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一篇入门光储温度传感器

特普生科技 特普生科技 2022-11-21 13 91

一、光伏基本知识点

光伏发电作为实现碳中和、碳达峰的一部分,为有序推进低碳发展工作,以光伏发电为代表的清洁能源,已经逐渐成为增量能源的主要解决方案之一。

光伏生产环节主要是四个:硅料—硅片—电池片—组件,从硅片到电池片又需要辅材银浆,电池片到组件环节又涉及到光伏玻璃、边框、胶膜、背板等辅材。

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(光伏产业链)

二、储能基本知识点

1、储能贯穿新型输电系统

碳中和目标的实现需要光伏、风电等新能源大规模的建设,而新能源发电具有间歇性、不稳定性的问题,提高了电网在输配容量、电频波动控制等方面的要求。有效的运营需新型电力系统的支持,新型电力系统正经历从“源-网-荷”到“源-网-荷-储”的变化,储能有望成为第四大基本要素。

在用电侧,将由同步发电机转变为光伏、风电等可再生能源为主,由单一用电转变为复合多层次用电。在输配电侧,由单向送电转变为特高压直流、双向输配电系统;而储能设备贯穿于新型电力系统转型的发电、输配电、用电三个环节。


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(储能贯穿新型输电系统)

2、不同储能主要技术方案及特点

抽水储能成本占优,电化学储能响应迅速。目前的储能技术方案可分为物理机械储能(抽水、压缩空气和飞轮储能)、电化学储能、光热储能和电磁储能。

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(不同储能主要技术方案与特点)

3、各类电化学储能电池性能对比

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(各类电化学储能电池性能对比)

4、磷酸铁锂 vs 三元 vs 钠离子电池性能对比

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(不同电池性能对比)

5、储能产业链

储能系统是以电池为核心的综合能源控制系统。

储能系统主要包括电池组、双向变流器(PCS)、能量管理系统 (EMS)、电池管理系统 (BMS) 及其他电气设备等多个部件构成。

电池组:储能系统的核心,主要包括磷酸铁锂和三元电池;
双向变流器(PCS):可以控制储能电池组的充电和放电过程,进行交直流的变换;
能量管理系统 (EMS):负责数据采集、网络监控和能量调度等;
电池管理系统 (BMS) :负责电池的监测、评估、保护及均衡等。


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(储能产业链图)

6、储能系统各部件相互关系与2020 年储能系统成本拆分

目前行业玩家包括电池、PCS、 EMS 、系统基础四类企业。

1) 电池企业

动力锂电池企业:宁德时代、国轩高科、南都电源等;

从铅酸电池储能切换到锂电池储能的企业:派能科技、圣阳能源等

2) PCS公司

利用同源技术切入到储能 PCS环节:阳光电源、固德威、上能电气等;

UPS电源企业:科华恒盛、科士达等。

3) EMS公司

主要以国网系等电力装备提供商为主,例如许继电气等。

4) 系统公司

全环节整合的企业:比亚迪,中天科技、派能科技;

电池或 PCS企业延伸到系统环节:时代星云、阳光电源等。


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(储能系统各部件相互关系及成本拆分)

7、抽水蓄能产业链与规划总体目标

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(抽水储能产业链)

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(抽水储能规划总体目标)

三、光储基本知识点

光储,光伏储能或太阳能光伏储能发电系统,由光伏组件、储能电池、逆变器/变流器组成。
光储系统,有光伏离网发电系统、并离网储能系统、光伏并网储能系统与微网储能系统。
光储产业链与光伏产业链密不可分,储能产品,以电池形式出现在光伏中游,以电网级箱式储能、形式出现在光伏下游。


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(光储产业链)


四、与温度传感器

(一) 温度传感器在光伏中上游应用

光伏产业链包括硅料、铸锭、切片、电池片、电池组件、应用系统等6个环节,上游为硅料、硅片环节,中游为电池片和组件环节,下游为发电系统。

在上游产业中,因单晶电池片转换效率高,市场上硅片主要是单晶硅片。在硅片和电池片生产这一环节中,如单晶炉、切片机、扩散炉等设备,这些设备需要稳定的冷却水系统,以满足设备的降温冷却需求。

“针对单晶硅生产中冷却水的流量和温度如何可靠检测的问题,就应用到了热电偶等温度监测产品。例如生产单晶硅的单晶炉设备,内部结构复杂,而单晶硅的生产环境要求极为苛刻,如炉体温度,如果冷却水供应不及时就可能导致炉体变形,造成硅晶体产品的不合格以及设备的损伤,所以需要在冷却水的主管路和支管路上对水进行可靠实时的流量监测。”石冢、芝浦、大泉、华工高理与特普生温度传感器领域的专家告诉温度传感器研究院的研究员。

(二) 温度传感器在光伏中游应用

1、汇流箱用温度传感器

光伏发电是一种清洁、低碳的发电方式,深受大家重视,且在偏远地区独立构成小型电网,结合了地面电站与分布式光伏发电后的储能设备,实现良好供电。

因此,光伏发电发展迅速,光伏汇流箱是将光伏电池串列汇流装置开始被广泛使用到实际系统,其通过先汇流再逆变的过程,光伏发电电能可以直接输入交流电网或者给负载进行利用。


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(光伏汇流箱)

光伏汇流箱包括熔断器、与直流母线相连用以防止雷电冲击的避雷器、直流断路器、与光伏电池串列相连采集电流值以及电压值检测模块、采集光伏汇流箱运行状态信息数据采集模块、测量光伏汇流箱本体内温度的NTC温度传感器、处理光伏汇流箱运行状态信息及其内部温度信息主控制器、与光伏电池串列相连的DC/DC变换装置、连接所述DC/DC变换装置输入端的PWM控制模块、以及与负载输入端相连用以采集电流值的电流采样电路。

光伏汇流箱用NTC温度传感器,主要用于采集其运行状态信息及其内部温度信息发送给上位机,实现对光伏汇流箱运行状态监控。

“光伏汇流箱用NTC温度传感器,是采用高精度单端玻封热敏电阻封装成金属环状外壳,连接高导热性强导线,形成耐高温高防水NTC温度传感器。具有高精度,高灵敏,高可靠,且采用双层密封工艺,有良好的绝缘密封性和抗机械碰撞,抗折弯能力,稳定性好等特点。”

2、锂电池用温度传感器

蓄电池,即铅蓄电池,与锂电池、液流电池一起,都是电化学储能,是指各种二次电池储能。“与铅蓄电池相比,现在我们更研用锂电池,锂电池,要用到电池BMS.温度传感器。该传感器往往具备测温精准、防潮性能佳、产品结构定制化等基础特点。”

“锂电池,要用到电池芯(芯内)温度传感器。这个传感器要求适合用于电池内芯与芯之间等空间狭小区域,就是尺寸要求很小,国内特普生,国外也有一些厂家实现了这点。另外, 耐压要求高,响应速度快。另外, 产品柔性化、可弯曲,便于安装。”


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(电池芯(芯内)温度传感器)

“锂电池,要用到电池芯(外围)温度传感器。这个传感器产品结构要求简单、产品表面要求容易粘贴,防水防潮。”

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(电池芯(外围)温度传感器)

“最后,要说的是:不同厂家与型号的锂电池、锂电池,都用温度传感器,都是储能用温度温度传感器,但是存在”测温点”数量、温度传感器结构的不同!”

(三) 光伏下游(气象站)应用温度传感器

光伏气象站集成了一组气象传感器及其备件、支架、供电设备、本地的数采集器用于处理及存储测量的数据。这些传感器以指定方式安装,并且电站监控系统可读取它们的坐标和配置。

“其实,在光伏系统气象站中,只需要少量的气象传感器,如温度传感器、倾角传感器等等,就能够充分覆盖气象站的评估需求。”

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(气象站)

拿光伏气象站温度传感器来说,气象数据的准确性是电站绩效评估的关键。而在电站绩效评估中,像湿度传感器、气压传感器等与发电量有一定关联的传感器,则一般不会使用。通常使用较多的是温度传感器。例如:在组件背板上,通常会将温度传感器直接安装在光伏组件的背面,以测量组件中电池片的温度,这种测温方法,叫“光伏背板温度传感器”,是利用一个热交换模型,把组件背板温度换算到组件内部电池片的温度。在换算过程中,还需要输入环境温度以及风速、风向进行修正。

“光伏背板温度传感器,采用高精度温度传感器作为敏感元件,采样算法精度高、稳定性好。防过压、防过流、防反接。轻巧、紧凑、防水的设计。专门应用于组件温度监测。标准MODBUSRTU通讯协议,可指令改变变送器地址、通讯波特率、恢复出厂设置、远程软复位等,便于二次开发,适合OEM配套。”此外,气象站还会安装环境温度传感器,用于监测实际运行阵列周围的空气温度。

(四)温度传感器在光伏下游应用

光伏下游对温度传感器的应用,主要是商用光伏电站、家用光伏电站、大型储能及微网。

“我们所理解的商用、家用光伏电站,主要指一种光储站(光伏储能站),即把光伏储存起来,以便为大功率的商用、普通功率的家用调配使用,这是一种家庭及工商业储能。我们所理解的大型储能,主要电网级箱式储能。我们所理解的微网,主要是通信储能。也就是说,温度传感器在光伏下游应用,主要有家庭及工商业储能、通信储能、电网级箱式储能。我们目前还没介入这块业务。”华工高理说,“这块业务单体需求量少,无法满足我们规模化的要求。”

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特普生箱式储能CCS-螺丝固定方案)

“我们特普生温度传感器,用在家庭及工商业储能、通信储能、电网级箱式储能的比较多。”特普生说,“我们2022年推出来储能CCS电池模组温度/电压采集方案,用家庭/工商业储能CCS、通信储能CCS、箱式储能CCS来解决对应不同储能温度采集问题。CCS(Cells Contacting System), 即线束板集成件、采集集成件、总成或线束隔离板。储能CCS,安装在电池包上,形成一套电池模组。

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(特普生家庭/工商业储能CCS-FPC方案)

“我们储能CCS,通过铜铝巴,实现电芯串并联,输出电流;采集电芯电压;采集电芯温度。我们有螺丝固定方案、激光焊接方案、超声焊接方案、FPC方案。”

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(特普生通信储能CCS-激光焊接方案)

特普生主营温度传感器NTC热敏电阻传感器模块及一体化解决方案,特普生拥有发明专利5项,实用新型27项,保留不公开技术2项,是国内唯一拥有全尺寸全自动单端玻封机、单端热敏电阻测试机的具有芯片设计能力的源头实业,特普生温度传感器,特别好的温度传感器。

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