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详解特斯拉的个人储能系统Power wall

2021-10-07 汽车电子设计 阅读:
特斯拉的Powerwall储能系统在太阳能领域产生了巨大影响,推动家庭储能成为一种主流选择。

研究储能系统,需要花很多时间。从技术、市场和未来的需求等方面,有很多持续的内容可以整理。Cqyednc

今天花一些时间来重点探讨特斯拉个人储能系统Power Wall。总体来看,特斯拉的Powerwall储能系统在太阳能领域产生了巨大影响,推动家庭储能成为一种主流选择。Cqyednc

备注:看特斯拉的产品线,有点可以拿来和苹果的产品线比较的。Cqyednc

一、Power Wall的历史和规范Cqyednc

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图1 从Power Wall 1到Power Wall+Cqyednc

  • 特斯拉发布了第一代 Powerwall,这种集成的储能系统电池容量不算大,为 6.4kWh。
  • 第二代 Powerwall 2 的存储容量增加了一倍以上,并包括一个集成的电池充电器。
  • 2021年5月特斯拉对这种产品进行了更新Powerwall+(plus),这套系统本身没有改变,但是从Powerwall 2电池系统,集成了太阳能逆变器,使其成为一个完整的多合一太阳能存储系统。

以下是系统的参数,我做了一些初步的整理和对比:Cqyednc

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表1 Power Wall的基本参数和价格Cqyednc

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图2 第一代Power Wall的连接方式Cqyednc

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图3 第二代Power Wall连接方式Cqyednc

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图4 第三代Power Wall的连接方式Cqyednc

从一代到二代的迭代变化最大,这里有几个内容:Cqyednc

(1)Tesla Powerwall 2 当时采取的也是完整液冷系统,来对家庭储能系统进行热管理,采用了一个完全密封的液体冷却剂系统(包含2.3 升液体冷却剂)。这其实具备了更高温度运行的可能性,提高了整体的循环次数。这套热管理系统其实和汽车的系统相似,可以具备加热和冷却的功能。
(2)从系统来看,Power Wall1的组装还是比较麻烦的,一开始特斯拉想做联网的系统,因此从Power Wall1到Power Wall2 在网关层面做了一些系统性的更新。

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图5 特斯拉的联网构想和Gateway的设计Cqyednc

(3)Power wall2更新的同时也发布了具有液冷热管理的太阳能逆变器,有3.8kW和7.6kW两种尺寸,集成了所有安全功能,包括快速关闭、电弧故障和接地故障保护。Cqyednc

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图6 太阳能逆变器Cqyednc

第三代Powerwall+ (Plus),对可用容量和重量进行了一些细微的调整。这套系统主要更新在于带系统集成的 Tesla太阳能逆变器,从而变成了完整的多合一系统。存储容量保持在 13.5kWh 不变,额定功率大幅增加,以满足离网和备份的使用。额定功率从5kW(连续)和7kW(峰值)提高到离网模式下的7kW(连续)和10kW(峰值)。并网额定功率也小幅增加至 5.8kW (连续)和 7.8kW(峰值)。集成太阳能逆变器的规格基本不变,但是从设计来看,是重新进行过调整。Cqyednc

二、Power Wall的构成Cqyednc

这块之前谈过,Power Wall1用的是18650,Power Wall之后用的是21700,整体系统带有充电和交流直流的逆变,可以兼容直流和交流两种不同的连接方式。Cqyednc

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这套系统其实和之前的Power pack是兼容的。第一代是内置模组的设计,实际上是使用了两个18650电芯,像Model S的模组一样并排放置。在电池系统中,水冷管走箱体两侧。电子部分包括变换器与BMS布置在前段隔间内。右边是新的设计,在系统层面取消了水冷的方案,直接把电池摆在一起然后整体粘接在一起。从标签来看,这里是采用了900V的系统,把大量的电芯区通过厚厚的胶灌封起来。Cqyednc

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图8 从模组方案过渡到一体化CTC的方案Cqyednc


小结:我有点期待后续,特斯拉使用中国的铁锂方案来做这套系统。到这时候可能整体的价格会有大幅度的下降。从产品策略持续跟踪来看,特斯拉具有全方面玩集成的能力。Cqyednc

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