能源发电的可控性和可调度性（4）具备储能系统的四象限运行功能，即有功的充放、无功的容感性补偿，能够控制充放电过程符合电池的充放电特性；具备储能系统离网、并网运行及离并网模式切换功能；具备电池单元SOC的相内均衡功能、电池单元SOC的相间均衡功能；具备储能系统的控制指令、告警信息监控与处理功能。-核心技术：一种适用于高压级联储能系统的SOC校准方法及装置（ZL202311650202.6）、构网型分散式储能系统（ZL202310580519.0）、高压直挂储能系统及其黑启动方法、电子设备和存储介质（ZL202410246438.1）、储能系统（ZL202310564873.4）、多电池簇的电压分配方法及装置（ZL202310564871.5）

转化现有基础

获奖情况： 2024年度中国华能集团科技进步一等奖-落地应用：课题实施以来，本课题产生的研究成果已在北方上都正蓝旗新能源有限责任公司、海南州华海新能源开发有限公司、内蒙古华能库布齐能源有限公司进行推广应用，项目成果推广应用近1GWh，累计签订超7亿元合同额。 2023年9月，清能院35kV高压直挂储能技术在北方上都百万千瓦级风电基地配套储能电站一期工程成功示范应用，单机容量20MW/40MWh，是当时业内单机容量最大的电池储能系统。该系统从投运至今运行状态良好，经第三方测试，系统充放电效率达到91.85%，接近电化学储能的极限，响应时间低于5ms。测试结果证明了华能清能院35kV高压直挂储能技术的先进性。上都储能一期工程荣获第八届国际储能创新大赛2024储能应用创新典范TOP10。 2024年8月，华能清能院研发承建的华能海南州150MW/600MWh储能项目全容量并网，项目整体采用了清能院牵头研制的35kV高压直挂储能技术，单机容量达25MW/100MWh，整站只需6套高压直挂单机组网构成，也是当时全球规模最大的高压直挂储能系统。该项目的并网投运标志着35kV高压直挂储能技术开始大规模应用。 2024年下半年，清能院已承接库布齐先导工程项目配套储能，将在大型能源基地场合继续推广35kV高压直挂储能技术。目前该项目已进入现场安装调试阶段。

转化合作需求

其他服务需求：构网型储能政策咨询需求

摘要

35kV/25MW高压直挂电池储能系统由华能清能院牵头研发，采用级联型电气拓扑结构与控制算法，实现储能系统无升压变压器直接与35kV电网连接，在效率、响应速度、单机容量等方面具有显著优势，能够实现簇级精细化管理。适用于大容量、构网型、多场景应用储能电站建设，成为助力新型电力系统建设的新一代电池储能集成技术。