時間:2023-07-11 15:52:50來源:OFweek儲能網
電化學儲能系統主要由電池組、電池管理系統( BMS)、能量管理系統(EMS)、儲能逆變器(PCS)以及其他電氣設備構成。
BMS是其中的核心組件之一,主要用于智能化管理及維護各電池單元,實時監測電池SOC、SOH 等運行狀態,防止電池本體或系統出現安全風險,助力儲能電池的安全、高效使用。
BMS種類眾多,儲能BMS原本在BMS眾多分支中不甚顯眼,近年隨著儲能行業高速發展,市場地位也得到了極大提升。
儲能BMS行業為知識與技術密集型行業,涉及電池管理技術、自動控制技術、電力電子技術和通信技術等多個技術領域,需要大量專業知識和經驗沉淀,具備較高的技術壁壘,其中軟件算法以及軟硬件結合系核心競爭要素。
正因如此,成熟的儲能BMS產品的結構異常復雜。
以華為組串式儲能系統配備的智能BMS為例,該BMS系統分級明顯,采用四級結構,從下往上分別是模組級BMU、電池簇級BCU、系統級CMU和子陣級SACU,四級結構層層遞進,實現對電池系統的監測、保護和智能化管理。
電池儲能系統因為本身設計、結構影響,具有電池數量多、系統復雜、運行環境惡劣、對BMS的抗干擾性能要求高的特點。
從結構來看,儲能系統由多個電池簇聯合組成,每個電池簇由多個電池包集成,電池包則由多個電芯通過串并聯集成。
儲能BMS根據儲能系統的結構,針對電芯、電池包、電池簇、整個電池系統四級結構,形成了專職分工不同,上下級統轄明顯的功能系統。
最低層是功能最為精細的BMU(電池包監控單元)。BMU是BMS公司的底層打工人,負責實時監測、采集電池的運行信息,如溫度、電壓、電流、SOC、SOH等,在監測到異常信息時,通過電池包優化器控制電池包切出,實現儲能系統的安全運行。
第三層是BCU(電池簇管理單元)。BCU是BMS公司的中層領導,自己做事也管事。管理電池包集成的單個電池簇,指揮BMU收集電池簇內所有電池包信息,自己采集電池簇的電壓、電流,實現對充放電過程中的電池簇異常進行報警和保護。
因為BCU是BMU的上級,它還可以直接指揮BMU,下達控制指令,進行電池簇內電池包均衡SOC控制,獨立切出電池包,實現精確控制,一包一優化。
第二層是CMU(儲能系統管理單元)。CMU是BMS公司的高管,統籌管理是本職。它下轄BMU和BCU,管理多個電池簇組成的儲能系統,對BMU和BCU上傳的數據進行分析計算、報警處理及記錄儲存,同時還負責電池簇間的均衡管理,以及SOC、SOH(電池健康狀態)管理等。
同時,CMU還負責采集儲能系統環境監測系統信息,如消防系統、溫控系統、溫濕度傳感器水浸傳感器等,然后制定合理的溫控策略,提升電池溫度一致性,實現儲能系統全方位的消防預警、保護與聯動,提供高可靠的消防安全保證,做到對安全問題的有效防范、早發現、有效隔離和保護。
最頂層是SACU(智能子陣控制器)。SACU是BMS公司的董事長,負責協調整個BMS公司的三級保護,部分管理PCS公司,充分考慮儲能系統內保護單元動作時序、動作延時及局部故障保護失效的可能性,設計保護的分級動作和聯動機制。此外,SACU和EMS直接聯系,接受電網調度指令后傳達給PCS和CMU,滿足電網調度需求。
未來,儲能BMS可能會往以下幾個方向發展。
第一,弱化甚至去除儲能BMS均衡功能。集中式多并聯的儲能系統里,BMS的主動均衡技術能均衡的電流較小,有效利用率不高;被動均衡的能力太弱又耗能,對成本、和故障點的降低有弊無利。
第二,將BMS主動均衡電路變更為電池簇級別的直流升壓電路,措施方面,需要增加DCDC 變換器,結果上成本會有所上升,但是儲能系統的有效利用率和安全性都會得到提升。
第三,儲能BMS架構改革,采用組串式或模塊化的儲能技術,將單個電池簇與組串式或單個模塊的儲能變流器連接使用,此種方案下,BMS只需要兩層架構,一簇一管理,節省成本的同時還能提高工作效率。
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