刘爱华---储能商业化发展的关键因素及BMS的作用20190422科工.pdf

储能商业化发展的 关键因 素 和 BMS作用 （附案例） 刘爱华 总经理 2019.4 ------做中国 最专业 的 储能 BMS 储能商业化发展的关键要素 1 如何做好具备商业化要求的储能电站 2 目录 分享科工 1.3GWh储能业绩 （其中 2018年 780MWh） 5 科工电子的技术和产品介绍 3 商业化储能系统如何利用好梯次电池 4 1.储能商业化发展 --六要素（三大点 政策 技术 成本 ） 投资回报比 40或以上 如 5年左右回收 成本 ,系统运行 寿命 10年 国家政策 峰谷电价补贴 ,炭排放交易补贴、 地方补贴等政策 技术系统方案安全、产品稳定、可靠 （ PCS、电池、 BMS、 EMS） 系统维护成本低 （无人执守、远程调度） 1储能网络化共享调度 2最终实现能源互联网 系统成本低 系统效率高 1.储能成本下降 ----电池的成本下降和性能提升 1.储能商业化发展核心 铅炭电池， 储能成本主要组成部分电池、 BMS、 PCS、 EMS、屏柜和电缆、场地装修及施工。 举例 2MW/16MWh铅炭电池储能，铅炭 65， BMS7， PCS7， EMS3，屏柜和电缆 2.5，场地及 装修 4，升压变开关柜等其他 5，设计费安装调试及施工 5； 电池成本的下降和性能的提升 -----是储能商 业化发展的必要条件 。 以 2MW/16MWh铅炭电池储能为例，目前每 140万 /MWh150万 /MWh；按照 0.8元峰谷差， 88系统效率， 880度电 *0.8元 *330天 /年 23.1万， 140万 /23.1万 6年；考虑维护及资金等成本约 6.2年可回收。 考虑铅回收 30收益，约 140万 *65*3027.3万， 140-27.3/23.15年。 考虑维护及资金等成本约 5年可回收。 如果量进一步扩大 4.5年以内完全可以回收成本。 铁锂电池， 储能成本主要组成部分电池、 BMS、 PCS、 EMS、屏柜和电缆、场地装修及施工。 举例 2MW/10MWh铁锂电池储能，锂电及 PACK67， BMS9， PCS10， EMS2，屏柜和电缆 2.8，场地及装修 2.8，设计升压变等 6； 电池成本的下降和指标提升 ---储能商业化发展的必要条件 。 以 2MW/10MWh铁锂电池储能为例，目前每 140万 /MWh170万 /MWh；按照 0.8元峰谷差， 88系统效率， 880度电 *0.8元 *330天 /年 23.1万， 145万 /23.1万 6.27年； 考虑维护及资金等成本约 6.5年可回本（调频算法不一样）。 铁锂残值目前回收很难（未来不明朗），目前铁锂电芯平均价格 0.9元 /Wh（外加 0.15元 Pack及 0.12～ 0.14元主动均衡 BMS 价格） ,铁锂电池目前已经具备储能投资价值 。 系统安全可靠 低成本 储能商业化发展核心 ---当电池及设备价格下降到一定程度的时候如何 降本 1.系统效率的提升（直接影响电池的配置 余量 -----多配 12～ 20） 系统效率包括两个方面 2、系统 转换效率 ；一般 84～ 89.5（含空调等集装箱内所有设备耗电）；电池转换效率 PCS 充放效率 系统内部损耗 线路损耗。 1、系统 可利用效率 ；根据不同的倍率特性和电池特点一般在 84～ 90；比如，理论设计 1MWh， 实际可利用 0.86MWh 2.储能各部分的专业性、稳定性有待提升 电池 1、未来 需要储能专用电池 要适合储能领域能能量密度和循环寿命的铁锂电池， ---铁锂 200wh/kg， 0.3C～ 0.5C寿命 6000次～ 8000次（确保系统达到 15 年）； 2、未来 充放电效率有待提升， -----目前 0.5C情况下，国内铁锂电池普遍在 91～ 96左右 。 PCS 1、效率有待继续提升，充放电 全过程效率 至少 97以上， 97*9794； 2、价格和稳定性还有空间，目前价格普遍在 0.4元 /wh左右 ；体积有待缩小。 储能商业化发展核心 BMS 1、 需要储能专用 BMS 功能简单的、对储能应用不了解、不适合储能应用的 BMS太多。 -----车载 保护板 、通信 48V的 BMS、 电动汽车或微车 BMS等产品 直接修改应用到储能 上的太多。 2、 低价恶性竞争 ，采用低端材料的 BMS太多 -----导致系统性能较差、抗干扰能力很差，数据乱跳； 3、技术指标误差大、错误大的 BMS太多 -----误报警太多 ，如 SOC不准偏差巨大 、无 SOH参数、电压和温度参数不准； -----假均衡、错均衡、误均衡等现象 很普遍。 4、系统不安全、关键时刻保护不执行的 BMS太多 -----设计上的缺陷导致 BMS自身会短路、冒烟（特别是在主动均衡、调频场合）； -----电池信息异常不及时报警，不及时保护电池系统 。 5、 通信速度缓慢、死机 、复杂一些的规约不支持的 BMS太多 -----BMS三级数据响应慢到 分钟级别 ； -----Modbus、 IEC104、 IEC61850等规约全部支持的 BMS太少。 6、系统功耗过大、 BMS对电芯耗电过大的 BMS很多、 隐瞒单机功耗 。 2.如何做好具备商业化要求的储能电站 1.系统安全 、 性能稳定 不燃烧、无误报警、报警及保护正常。 储能可 商业化 2.系统电磁兼容性好 PCS及并机 干扰小符合国标要求， BMS 抗干扰 能力强， 系统布局布线 和工艺规 范。 3.单位 Wh投资盈利成本 平衡点小于等于 1.36元 /wh系统成 本 ，按照目前的电价政策 5.7年可收回 成本。。 4.系统工期短 、 维护成本 低 系统内各部分标准化、模块化设计（可 批量生产），性能稳定可靠，可轻松更 换。 3.1科工电子简介 -----专注做中国最专业的储能 BMS 杭州科工电子科技有限公司 位于杭州市西湖区西湖科技园，园区环境优美，交通 便利。科工电子目前重点在三大领域 一 储能电站 BMS（含商业化储能）、二次电池 再利用系统 ;二 电池评价系统平台 BESP、分布式微网系统监控平台；三 储能、微网系 统集成。 公司核心团队来自国内各大型知名企业，均具有 16年以上产品研发及企业 管理经验， 是 国内最早 从事 BMS研发和服务的人员之一 （有近 11年的 BMS系 统和设备研究经验） 。 对磷酸铁锂电池、铅炭电池、三元电池、钛酸锂电池、铅酸电池、水 平电池、超级电容等的应用有 912年以上的使用及测试分析经验；特别 是在电池管理系统 BMS及 PACK成组技术研究上达到了国际先进水平。 2015年～ 2019年 .2月储能系统 BMS配套 1.3GWh（合同签 订），在储能 BMS行业 全国市场占比约 55（比亚迪自投项目未知 未计入）。 企业资质 公司 已有 发明及实用新型 等专利 30项 ， 核心 刊物论文 6篇 ， 起草 行业标准 9项 （ 5 项 是主要起草单位）， 软件著作权 11项 ；获 国家高新技术 企业、 全球最佳 BMS供应 商 、 储能行业最具投资价值企业 、 上海市科技进步奖、南方电网最佳专利企业奖 等。 产品通过多种国内外第三方检测机构检测，已经 获得了 CE/TUV/UL认证 （其 中 UL认证配合美能产品完成）、中国第 52研究所认证、开普实验室认证。 企业资质 合作伙伴 3.2科工产品及技术介绍 ---系统架构介绍 1、 常规 MW级储能系统 采用三层架构 。 2、 数据采集 、 计算部分 与报警保护控制部分分离 。 3、 BMS系统内采用 CAN 总线 ， 提高了抗干扰能力 和速度 。 4 、 BMS 系统对外采用 RJ45以太网 ， 布线简单 、 通用 。 5.Modbus/IEC61850/1 04规约都支持 。 产品及技术介绍 电池管理系统管理什么 电池的状态 包括电池的单体 电压、单体内阻、组端电压、充 放电电流、单体温度、 单体 SOC、 SOH、整组 SOC、整组 SOH 、绝缘状态。 电池的均衡 当监测到电池系 统的电压或 SOC离散性达到某 个数值时，软件根据均衡策略 自动启动均衡电路的开启或关 闭（ 2～ 5A主动或被动）。 电池的安全 当监测到系统 的电池（含单体、组、簇） 状态参数出现异常时系统自 动报警或快速启动保护装置 保护电池系统并将数据上传 。 数据的通信 系统内电池的 各类参数，通过一定的 规约 ，快速的传递到系统内或系 统外的各级监控系统（电池 数据通过 Gprs传递到云平 台及客户端）微信客户端。 状态管理 均衡 管理 安全 管理 通信 管理 电池系统分析 1单体信息分析 电压最大最小，温度最高最低， SOC最 大最小， SOH最大最小； 2电池组信息分析 已充电量、可充电量、可放电量、累 计充电电量、累计放电电量； 3异常分析 电压过高（过充）过低（过放）、温度过高 过低、电流过大、 内阻过大 、绝缘异常（ R过低）、 SOC 异常、 SOH异常、 单位时间温升过高、单位时间压差过 大 ； 4系统异常 掉线、 螺丝松、短板电池、漏液电池、 内部 通信断等。 产品及技术介绍 关键技术 1-----SOC策略 2初始诊断法； 初始过程中需要对各单体电池进行预估 ， 不同状态下制定不同 的 SOC诊断算法 ； 1安时积分法； 通过安时积分法计算锂电池能量的累积，并在一定条件下利用 开路电压法对其进行修正 ； 产品及技术介绍 关键技术 1-----SOC框图 3.2 管理系统的容量诊断技术  SOC原理框图 开 路 状 态 下 充 电 状 态 下 安 时 积 分 法 放 电 状 态 下自 适 应 特 征 修 正 区 域 性 修 正 开 路 电 压 修 正 产品及技术介绍 关键技术 2-----SOH 锂 电 池 试 验 数 据 特 征 参 数 提 取 方 式 （ 开 路 电 压 、 内 阻 、 充 放 电 曲 线 、 模 块 温 度 、 生 产 日 期 、 总 充 电 容 量 、 总 放 电 容 量 等 数 据 的 特 征 ） 寻 找 关 联 分 析 方 式 输 出 电 池 的 健 康 状 态 ， 并 将 各 个 特 征 数 据 输 入 到 专 家 库 合 适 不 合 适  电池 SOH诊断核心思想 BMS采集的数据主要有几种温度、电压、电流等。通过对锂电池电压、温度、电流等实时数 据进行关联分析同时考虑电池组的总充电容量、总放电容量、使用时间、循环次数等因素，可以 实现锂电池健康状态的评估；同时也可以通过核对性充放电过程对电池健康状态进行修正。  电池电池 SOH原理框图 产品及技术介绍 关键技术 3--主动均衡（ 2～ 5A） 基于电压和容量相结合的均衡策略 策略一 基于单体 SOC、 SOH的准确预估进行均 衡判断 策略二 结合 电压与容量 SOC的 相结合 的 均衡策略 不同的均衡核心差异 1、均衡策略差异很大； 2、均衡的 DC/DC效率差异很大； 3、均衡对象的准确判断； 4、均衡的开始和停止； 5、均衡的检测和反馈； 科工电子的就地监控平台（含调度） 2.储能电站运维及数据管理平台 产品及技术介绍 -----BMS产品 1电池管理系统 BMS系列  单体电池管理模块 32/12xx系列 BMU-L3212/BMU-L3224/BMU-L3216/BMU- P1226/P1228  单体电池管理模块 37/12xx系列 BMU-L3712-5/2/BMU-L3716/BD/BMU- L3720/BMU-L3730/BMU-L3224B/BMU-P0248  超级电容管理 CMU5606  蓄电池组 /簇管理单元 BCMU  储能电池管理总控系统 BAMS（双核、 Linux OS/TFT触摸屏，支持 RS485/CAN/RJ45）  家庭储能系统 BMU-P3716BD、 BMU-P3724BD 2 EMS系列 /梯次利用 /电池维护及活化系统  通信用管理系统 BMU-P0224带 GPRS无线功能 /车载监护模块 DCT 带 GPSGPRS 无线功能  储能数据监控系统 EMS-DP  单电池活化修复系统 CMMS/电池组均衡系统 BPTS/电池组工况模拟系统 LBTS  IEC61850规约转换系统 产品及技术介绍 --BMS产品 BAMS BCMU BMU37XX BMU32XX/12XX 产品及技术介绍 --BMS产品 BMS产品示例 电 池组管理系统 总控 BAMS 管理整个 PCS电池 系统，负责将单台 PCS内 各组电池信息采集、计算、传输和异常报警，可以对各组电池进行 预警、报警和保护。 主要功能 1.检测整个 PCS电池单元电压、电流、温度； 2.汇总单台 PCS内所有 单体电池的 SOC/SOH/单体电压 /单体温度 ； 3.单体及电池组的各种异常进行分析和报警； 4.传输电池的各类信息到 EMS和 PCS; 5.保护电池组、均衡电池。 主要参数 供电电压 DC24V 适用电池等级 700V0～ 1200V 支持电池数量 多组 （ 18，最大扩展到 16组） 7寸 TFT触摸屏操作，功耗低到 2w6W 电压采集精度（ 0.1FS0.1RD） SOC精度 5 支持接口 CAN2.0、 RS485、 RJ45 外形尺寸 19213035mm 重量 0.5KG 产品及技术介绍 --BMS产品 BMS产品示例 电池组管理 单元 BCMU 整组电池的管理，负责将电池的整组信息采集、计算、传输和异常报警，可以对整组电池进行预警报警和 保护，检测整组电池是否异常。 主要功能 1.检测整组电池单体电压、电流、温度； 2.计算单体电池组的 SOC/SOH； 3. 电池组绝缘检测及各种异常进行分析和报警； 4.传输电池的各类信息到 BAMS; 5.保护电池组、均衡电池。 主要参数 供电电压 DC24V 适用电池等级 700V0～ 1200V 支持电池数量 一组 电压采集精度（ 0.1FS0.1RD） SOC精度 5 支持接口 CAN2.0*3、 RS485*2 温度采集精度 1℃ 温度采集范围 -25℃ 120℃ 外形尺寸 15010043mm 重量 0.6KG 产品及技术介绍 --BMS产品 BMS产品示例 单体电池管理系统 BMU-L3712-5 单体电池管理系统，负责将电池的单体信息采集、计算、传输和异常报警，可以检测单体电池是否客观损坏。 主要功能 1.检测单体电池电压、温度； 2.计算单体电池的 SOC/SOH； 3.模块具有 5A主动均衡 ，提高电池组的一致性，有效延长了电池寿命； 4.模块具有干接点输出，可现场报警或控制 ; 5.模块化设计，方便安装，且模块间相互隔离、可靠性高 ; 6.模块具有 CAN接口，实时上送数据和告警信息，达到远程监控电池组 . 主要参数 供电电压 DC24V 20 适用电池等级 3.2V0～ 5V 支持电池数量 12节 均衡方式主动均衡 均衡电流 5A 电压采集精度 0.1 SOC精度 5 支持接口 CAN*1 温度采集精度 1℃ 温度采集范围 -20℃ 85℃ 外形尺寸 23312744mm 重量 1KG 产品及技术介绍 --BMS产品 BMS产品示例 单体电池管理系统 BMU-L3716 单体锂电池管理系统，负责将电池的单体信息采集、计算、传输和异常报警，可以检测单体电池是否客观损坏。 主要功能 1.检测单体电池电压、温度； 2.计算单体电池的 SOC/SOH； 3.模块具有主被动或被动均衡两种，提高电池组的一致性，有效延长电池寿命； 4.模块具有 DO/DI接口，可实现现场控制、反馈及报警 ; 5.模块具有 CAN和 RS485通讯接口，实时上送数据和告警信息，远程监控电池组 ; 6.模块具有 CAN接口，实时上送数据和告警信息，达到远程监控电池组 . 主要参数 供电电压 DC24V 20 适用电池等级 3.2V0～ 5V 支持电池数量 16节 均衡方式主动均衡 均衡电流 2A 电压采集精度 0.1 SOC精度 5 支持接口 CAN*1 温度采集精度 1℃ 温度采集范围 -20℃ 85℃ 外形尺寸 23312544mm 重量 1KG 产品及技术介绍 --BMS产品 BMS产品示例 单体电池管理系统 BMU-L3720 单体锂电池管理系统，负责将电池的单体信息采集、计算、传输和异常报警，可以检测单体电池是否客观损坏。 主要功能 1.检测单体电池电压、温度； 2.计算单体电池的 SOC/SOH； 3.模块具有被动或主动均衡，提高电池组的一致性，有效延长电池寿命； 4.模块具有干接点输出，可现场报警或控制 ; 5.模块具有 CAN通讯接口，实时上送数据和告警信息，达到远程监控电池组 ; 6.模块化设计，方便安装、使用及维护，且模块间相互隔离、可靠性高 . 主要参数 供电电压 DC24V 20 适用电池等级 3.2V0～ 5V 支持电池数量 15节 均衡方式主动均衡 均衡电流 2A 电压采集精度 0.1 SOC精度 5 支持接口 CAN*1 温度采集精度 1℃ 温度采集范围 -20℃ 85℃ 外形尺寸 26012744mm 重量 1KG 产品及技术介绍 --BMS产品 BMS产品示例 单体电池管理系统 BMU-L3730 单体锂电池管理系统，负责将电池的单体信息采集、计算、传输和异常报警，可以检测单体电池是否客观损坏。 主要功能 1.检测单体电池电压、温度； 2.计算单体电池的 SOC/SOH； 3.模块具有被动或主动均衡，提高电池组的一致性，有效延长电池寿命； 4.模块具有干接点输出，可现场报警或控制 ; 5.模块具有 CAN通讯接口，实时上送数据和告警信息，达到远程监控电池组 ; 6.模块化设计，方便安装、使用及维护，且模块间相互隔离、可靠性高 . 主要参数 供电电压 DC24V 20 适用电池等级 3.2V0～ 5V 支持电池数量 30节 均衡方式主动均衡 均衡电流 2A 1A 电压采集精度 0.1 SOC精度 5 支持接口 CAN*1 温度采集精度 1℃ 温度采集范围 -20℃ 85℃ 外形尺寸 31012744mm 重量 1KG 产品及技术介绍 --BMS产品 BMS产品示例 单体电池管理系统 BMU_P1228（铅碳） 单体铅酸电池管理系统，负责将电池的单体信息采集、计算、传输和异常报警，可以检测单体电池是否客观损坏。 主要功能 1.检测单体电池电压、温度； 2.计算单体电池的 SOC/SOH； 3.模块具有均衡，提高电池组的一致性，有效延长了电池寿命； 4.模块具有干接点输出，可现场报警或控制 ; 5.模块具有 CAN和 RS485通讯接口，实时上送数据和告警信息，远程监控电池组； 6.模块化设计，方便安装、使用及维护，且模块间相互隔离、可靠性高。 主要参数 供电电压 DC24V 20 适用电池等级 2V、 6V、 12V0～ 18V 支持电池数量 28节 均衡方式主动无损均衡 均衡电流 2A 电压采集精度 0.1 SOC精度 6 支持接口 CAN2.0、 RS485 温度采集精度 1℃ 温度采集范围 -20℃ 85℃ 外形尺寸 34012044mm 重量 1.5KG 产品及技术介绍 --BMS产品 BMS产品示例 单体电池管理系统 BMU_P0248 单体铅酸电池管理系统，负责将电池的单体信息采集、计算、传输和异常报警，可以检测单体电池是否客观损坏。 主要功能 1.检测单体电池电压、温度； 2.计算单体电池的 SOC/SOH； 3.模块具有干接点输出，可现场报警或控制； 4.模块具有 CAN和 RS485通讯接口，实时上送数据和告警信息，远程监控电池组 ; 5.模块化设计，方便安装、使用及维护，且模块间相互隔离、可靠性高。 主要参数 供电电压 DC24V 20 适用电池等级 2V、 6V、 12V0～ 18V 支持电池数量 48节 电压采集精度 0.1 SOC精度 5 支持接口 CAN2.0 温度采集精度 1℃ 温度采集范围 -40℃ 105℃ 外形尺寸 26012645mm 重量 1KG 产品及技术介绍 --电池均衡维护产品 产品示例 电池箱均衡维护系统 BPTS-30/5 主要功能 1.包含 BMS模块所有功能、可检测 BMS各项功能、自带 30个独立均衡模块、 10寸 TFT触摸屏系统、四核 CPU 处理器； 2.共有 30个通道，可同时对 30节串联电池组进行快速均衡和控制； 3.均衡电流 5A或 10A可选，采集精度高达 0.1，采用电压和容量相结合的策略进行均衡； 4.装置与大容量电池堆健康状态监测与评价系统之间数据可以互通和实时更新 ; 5.支持手动和自动两种均衡方式 ; 6.智能热管理 ,均衡过程中温度异常时自动暂停均衡并界面提示，温度阈值可设 ; 7. 数据分析功能可生成电池组电压曲线图、电流曲线图、单体电压柱状图、特性比较图、单体电池容量曲 线图、 容量分析表等，并以 EXCEL表格形式导出。 主要参数 支持电池检测数量 30节 均衡方式主动无损均衡 均衡电流 5A 或 10A 组端电压采集精度 ≤100mV 均衡电压 ≤1 支持接口 USB 温度采集精度 1℃ 工作温度范围 -10℃ 55℃ 外形尺寸 65035010150mm 重量 40KG 产品及技术介绍 --电池均衡维护产品 产品示例 电池箱维护系统 LJTH-3.2/100 主要功能 1.采用双核 CPU，带 5寸 TFT触摸屏； 2.支持外部 SD卡存储方式； 3.具有过压、过流、过热等保护功能； 4.放电功能在蓄电池处于离线状态下利用智能假负载进行恒流核对放电 ; 5.充电功能在蓄电池处于在线浮充或离线状态下，可对蓄电池进行自动充电 ; 6.内阻快测功能 选配 在电池组脱离系统后放电，只需 1～ 2分钟便可测出电池的评估容量、内阻等 ; 7.配备上位机操作软件，软件的数据管理功能强大，界面友好，提供数据管理、打印、分析、报表统 计、 自动生成测试报告等功能。 主要参数 电压测试范围 3.2V 充放电电流工作精度 0.1A 电流测试精度 1 显示方式高亮度大屏幕 LCD 电压测试精度 0.5 工作电压 AC22015 储藏温度范围 -20℃ 70℃ 重量 11KG