中國儲能網訊：11月9-10日，由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會主辦的首屆中國新型儲能產業(yè)高質量發(fā)展大會暨全國虛擬電廠及需求側響應高層研討會在山東濟南喜來登召開。
大會聚焦新型儲能可持續(xù)高質量發(fā)展，針對儲能產業(yè)面臨的機遇與挑戰(zhàn)等重點、熱點、難點問題展開充分探討，分享可持續(xù)政策機制、資本市場、新型儲能系統(tǒng)集成技術、供應鏈體系、商業(yè)模式、示范項目應用案例、新產品以及解決方案的普及和深化應用。
來自電網企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機構等不同領域的150家產業(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備股份有限公司市場經理邸金生分享主題報告《構建儲能安全與價值提升的儲能BMS+數(shù)據(jù)服務體系》。以下是發(fā)言主要內容：
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)服務體系以及高特電子的介紹。
眾所周知，儲能的終極目標是低成本、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，免維護等等，這些都是儲能發(fā)展到今天理想的預期目標，但事實能否實現(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，無法改變簇內單體的一致性，本質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維成本無法預測的風險。BMS對投資收益，對運維支撐的作用非常巨大，未來儲能電站的運維南都包括支撐技術都來自于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，也并不能及時的預防和控制風險?；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負責決策，PCS負責執(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，從多維度進行數(shù)據(jù)的實時同步采集，保護，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，包括實時檢測電池單體的溫度，狀態(tài)診斷，控制保護，數(shù)據(jù)管理等等。這些基礎功能已經不能滿足未來儲能系統(tǒng)高效運行的需要，現(xiàn)在大家最關心的就是儲能的底線和紅線，也就是安全。
上個月，國內和國外也曝出了多起的由于儲能電站，磷酸鐵鋰電池火災事件，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重滯后的，有可能內部的熱失控已經非常厲害，但是因為表面檢測有一定的滯后性，所發(fā)無法及時的反映內部的熱失控。當內部表現(xiàn)出來的時候，電池可能是不可逆的熱失控狀態(tài)。BMS當仁不讓的承擔起電池安全狀態(tài)，實時評估的功能。高特目前研發(fā)的BMS產品，已經具備了非常強的算力，軟件上采用了人工智能邊緣計算的算法，具備了實現(xiàn)電池安全狀態(tài)，實時診斷的安全預警的快速診斷能力。隨著儲能產業(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警，線上診斷，智慧運維，以及運維策略智能化的BMS+的服務體系，這也是儲能發(fā)展的重要方向和技術支撐。
什么是BMS數(shù)據(jù)服務體系？從BMS數(shù)據(jù)感知，到BMS本地的數(shù)據(jù)挖掘和診斷服務，到站端運維平臺的搭建，通過端邊協(xié)同進一步提高診斷能力，以及在站端提供一些運維策略，到最后提供線下服務，構成一個全生命周期的完整的數(shù)據(jù)服務體系，來保證儲能系統(tǒng)全生命周期內高效運行。在整個的循環(huán)里面，BMS是基礎，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的能力。第二，獲取數(shù)據(jù)以后，經過本地的邊緣計算和數(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)運行水平。
基于國內目前儲能行業(yè)的發(fā)展，大型儲能系統(tǒng)一般為三級架構BMS，最下面一層叫BMU，對應每一個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，高特的三層架構的亮點，首先最下面的BMU支持12到64串模組全覆蓋，各種各樣的PACK都可以有對應的BMU去適配，支持高效、雙項主動均衡模塊，也支持被動均衡和主動均衡PIN T0 PIN兼容。因為現(xiàn)在有很多項目的初始層投資成本非常的嚴格，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可能需要10秒甚至更長的時間，為儲能的高速通訊，以及應用調頻場景下的速度是無法滿足的，所以高特也是行業(yè)內第一家采用網口通訊，因為網口和第三級通訊，不管是十個電子簇還是更多的簇，都可以實現(xiàn)百毫秒級的數(shù)據(jù)的刷新。高特是全新設計的一個硬件裝機，支持4G內存，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，支持所有三級架構模塊的遠程一鍵升級，目前這個主機也配備了接口。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現(xiàn)數(shù)據(jù)的接入，最重要是實現(xiàn)了大數(shù)據(jù)邊緣計算的能力，具備實時的電池安全診斷，還有一個非常重要的功能，這個設備采用微服務架構，很便于客戶做二次服務開發(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主機基礎上開發(fā)了一體化集控單元。設備具有多設備集成接入能力。支持用戶側單機，多機并聯(lián)調頻場景。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)這種應用場景下，可以替代原來的通信管理機，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)架構完全減化。這是一體化集控單元的功能，支持邊緣計算，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。
集控單位的產品特點，具備強大的運算能力，集成控制，主動安全，智慧運維和高兼容性等特點，有效的解決儲能系統(tǒng)，配置繁瑣，功能復雜的難題。同時，集控單元也支持削峰填谷，需求響應等策略，這是集控單元展示的頁面。能量管理策略及參數(shù)的設置功能。同時具備健康、安全、狀態(tài)的實時診斷等等。電池健康狀態(tài)診斷功能，通過多維度實時和歷史數(shù)據(jù)的分析，實現(xiàn)對單體和電池健康狀態(tài)性能趨勢的預測分析，并推送優(yōu)化的策略。系統(tǒng)安全狀態(tài)診斷，通過溫度內阻，結合電壓電流，進行實時的預測，實時反映單體電池儲能系統(tǒng)的系統(tǒng)狀態(tài)。電壓內阻等參數(shù)的集散性，推送必要的運維策略，降低運維成本，提高運維水平。實現(xiàn)儲能系統(tǒng)經濟性和全生命周期的收益的分析，提高經濟性收益的能力。
這是集控單元界面的展示，包括電池健康，安全診斷，運維策略推送等等。
另外，今年在建、投運、新建或者規(guī)劃的儲能項目，已經超過了30GW時，儲能電站面臨的最大問題是儲能電池熱失控的風險以及運維的難度。針對目前大量的儲能電站投運面臨著效率低，成本高，風險大這些運維難題，我們開發(fā)了基于微服務架構的全新的智慧運維平臺。平臺具備實時監(jiān)控，秒級響應，對于電池的數(shù)據(jù)實現(xiàn)秒級的刷新和實時的監(jiān)控，展示的是電池每一個堆，在充電，在放電，待機等等的狀態(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)都可以進行集中展示在大屏上，便于操作和管理，大幅的減少運維和工作量。
第三，智慧運維的功能支持功率，電池衰竭，一次性指標等一鍵巡檢，進行實時的分析和診斷。智慧運維推送，線上的運維策略及線下的檢修，有效地提升運維效率。
同時，系統(tǒng)是基于WEB的集中管理模式，開放性非常的強。軟件地這種開發(fā)和維護擴展都非常的簡單，也支持APP隨時隨地的查詢。
從效益分析上來講，智慧運維和傳統(tǒng)運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目，每年人員到設備的運維成本，一年需要250萬來計算。從運維成本到人員數(shù)量都可以下降超過70%以上，有效的提升了系統(tǒng)運維的效率，目前已經有多個示范性的儲能電站的項目，已經在配備智慧運維平臺。
另外，高特單體對單體的雙向主動均衡技術，在行業(yè)內處于領先的地位，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簇內有落后的電芯，可以快速找到簇內容量比較足的電芯，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，補充到落后的電芯，可以理解為好的電芯抽了一部分能量，補到落后的電池當中去，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，主動均衡技術一定是一個必選項，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，要有先進的拓撲，第二要有智能策略。目前我們高特的策略是基于電芯SOC、SOE，電壓多種權重的差異的均衡，拓撲也是目前最先進的雙向的DCDC，另外還要有高效的保護邏輯。
這是一個實際項目的數(shù)據(jù)，這個項目目前運行了四年，最上面的黃色曲線是一條理論的曲線。下面的綠色是實際的衰減曲線，根據(jù)運行曲線去推測，最終可能運行到八年到九年的時間，容量會低于80%，中間的藍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，電池的實際曲線通過實際數(shù)據(jù)測算，可以達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的關鍵技術，目前網上有很多的理論算法，缺點是不能適應電池長期運行的變化，適應能力比較差。高特的做法是開發(fā)了一套全新的算法使用了神經網絡及自學習的算法，右下角圖里大家看到兩條曲線，中間我們人為的對電池數(shù)據(jù)進行了篡改，這個模型能快速的發(fā)現(xiàn)問題進行收斂。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)的學習，診斷技術，主動均衡技術，都屬于行業(yè)內的領先地位，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)植入到電芯內部的傳感器技術和產品，也在開展儲能系統(tǒng)的挖掘和服務體系的研究和應用。
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)績已經超過了8.5GWh，到年底預計會超過10個GWh，高特作為儲能BMS的先行者，我們將繼續(xù)的為儲能的高質量發(fā)展，貢獻我們自己的力量。我們的發(fā)展戰(zhàn)略專注于儲能領域，深耕從BMS核心芯片，BMS產品到BMS+數(shù)據(jù)服務的完整產業(yè)鏈，打造基于BMS+的技術生態(tài)，努力的成為儲能電池安全以及價值提升的數(shù)據(jù)供應商。
