在储能设备中,BMS扮演着什么角色

发表时间:2023-10-27 13:27

在储能系统中,电池组将状态信息反馈给电池管理系统BMS,BMS将其共享给能源管理系统EMS和储能变流器PCS;EMS根据优化及调度决策将控制信息下发至PCS与BMS,控制单体电池/电池组完成充放电等。

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▶电池管理系统BMS担任感知角色,主要负责电池的监测、评估、保护以及均衡等;

▶能量管理系统EMS:担任决策角色,主要负责数据采集、网络监控和能量调度等;

▶储能变流器PCS:担任执行角色,主要功能为控制储能电池组的充电和放电过程,进行交直流的变换。

从以上信息我们大致了解到“3S”在储能系统中分别扮演的角色,接下来将就储能系统重的电池管理系统(BMS)展开讲解:

• BMS担任储能系统中的感知角色,主要功能是监控电池储能单元内各电池运行状态,保障储能单元安全运行。

• BMS对电池的基本参数进行测量,包括电压、电流、温度等,防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命。

• BMS需要计算分析电池的SOC(电池剩余容量)和SOH(电池健康状态),并及时上报异常信息。



BMS的分层感知框架


BMS系统大多都是三层架构,硬件主要分成从控单元和总控单元。

1.底层:从控BMU,为单体电池管理层。由电池监控芯片及其附属电路构成,负责采集单体电池的各类信息,计算分析电池的SOC(电池剩余容量)和SOH(电池健康状态),实现对单体电池的主动均衡,并将单体异常信息上传给主控。

2.中间层:主控BCU,为电池组管理层。收集BMU 上传的各种单体电池信息,采集电池组信息,计算分析电池组的SOC和SOH。

3.上层:总控,为电池簇管理层。负责系统内部的整体协调以及与EMS、PCS的外部信息交互,根据外部请求控制整个BMS系统的运行过程。


BMS的技术要求


储能BMS比汽车动力电池的BMS更复杂,要求更高。

1.管理电池容量量级相差大。储能BMS管理的电源达到了MWh级别,串并联电池数量极 大。

2.储能BMS有更严格的并网要求。储能EMS需要与电网连接,对谐波、频率等有更高要求。而动力电池BMS一端与电池相连,另一端与整车的控制及电子系统相连接,技术要求相对更低。

BMS需具备的技术要求:

强电池均衡管理能力保证电池性能一致性:由于储能系统深度充放电、长循环寿命要求的特性,对电池性能提出了很高的一致性要求为了保证电池组内单体电池性能的一致性,要求储能BMS具有很强的电池均衡管理能力,所以储能系统一般要求采用主动均衡技术。

可靠性强、容错能力高储能系统对安全性、可靠性、长寿命的要求极高,对BMS也要求有很高的可靠性、系统容错能力。

具备电池簇并联控制功能须具备电池簇并联控制功能,防止环流的发生:同时也有单簇维护的需求。

强抗干扰能力、数据处理能力、响应速度、数据存储能力:BMS面临高电压、大功率、干扰严重、控制复杂的特点,在产品设计方面、抗干扰能力、数据处理能力、响应速度、数据存储等方面提出了极高的要求。

更高精度的SOC等指标:电网侧或新能源侧储能系统,BMS具备双网或多网冗余功能,在调频应用场景,SOC等指标直接参与调度决策,需要高精度SOC指标的保证。

快速响应能力:BMS须具有复杂协议的处理能力和响应速度,具备更多辅助设备的接入的能力,具备更多DI/DO联动接口功能。


BMS的现状



BMS的发展方向


由基本功能向高级功能发展

BMS是储能系统安全、长寿命、低成本的重要保障。

单位电池的非一致性容易带来木桶效应,造成实际充放电深度和循环寿命减少,带来直接经 济损失:同时容易导致电池系统安全性能的下降,直接影响运行安全。

目前BMS功能已经由监测、通讯、保护、显示、存储等基本功能向电池系统安全诊断和长寿命运维、系统经济性指标诊断等高级功能发展。

从技术上看,主动均衡技术将成为标准,大数据、人工智能等技术被应用到电池状态算法中;未来低端BMS供 应 商的生存空间将越来越小。

智慧运维、高级功能等是未来各厂 商之间产生差异化竞争的核心要点。

深度结合大数据管理与云边协同

BMS设备是构建云边结合的储能系统大数据平台与深度挖掘分析功能的重要组成部分。

• 边:以BMS为基础发展云边协同,充分发挥BMS的数据汇聚能力,在站级设备端实现电池系统实时数据的采集、分析、状态诊断和评估,实现数据的清洗和预加工;

• 云:云端基于更多站端的数据,实现多维度时空数据挖掘、提炼、精加工,实现更详细、更全 面的电池运行状态、安全状态、储能系统可靠性的评估,动态优化BMS运行策略及算法模型并下设至设备端,达到Z佳安全和经济性的运维模式,实现智慧运维,并为能源汇聚/分配/交 易提供数据支撑,为储能系统的价值实现提供保障。


源:储能IT、网络等

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