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1、电化学储能用户侧BMS应用方案探讨主讲人:邵磊2023.05目 录储能的发展03关键技术02用户侧储能方案04公司简介01储能的发展011.1 实现3060双碳目标的挑战巨大实现双碳战略关键:重点构建新型电力系统煤电主体 新能源为主体 单项传输 源网荷储互动 封闭市场 市场机制开放 低效原始 科技创新升级 储能是构建新型电力系统的必备组成,用户侧储能是资本活跃度最高的部分!1.2 储能市场预测2018-2030 年全球各国累计储能部署2030年前快速增长-60年前稳步增长用户侧储能方案022.1 户用储能的应用 根据家庭储能产品的带电量、电压等级、耦合方式等,可以将其划分成:小型电池系统、低压
2、模块化电池系统、高压模块化电池系统、交流耦合电池系统、离网电池系统和多合一太阳能电池系统等几大类,产品的带电量从 5-500kwh 不等,用户可以根据家庭用电需求选择合适的产品。从技术上来看目前主要有三种机型:分体机、堆叠式、一体机。与其他场景的锂电池储能系统本质上差别不大,户用储能系统由电芯(Cell)、电池管理系统(BMS)、储能双向变流器(PCS)、光伏阵列(PV Array)、其它支撑系统(如热管理)等构成。2.2 户用储能-高压串联BMS方案优势 均衡特性 扩展特性 系统具备单体电芯及PACK级均衡管理,保障系统电芯一致性;系统支持灵活堆叠与并簇使用,满足用户储能容量需求;高度集成
3、智能保护 系统支持一体化高压电源板应用,提高装配效率、降低系统成本;高精度电池信息采集,结合智能化算法和故障管理,保障系统安全运行;用户体验 互联互通 支持4.3寸HMI或LED指示灯显示,高可视化提高用户体验;具备CAN/RS485/LAN通讯,支持扩展WIFI蓝牙,实现互联保障运维;产品方案拓扑系统应用拓扑2.3 户用储能-高压智能BMS系统应用拓扑产品方案框图方案优势 产品特性集成BMS+双向DCDC,可将48VDC转换为高压直流输出,匹配不同厂家逆变器应用充电特性与PCS无通信时,支持充电均流,且充电功率可跟随PCS的输出功率变化而变化警告保护支持过压、欠压、过流、短路、高低温、电芯故
4、障等异常保护放电特性支持恒压放电,放电均流,放电电压可设,实现充/放电无缝切换并联扩功率最大可支持32组电池并联,峰值效率高达98.5%易于维护支持多方式激活、强制下电功能、具备维护模式、自动排列地址与物理位置对应2.4 户用储能-低压并联BMSBEES系统应用拓扑产品方案框图方案优势 远程监控基于万物互联的能源大脑,提升储能系统就地监控和远程运维能力高集成性同类方案在通信备电市场拥有超百万套成熟应用经验协议库丰富对接多款主流基站电源和国际电信运营商动环监控,协议库丰富扩展功能丰富预留LCD,蓝牙WIFI,LED定制,加热膜,二次保护脱扣器,消防检测,陀螺仪防盗安全可靠符合多种功能安全认证标准
5、需求,完成UL,IEC相关认证场景适配智能控制策略,完美适配逆变器匹配的家庭储能应用2.5 户用储能-低压智能BMS系统应用拓扑产品方案拓扑方案优势 产品特性集成BMS+双向DCDC,实现锂电充电放电智能管理,支持铅酸和锂电混搭使用,升压充电智能化设计具备蓝牙APP、无线4G通信、并机在线升级、陀螺仪防盗等扩展功能接口多运行模式具有自管理恒压放电、电源管理恒压放电、电池特性放电及削峰填谷四种模式放电特性支持恒压放电,放电均流,放电电压可设,实现拉远供电,充/放电无缝切换并联扩功率最大可支持32组电池并联,峰值效率高达98.5%易于维护支持多方式激活、强制下电功能、具备维护模式、自动排列地址与物
6、理位置对应2.6 户用储能BMS应用方案对比序号评价指标高压串联BMS高压智能BMS低压并联BMS低压智能BMS1度电经济性(20KWh)初装成本最低初装成本最高初装成本略高初装成本较高2可用率略低,木桶效应,DOD保护最高,单个模组不影响整体运行,升压至HV,独立充放较高,单个模组不影响整体运行,线束损耗大最低,单个模组不影响整体运行,稳压/线束损耗3能量效率最高,高压直接逆变较高,升压后再逆变略低,母线电流大热损耗,低压逆变损耗最低,母线电流大热损耗,低压逆变损耗,DCDC损耗4扩容应用要求最高,电芯的新旧,容量一致性要求要求低,DCDC独立充放要求较高,电芯的新旧要求低,DCDC独立充放
7、,原始铅酸、旧模组混用5运维费率较高,随着电芯一致性稳定降低,单体和模组均衡降低较低较低较低 根据电池包的电压高低,可以分为高压电池和低压电池,行业呈现向高压电池转换的趋势,主要目的是提高效率、简化系统设计,但同时对电芯一致性和 BMS 管理能力要求更高。高压电池通常电池包电压在 48V 以上,可以通过多个电芯串联实现电池包层面的高压。效率方面,使用相同容量的电池,高压储能系统的电池电流较小,对系统的干扰较小,高压储能系统的效率更高;系统设计方面,高压混合逆变器的电路拓扑结构更简单,尺寸更小,重量更轻,更可靠。但是高压电池是多个电芯串并联而成,电压越高,串联的电池越多,对电芯的一致性要求越高,
8、同时需要配合高效的 BMS 管理系统,否则容易出现故障。2.7 微网储能虚拟电厂解决方案解决方案:建立虚拟电厂中心平台,可实现大容量的无线智能网关远程接入 集中一个区域内的户储/工商储/基站资源,可地级、市级甚至省级 每个基站扩容一到多套智能锂电电池,或是将原来铅酸电池改造为智能电池 这些智能电池受站内无线智能网关监控和管理 无线智能网关上报信息至远程虚拟电厂中心平台,接受中心平台下发的控制策略 智能电池接受无线智能网关控制策略,实现需求响应、削峰填谷、基站备电等各种应用社会价值:区域户储微网,广东宏基站数量超25万座,平均每个基站提供20KW调节能力,总调节能力500万KW 预计深圳虚拟电厂
9、总调节能力可达100万KW 随着5G微站建站数量的增多,基站虚拟电厂调节能力会进一步提升 按深圳用电负荷2000万KW计算,深圳基站虚拟电厂调节能力可达5%-10%新扩容的及经改造后的智能电池既可由虚拟电厂调度实现需求响应和削峰填谷应用,又可实现基站备电,多重用途使得该模式既具社会价值又具经济价值2.8 工商业储能的应用l十四五规划明确指出,我国会把“碳达峰”、“碳中和”作为污染防治攻坚战的重要目标。如何通过组件发电、工业废水发热、自动化线体省电、储能系统储电,成为了社会普遍关注的重点。l一方面工商业业主可以通过自投光伏、储能系统,实现工厂内的自发自用,并且快速达到投资回收期限。另一方面也可以
10、通过购买绿电的方式,实现用电的绿色化、零碳化。市场对于工商业储能的需求并不在少数。虽然之前工商业储能的经济性不强,但随着各地纷纷出台利好政策以及强制配储的要求,浙江、山东等地的工商业储能项目的利润逐渐可观。如何合理设计储能系统,满足业主需求,成了各厂家关注的重点。2.9 工商业储能-HV BMS 方案优势 完善梯次保护二级或三级架构,实现多簇灵活配置;精准环流控制策略+支持5级故障处理,确保系统长时间稳定运行;完备的热管理控制策略,保障系统在最佳状态下运行;支持SOC自动修正,全生命周期数据记录;支持无线4GLANCAN RS485通信,扩展性强;数据可视化平台,大数据分析与报表统计;BAU+
11、EMS集成中满足工商储需量管理,峰谷套利、配电及变压器扩容、光储充电站配套使用;系统应用拓扑产品方案框图2.10 工商业储能-HV IPE-BMS系统应用拓扑 面对行业内的困难与挑战,储能技术的创新是关键突破口。此方案采用BMS+DCDC技术,将储能系统的能量管理精细化到电池模组级,最大化程度减小模组串联失配影响,提升整个储能系统的可用容量;其二,通过电池簇控制器,充放电过程中均衡电池簇容量,最大程度消除电池簇间并联失配,实现单簇能量管理。因此,我们提出HV IPE-BMS 方案智能BMS储能系统管理方案。专利2.11 用户侧大型储能高效率热管理:BMS可自动调整液冷机组运行状态,有效降低液冷
12、机组运行功耗,提高系统总体效率。高效温控智能软件算法:BMS具备高速数据采集及处理能力,满足百毫秒级电池堆数据采集与控制响应要求;高精度SOC/SOH算法,SOC实时修正,估算误差不超过5%;高效均衡管理算法,有效提高电池均衡效率。智能算法云边协同云边端协同计算:支持EMS云边端协同计算和动态分区控制功能,深度赔合数据挖斑、机器学习等技术,支持自适应和自学习算法,通过对储能系统运行数据进行暂能分析,自动优化系统运行策略,提高电站运营收益。远程监控智能远程监控:具备智能远程监控功能,可通过EMS云平台进行远程监控,一键启停控制、充做电参数修改,运行模式设定、OTA升级等功能,实现电站无人少人值守
13、,降低电站运维成本。实时预警实时故障预警:具有在线故障诊断和预警功能,可通过EMS云平台进行实现系统状态在线检测、故障自诊断、故障预警。事故追亿等功能,并通过短信/App自动发送通知,提师进行风险识别,自动推送运维建议,提高系统安全性。从控:56/64串堆控:BAU01A/B主控:BCU01D/02D从控:16/18串关键技术033.1 均衡技术被动均衡主动均衡u采用隔离电源,开关矩阵单体与母线间双向转换;u内部高效DCDC能量转移方式,效率高达92%。范围广簇内均衡母线,可对所有簇内所有电芯均衡电流大均衡电流达3A,均衡时间短,提升均衡质量效率高高效电路,全时均衡,簇内多电芯同时均衡提高能效
14、通过能量转移方式进行均衡,提高系统能效3.2 SOX方案n SOC性能n SOC算法流程n SOH算法流程n SOE/SOP流程l Strong robustness,Error correction capabilityl Low errorl Stable,no mutationInitial SOC error 20%SOC error 5%SOC changed only by currentl Low error SOE error 5%n SOE性能l Low errorl Tendency SOHC error 5%SOHC Downward changes n SOH性能3.3
15、 天邦达智云服务天邦达智云中心TIANPOWER.AIcloud安全服务在线升级锂电管理售后服务用户社区数据交易削峰填谷节能策略精准统计实时监控3.4 高压储能 vs 无线BMSDDA网络架构图 采用国产自主的DDA无线通信技术来替代现有的CAN/菊花链进行通传输方式,可实现快速自组网,低功耗,低时延,传输速率高,稳定性高,数据丢包率低,安全性高,双向实时数传等特点,可实时监测电池状态(电量、电流、电压、温度等),在线诊断及预警,减少传统固有的线束量,简化PACK结构,不仅节省了空间,提高了灵活性高,更降低了材料成本及运维成本。公司简介044.1 公司简介1234深圳湾实验室总部+研发中心 深
16、圳光明玉律制造中心越南同奈安福制造基地2023年开建东莞塘厦制造基地 深圳天邦达科技有限公司 成立于2007年,是专业从事储能电池管理系统BMS和储能整体解决方案,5G电源系统,新能源汽车48V系统DCDC转换器和BMS,智能锂电控制系统,动力/消费类产品的锂电池控制模组的研发、生产、销售和服务于一体的国家高新技术企业。海外高压户储和工商业BMS出货NO.16.3亿2022年第三方BMS销售额NO.18.7GWh总出货量400个行业合作伙伴“0”事故16年“0”安全事故4.1 公司简介研、产、销一体国际化生产支持十万级无尘车间2017年导入MES系统完整的质量体系/管控流程18条SMT生产线U
17、L/TUV/VDE国际认证储能全系列产品通过鉴衡认证SGS等机构为公司完成各类认证体系+国内外认证20+国家级、省级、市级专精特性小巨人行业荣誉若干参与相关标准制定10余项广东省工程可靠性实验室CNAS认证中.研发团队200+电池主动均衡电路和方法SOX相关算法发明专利积累储能系统测试系统方案.知识产权160+4.2 高压储能产品简介以BMS和DCDC为基础提供储能直流侧系统解决方案;还有16/18/24/32/64串等标准从控模块供适配!可视化云平台WIFI/4G主控模块 BCU01A/B1500V 3路高压采集霍尔/分流器信号绝缘监测簇上下电和SOX汇流柜:DC1500V配电盒 通讯交换盒UPS(备电30分钟)高压箱(HVB)DC1500V 300A内置主控板BCU01A堆控BAU01A 32簇10.1/7寸屏 支持CAN RS485 LAN口通讯从控模块 CSU08B双向主动均衡24S28T一体机模块 BMS06B42S电池采集实时监控自动均衡 智能充放电液冷方案模块 CSU10B0.2A被动均衡56S64T采集