本文主要探討組串式系統設計在退役動力電池梯次利用中的應用，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”。
組串式光伏系統起源
網上查到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的首席技術官)提出了用組串式逆變器改造現存集中式逆變器的方案，給出的結論是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]。
集中式光伏系統原理和優(yōu)缺點分析
集中式光伏系統如圖1所示，多路光伏陣列經匯流箱匯流后接入大功率集中式逆變器，之后經過升壓變壓器接入電網。
圖1 集中式光伏系統示意圖
集中式優(yōu)點是逆變器數量少，可靠性高，便于管理。
集中式缺點是直流匯流箱數量多，故障率高，此外集中式逆變器MPPT不能根據每一路光伏陣列的運行情況進行調節(jié)，進而會影響系統發(fā)電效率，更重要的一個原因是系統冗余能力差，一旦發(fā)生故障整個系統都要停機，維修復雜、成本高、時間長，影響光伏系統盈利能力。
組串式光伏系統原理和優(yōu)缺點分析
組串式光伏系統如圖2所示，單路或多路光伏陣列接入小功率組串式逆變器，經交流匯流箱匯流后接入升壓變壓器，之后接入電網。
圖2 組串式光伏系統示意圖
組串式優(yōu)點是每一臺組串式逆變器都可以根據單路或多路光伏陣列的運行情況進行調節(jié)，系統效率高，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設計，可靠性高。
組串式缺點是逆變器數量多，總的故障率會升高，并且多機并聯，零電壓穿越、無功調節(jié)、有功調節(jié)較難實現，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解決了，屁股決定腦袋，看看國內代表性光伏逆變器企業(yè)的產品就知道了，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測見圖4，各類型動力電池逐年退役情況預測見圖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測(單位：GWh)(數據來源：新材料在線、五礦經濟研究院)
圖5 各類型動力電池逐年退役情況預測(單位：GWh)(數據來源：新材料在線、五礦經濟研究院)
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設計
咱們換個角度，把這些退役動力電池都當做客戶，并且是已經退休的老同志，現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，網申初篩。
把存在企業(yè)平臺、地方平臺、國家平臺的監(jiān)控數據利用起來，看看這些電池退役時的容量、內阻、壓差、溫差是多少，經過了多少個循環(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測，那就再好不過了。
第二步，現場面試。
根據國家標準對這些電池進行外觀、絕緣、余能、壓差、內阻等項目的檢測，連國家標準都通不過的也不要了。
第三步，分配任務。
年輕時能挑100斤的，現在只給他分配20斤的任務。在設計梯次儲能系統的時候確保電池包充放電倍率小于0.2C，具體用途上調頻、AGC、微網、需求側響應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。
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，交流側再并入電網，一對一VIP服務，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去開拓呢。在大佬們的官網還沒發(fā)現類似產品，咨詢了好像也沒相關產品規(guī)劃，真的可以考慮一下，你看人家煦達新能源都已經有商業(yè)化項目了[2]。
圖6 煦達新能源梯次儲能系統示意圖
第五步，7*24小時在線服務。
每個電池包+PCS組成的小系統都接入能量管理系統(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。
文章來源：草木茶
