中國儲能網(wǎng)訊：11月9-10日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會主辦的首屆中國新型儲能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展大會暨全國虛擬電廠及需求側(cè)響應(yīng)高層研討會在山東濟(jì)南喜來登召開。
大會聚焦新型儲能可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展，針對儲能產(chǎn)業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)等重點(diǎn)、熱點(diǎn)、難點(diǎn)問題展開充分探討，分享可持續(xù)政策機(jī)制、資本市場、新型儲能系統(tǒng)集成技術(shù)、供應(yīng)鏈體系、商業(yè)模式、示范項(xiàng)目應(yīng)用案例、新產(chǎn)品以及解決方案的普及和深化應(yīng)用。
來自電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機(jī)構(gòu)等不同領(lǐng)域的150家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，322位嘉賓參加了本屆大會。大會通過主旨演講、高峰對話等環(huán)節(jié)深入交流探討。
大會組委會邀請杭州高特電子設(shè)備股份有限公司市場經(jīng)理邸金生分享主題報告《構(gòu)建儲能安全與價值提升的儲能BMS+數(shù)據(jù)服務(wù)體系》。以下是發(fā)言主要內(nèi)容：
邸金生：各位專家、各位行業(yè)同仁，上午好，很榮幸今天和大家相聚在湖南長沙2022電池產(chǎn)業(yè)博覽會，高特是BMS行業(yè)的排頭兵，跟大家也是熟悉的老朋友了，隨著儲能的高速發(fā)展，BMS在前沿技術(shù)的加持下也在不斷的創(chuàng)新和發(fā)展，那么我今天匯報的主題是儲能BMS的重要性和發(fā)展趨勢分析。
本次我的匯報分為4個部分，分別為儲能現(xiàn)狀、BMS的重要性、BMS+數(shù)據(jù)服務(wù)體系以及高特電子的介紹。
眾所周知，儲能的終極目標(biāo)是低成本、高收益、高安全、長壽命。另外還有環(huán)境友好，智慧化，智能化，數(shù)字化，免維護(hù)等等，這些都是儲能發(fā)展到今天理想的預(yù)期目標(biāo)，但事實(shí)能否實(shí)現(xiàn)，目前儲能從效益、成本、收益都面臨著諸多的阻礙。從安全角度，雖然電池本體技術(shù)和系統(tǒng)集成方案有了大幅度提升，但是仍然無法避免電池單體潛在的安全風(fēng)險。
第二，為了提高效率，系統(tǒng)集成商提出了組串是管理模式和高壓直掛模式，無法改變簇內(nèi)單體的一致性，本質(zhì)上還是要解決單體一致性的問題。
第三，儲能目前仍然面臨著循環(huán)壽命下的度電成本和運(yùn)維成本無法預(yù)測的風(fēng)險。BMS對投資收益，對運(yùn)維支撐的作用非常巨大，未來儲能電站的運(yùn)維南都包括支撐技術(shù)都來自于BMS的數(shù)據(jù)。
第四，如何延長儲能系統(tǒng)，或者儲能電站的循環(huán)壽命，提高資源利用率，更好的體現(xiàn)社會效益，也是一個值得深思的問題。
無論從電池本體，雖然電池制造工藝和系統(tǒng)集成水平目前有所提升，系統(tǒng)質(zhì)量和可靠性也大幅提高。單一維度的監(jiān)測和診斷，也并不能及時的預(yù)防和控制風(fēng)險?；谝陨系囊蛩?，如何獲得更長壽命，更高收益，BMS的管理和維護(hù)能力起到了重要作用。
大家都知道3S系統(tǒng)是儲能系統(tǒng)的重要組成部分，EMS負(fù)責(zé)決策，PCS負(fù)責(zé)執(zhí)行，BMS作為極為重要的感知部件，是儲能系統(tǒng)的核心基礎(chǔ)，從多維度進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時同步采集，保護(hù)，可靠的及時的動作，也是EMS做決策、PCS執(zhí)行的重要依據(jù)。
左邊的五個板塊是儲能BMS的常規(guī)功能，包括實(shí)時檢測電池單體的溫度，狀態(tài)診斷，控制保護(hù)，數(shù)據(jù)管理等等。這些基礎(chǔ)功能已經(jīng)不能滿足未來儲能系統(tǒng)高效運(yùn)行的需要，現(xiàn)在大家最關(guān)心的就是儲能的底線和紅線，也就是安全。
上個月，國內(nèi)和國外也曝出了多起的由于儲能電站，磷酸鐵鋰電池火災(zāi)事件，這足以引起大家對安全的重視。目前通過在外維表面檢測電池單體的溫度是嚴(yán)重滯后的，有可能內(nèi)部的熱失控已經(jīng)非常厲害，但是因?yàn)楸砻鏅z測有一定的滯后性，所發(fā)無法及時的反映內(nèi)部的熱失控。當(dāng)內(nèi)部表現(xiàn)出來的時候，電池可能是不可逆的熱失控狀態(tài)。BMS當(dāng)仁不讓的承擔(dān)起電池安全狀態(tài)，實(shí)時評估的功能。高特目前研發(fā)的BMS產(chǎn)品，已經(jīng)具備了非常強(qiáng)的算力，軟件上采用了人工智能邊緣計(jì)算的算法，具備了實(shí)現(xiàn)電池安全狀態(tài)，實(shí)時診斷的安全預(yù)警的快速診斷能力。隨著儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，最佳的方案一定是云邊協(xié)同，我們?yōu)榭蛻籼峁└呒壍陌踩A(yù)警，線上診斷，智慧運(yùn)維，以及運(yùn)維策略智能化的BMS+的服務(wù)體系，這也是儲能發(fā)展的重要方向和技術(shù)支撐。
什么是BMS數(shù)據(jù)服務(wù)體系？從BMS數(shù)據(jù)感知，到BMS本地的數(shù)據(jù)挖掘和診斷服務(wù)，到站端運(yùn)維平臺的搭建，通過端邊協(xié)同進(jìn)一步提高診斷能力，以及在站端提供一些運(yùn)維策略，到最后提供線下服務(wù)，構(gòu)成一個全生命周期的完整的數(shù)據(jù)服務(wù)體系，來保證儲能系統(tǒng)全生命周期內(nèi)高效運(yùn)行。在整個的循環(huán)里面，BMS是基礎(chǔ)，它是數(shù)據(jù)的感知部分，它獲得數(shù)據(jù)，然后具備高速通訊跟控制響應(yīng)的能力。第二，獲取數(shù)據(jù)以后，經(jīng)過本地的邊緣計(jì)算和數(shù)據(jù)清洗，把清洗過的數(shù)據(jù)送到站端，站端對邊緣降維做診斷分析和優(yōu)化，提供系統(tǒng)運(yùn)行水平。
基于國內(nèi)目前儲能行業(yè)的發(fā)展，大型儲能系統(tǒng)一般為三級架構(gòu)BMS，最下面一層叫BMU，對應(yīng)每一個PACK，放一個BMU模塊，中間層叫電池簇管理單元，一個簇一個模塊，第三層叫電池管理系統(tǒng)主機(jī)，高特的三層架構(gòu)的亮點(diǎn)，首先最下面的BMU支持12到64串模組全覆蓋，各種各樣的PACK都可以有對應(yīng)的BMU去適配，支持高效、雙項(xiàng)主動均衡模塊，也支持被動均衡和主動均衡PIN T0 PIN兼容。因?yàn)楝F(xiàn)在有很多項(xiàng)目的初始層投資成本非常的嚴(yán)格，但是兩年以后隨著電池的一致性和衰減性，逐漸地顯現(xiàn)出來，這個時候可以直接通過主動均衡和被動均衡之間的模塊切換，來實(shí)現(xiàn)主動均衡，也不需要增加任何的外部的限速?？紤]到目前1500V系統(tǒng)的發(fā)展，單簇都要發(fā)展到400個以上，10個單元通過看送到第三級主機(jī)可能需要10秒甚至更長的時間，為儲能的高速通訊，以及應(yīng)用調(diào)頻場景下的速度是無法滿足的，所以高特也是行業(yè)內(nèi)第一家采用網(wǎng)口通訊，因?yàn)榫W(wǎng)口和第三級通訊，不管是十個電子簇還是更多的簇，都可以實(shí)現(xiàn)百毫秒級的數(shù)據(jù)的刷新。高特是全新設(shè)計(jì)的一個硬件裝機(jī)，支持4G內(nèi)存，配置有500G的硬盤，是支持全生命周期秒級數(shù)據(jù)的存儲。界面采用H5的架構(gòu)，支持所有三級架構(gòu)模塊的遠(yuǎn)程一鍵升級，目前這個主機(jī)也配備了接口。從理論上講，一個集裝箱的單元里面，所有的信息包括PCS控制，一個控制管理單元都可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接入，最重要是實(shí)現(xiàn)了大數(shù)據(jù)邊緣計(jì)算的能力，具備實(shí)時的電池安全診斷，還有一個非常重要的功能，這個設(shè)備采用微服務(wù)架構(gòu)，很便于客戶做二次服務(wù)開發(fā)。
另外考慮到工商業(yè)小型儲能系統(tǒng)和分布式儲能的發(fā)展。高特在BMS主機(jī)基礎(chǔ)上開發(fā)了一體化集控單元。設(shè)備具有多設(shè)備集成接入能力。支持用戶側(cè)單機(jī)，多機(jī)并聯(lián)調(diào)頻場景。一體化集控單元，在儲能柜和分布式儲能系統(tǒng)，以及集裝箱儲能系統(tǒng)這種應(yīng)用場景下，可以替代原來的通信管理機(jī)，監(jiān)控裝置，EMU包括能量管理等。對用戶來講，大大降低了做系統(tǒng)集成的開發(fā)難度，系統(tǒng)架構(gòu)完全減化。這是一體化集控單元的功能，支持邊緣計(jì)算，云邊協(xié)同，系統(tǒng)性能的診斷與評估，支持云邊協(xié)同等等。
集控單位的產(chǎn)品特點(diǎn)，具備強(qiáng)大的運(yùn)算能力，集成控制，主動安全，智慧運(yùn)維和高兼容性等特點(diǎn)，有效的解決儲能系統(tǒng)，配置繁瑣，功能復(fù)雜的難題。同時，集控單元也支持削峰填谷，需求響應(yīng)等策略，這是集控單元展示的頁面。能量管理策略及參數(shù)的設(shè)置功能。同時具備健康、安全、狀態(tài)的實(shí)時診斷等等。電池健康狀態(tài)診斷功能，通過多維度實(shí)時和歷史數(shù)據(jù)的分析，實(shí)現(xiàn)對單體和電池健康狀態(tài)性能趨勢的預(yù)測分析，并推送優(yōu)化的策略。系統(tǒng)安全狀態(tài)診斷，通過溫度內(nèi)阻，結(jié)合電壓電流，進(jìn)行實(shí)時的預(yù)測，實(shí)時反映單體電池儲能系統(tǒng)的系統(tǒng)狀態(tài)。電壓內(nèi)阻等參數(shù)的集散性，推送必要的運(yùn)維策略，降低運(yùn)維成本，提高運(yùn)維水平。實(shí)現(xiàn)儲能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和全生命周期的收益的分析，提高經(jīng)濟(jì)性收益的能力。
這是集控單元界面的展示，包括電池健康，安全診斷，運(yùn)維策略推送等等。
另外，今年在建、投運(yùn)、新建或者規(guī)劃的儲能項(xiàng)目，已經(jīng)超過了30GW時，儲能電站面臨的最大問題是儲能電池?zé)崾Э氐娘L(fēng)險以及運(yùn)維的難度。針對目前大量的儲能電站投運(yùn)面臨著效率低，成本高，風(fēng)險大這些運(yùn)維難題，我們開發(fā)了基于微服務(wù)架構(gòu)的全新的智慧運(yùn)維平臺。平臺具備實(shí)時監(jiān)控，秒級響應(yīng)，對于電池的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)秒級的刷新和實(shí)時的監(jiān)控，展示的是電池每一個堆，在充電，在放電，待機(jī)等等的狀態(tài)。另外的一些圖展示的是報警事件，電池簇，電池單體的數(shù)據(jù)信息等等。
運(yùn)維平臺同時也具備數(shù)據(jù)集合，集中展示的功能，操作非常的簡單和方便，重要數(shù)據(jù)都可以進(jìn)行集中展示在大屏上，便于操作和管理，大幅的減少運(yùn)維和工作量。
第三，智慧運(yùn)維的功能支持功率，電池衰竭，一次性指標(biāo)等一鍵巡檢，進(jìn)行實(shí)時的分析和診斷。智慧運(yùn)維推送，線上的運(yùn)維策略及線下的檢修，有效地提升運(yùn)維效率。
同時，系統(tǒng)是基于WEB的集中管理模式，開放性非常的強(qiáng)。軟件地這種開發(fā)和維護(hù)擴(kuò)展都非常的簡單，也支持APP隨時隨地的查詢。
從效益分析上來講，智慧運(yùn)維和傳統(tǒng)運(yùn)維具有無法比擬的優(yōu)勢。按照現(xiàn)在百兆瓦時的儲能電站項(xiàng)目，每年人員到設(shè)備的運(yùn)維成本，一年需要250萬來計(jì)算。從運(yùn)維成本到人員數(shù)量都可以下降超過70%以上，有效的提升了系統(tǒng)運(yùn)維的效率，目前已經(jīng)有多個示范性的儲能電站的項(xiàng)目，已經(jīng)在配備智慧運(yùn)維平臺。
另外，高特單體對單體的雙向主動均衡技術(shù)，在行業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先的地位，這是二十年來高特對電池管理的深刻理解的精髓。解決電池的一致性，要從根本上解決所有單體電池一次性差異。雙向主動均衡原理是當(dāng)簇內(nèi)有落后的電芯，可以快速找到簇內(nèi)容量比較足的電芯，通過DCDC把能量釋放到總線上，落后的電池通過總線上吸收能量，補(bǔ)充到落后的電芯，可以理解為好的電芯抽了一部分能量，補(bǔ)到落后的電池當(dāng)中去，整簇電壓的一致性，得到了明顯的改善，可以延長整簇的放電時間，尤其是儲能系統(tǒng)運(yùn)行的早期，由于充電倍率、初始容量的不一致引起的問題，通過主動均衡能夠快速有效的改善電池一致性，從而讓電池運(yùn)行在比較好的環(huán)境，也有利于延長電池系統(tǒng)的壽命。
未來的儲能盈利模式，主動均衡技術(shù)一定是一個必選項(xiàng)，尤其是明年會有更大容量的電芯的出現(xiàn)。主動均衡做好有重要的條件，首先，要有先進(jìn)的拓?fù)?，第二要有智能策略。目前我們高特的策略是基于電芯SOC、SOE，電壓多種權(quán)重的差異的均衡，拓?fù)湟彩悄壳白钕冗M(jìn)的雙向的DCDC，另外還要有高效的保護(hù)邏輯。
這是一個實(shí)際項(xiàng)目的數(shù)據(jù)，這個項(xiàng)目目前運(yùn)行了四年，最上面的黃色曲線是一條理論的曲線。下面的綠色是實(shí)際的衰減曲線，根據(jù)運(yùn)行曲線去推測，最終可能運(yùn)行到八年到九年的時間，容量會低于80%，中間的藍(lán)色曲線是兩年以后電池的離散性出現(xiàn)了一個敏感的情況，我們主動均衡開始去介入。主動均衡發(fā)揮作用以后，電池的實(shí)際曲線通過實(shí)際數(shù)據(jù)測算，可以達(dá)到十三年左右的壽命，可以有效地提升整個全生命周期的儲能系統(tǒng)30%以上的收益，這個也是可見主動均衡的作用是非常明顯的。
另外，SOC/SOE的診斷也是BMS的關(guān)鍵技術(shù)，目前網(wǎng)上有很多的理論算法，缺點(diǎn)是不能適應(yīng)電池長期運(yùn)行的變化，適應(yīng)能力比較差。高特的做法是開發(fā)了一套全新的算法使用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及自學(xué)習(xí)的算法，右下角圖里大家看到兩條曲線，中間我們?nèi)藶榈膶﹄姵財?shù)據(jù)進(jìn)行了篡改，這個模型能快速的發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行收斂。所以我們SOX的精度，在平臺區(qū)可以做到5%，兩端可以做到3%。另外，基于單體電壓，電壓集散性溫度的回升，內(nèi)阻的差異，做了每一個電芯的SOS的模型，如果安全等級越低，表明它越安全。
高特電子成立于1998年，做了24年電池檢測工作，對電池的特性和壽命衰減有深刻的理解，對電池狀態(tài)的學(xué)習(xí)，診斷技術(shù)，主動均衡技術(shù)，都屬于行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先地位，自主研發(fā)了，包括AFE的采集芯片和雙向主動均衡芯片。同時我們也在研發(fā)植入到電芯內(nèi)部的傳感器技術(shù)和產(chǎn)品，也在開展儲能系統(tǒng)的挖掘和服務(wù)體系的研究和應(yīng)用。
2021年高特在第三方BMS的出貨量是第一名。截止到今年10月底，本年度我們的業(yè)績已經(jīng)超過了8.5GWh，到年底預(yù)計(jì)會超過10個GWh，高特作為儲能BMS的先行者，我們將繼續(xù)的為儲能的高質(zhì)量發(fā)展，貢獻(xiàn)我們自己的力量。我們的發(fā)展戰(zhàn)略專注于儲能領(lǐng)域，深耕從BMS核心芯片，BMS產(chǎn)品到BMS+數(shù)據(jù)服務(wù)的完整產(chǎn)業(yè)鏈，打造基于BMS+的技術(shù)生態(tài)，努力的成為儲能電池安全以及價值提升的數(shù)據(jù)供應(yīng)商。
