中國儲能網(wǎng)訊：德國能源轉(zhuǎn)型的大背景下，風(fēng)電和光伏在清潔能源結(jié)構(gòu)中占比也越來越高，但它們都有一個共性問題——發(fā)電間歇、輸出波動。要讓電力系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，就離不開高效低損耗的儲能技術(shù)。
然而傳統(tǒng)儲能系統(tǒng)普遍存在一個問題：電池單體數(shù)量龐大且串聯(lián)連接，這會導(dǎo)致電能在電阻中大量損耗，必須依賴主動冷卻系統(tǒng)，增加了維護(hù)成本和運行復(fù)雜度。
針對這一背景，多特蒙德應(yīng)用科技大學(xué)（Fachhochschule Dortmund）電氣工程學(xué)院的KV-BATT項目團(tuán)隊提出了創(chuàng)新解決方案——大幅提升系統(tǒng)電壓，實現(xiàn)高效、模塊化、幾乎免維護(hù)的儲能系統(tǒng)。
提升電壓：減少損耗的核心策略
電流越大，電阻帶來的能量損失就越多。高性能儲能系統(tǒng)功率動輒幾十甚至上百兆瓦，目前直流側(cè)電壓最高在1500V左右，這意味著電流非常大，熱量損失嚴(yán)重，還得靠冷卻。
KV-BATT 團(tuán)隊的解決思路是：通過提高系統(tǒng)電壓10至20倍，在功率一定的情況下，電壓高了，電流就小了，熱損耗就少了，系統(tǒng)更省能，還能減少冷卻需求。
正如Stefan Kempen教授所指出：“電壓越高，電流越低，能量損失就越小，同時也降低了對主動冷卻的依賴。”
模塊化設(shè)計：靈活可擴(kuò)展，接近免維護(hù)
KV-BATT系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，每個模塊由27個電池單體組成，并配備先進(jìn)的傳感器技術(shù)，可獨立監(jiān)控每個單體的工作狀態(tài)。
KV-BATT 項目團(tuán)隊成員 Vanessa Steink?tter、Florian Le?mann 和 Marvin Sommer（從左至右）在多特蒙德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)的高壓實驗室中對專門開發(fā)的模塊化儲能組件進(jìn)行了全面測試。
▍這種設(shè)計帶來多項優(yōu)勢：
緊湊高效，體積比傳統(tǒng)系統(tǒng)更小。
模塊可靈活串聯(lián)，可以根據(jù)實際功率需求快速擴(kuò)展。
熱量少、智能監(jiān)控，幾乎不需要人工維護(hù)。
Martin Kiel 教授指出：“模塊化設(shè)計讓系統(tǒng)在適應(yīng)不同功率需求時更加靈活，同時也為實際部署提供了便利，未來可以快速安裝和擴(kuò)展儲能容量?！?/span>
真正的實驗室測試來了
為了驗證高電壓和模塊化設(shè)計的實際效果，KV-BATT項目團(tuán)隊正在Sauerland Ense鎮(zhèn)建設(shè)真實的實驗室，并與當(dāng)?shù)厥姓檬聵I(yè)合作。
▍實驗室將測試兩套儲能系統(tǒng)：
傳統(tǒng)1000伏系統(tǒng)
高壓10000–20000伏系統(tǒng)
目前，學(xué)校官網(wǎng)暫時還沒有公布具體的產(chǎn)品規(guī)格。團(tuán)隊計劃通過這兩組對比，來觀察高電壓對電池壽命和單體平衡的影響。
同時，他們還在做一件很關(guān)鍵的事，他們在研究高壓直流儲能的絕緣標(biāo)準(zhǔn)和開關(guān)設(shè)計規(guī)范。在10000伏以上的這些標(biāo)準(zhǔn)之前幾乎沒有明確規(guī)范。KV-BATT的測試將為未來大規(guī)模高壓儲能系統(tǒng)提供技術(shù)依據(jù)。
值得一提的是，研究團(tuán)隊在建設(shè)實際實驗室之前，已在大學(xué)自有高壓實驗室進(jìn)行了大量前期測試，包括溫度、濕度等不同環(huán)境條件下的模塊性能驗證。這些準(zhǔn)備工作為后續(xù)的真實環(huán)境測試奠定了堅實基礎(chǔ)。
KV-BATT項目通過提高電壓和模塊化設(shè)計，讓儲能系統(tǒng)更高效、緊湊、可擴(kuò)展，并幾乎免維護(hù)。這不僅能提高儲能系統(tǒng)的使用效率，也為德國甚至歐洲的能源轉(zhuǎn)型提供了技術(shù)支撐。
