9月7—9日，由工業(yè)和信息化部節(jié)能與綜合利用司、國家能源局能源節(jié)約和科技裝備司、浙江省能源局聯(lián)合指導(dǎo)，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)聯(lián)合232余家機(jī)構(gòu)共同支持的第十二屆中國國際儲(chǔ)能大會(huì)在杭州洲際酒店召開。本次大會(huì)由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)、中國科學(xué)院電工研究所儲(chǔ)能技術(shù)組和中國儲(chǔ)能網(wǎng)聯(lián)合承辦。
大會(huì)以"共創(chuàng)儲(chǔ)能新價(jià)值，共建市場新格局"為主題，聚焦新型儲(chǔ)能安全持續(xù)發(fā)展，針對(duì)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)等重點(diǎn)、熱點(diǎn)、難點(diǎn)問題展開充分探討，分享可持續(xù)政策機(jī)制、資本市場、新型儲(chǔ)能系統(tǒng)集成技術(shù)、供應(yīng)鏈體系、商業(yè)模式、標(biāo)準(zhǔn)、示范項(xiàng)目應(yīng)用案例、新產(chǎn)品以及解決方案的普及和深化應(yīng)用。
來自行業(yè)主管機(jī)構(gòu)、國內(nèi)外駐華機(jī)構(gòu)、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機(jī)構(gòu)等不同領(lǐng)域的913家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，3317位嘉賓參加了本屆大會(huì)，其中154家企業(yè)展示了儲(chǔ)能產(chǎn)品，可謂盛裝出席，涵蓋系統(tǒng)集成、電芯、PCS、BMS、集裝箱、消防、檢測認(rèn)證等新型儲(chǔ)能全產(chǎn)業(yè)鏈。
大會(huì)組委會(huì)邀請(qǐng)杭州高特電子設(shè)備股份有限公司總經(jīng)理徐劍虹做《儲(chǔ)能 BMS 的重要性及發(fā)展趨勢(shì)分析》主題報(bào)告。以下為發(fā)言主要內(nèi)容：
徐劍虹：在座的各位都是老朋友了，又一次見面了。。
因?yàn)槲沂歉慵夹g(shù)的，所以每次講的時(shí)候，都講了很多技術(shù)的東西，大家說可能有很多的干貨，我想今天也是給大家講一些干貨的東西。
第一，這幾年儲(chǔ)能的發(fā)展，但是這部分大家講的很多，我就翻過去了。
我們是做電池管理系統(tǒng)的，電池管理系統(tǒng)是什么呢？對(duì)于鋰電池來說，不管是做車，還是做儲(chǔ)能電站，還是做后備電源，都離不開電池管理系統(tǒng)。電池管理系統(tǒng)，簡單來說就是車輛電池的電壓、電流、溫度、計(jì)算這個(gè)電池的狀態(tài)，對(duì)這個(gè)電池進(jìn)行管理和保護(hù)。
（PPT圖示）這是我經(jīng)常講的一個(gè)圖，看似很簡單，但是很重要，為什么呢？在儲(chǔ)能系統(tǒng)當(dāng)中或者在車當(dāng)中，或者在后備電源當(dāng)中，其實(shí)電池就是一個(gè)儲(chǔ)能元件，什么叫電池？就是裝電的水池。這個(gè)電池是一個(gè)黑匣子，我們不知道里面發(fā)生了什么，我們?cè)谟盟臅r(shí)候，其實(shí)圍繞著電池所有做的事情，不管是BMS也好，或者是EMS也好，或者說PCS也好，其實(shí)都是圍繞著這個(gè)電池的使用而做的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)無非是三個(gè)要素：感知、決策、執(zhí)行，BMS就是一個(gè)感知的元件，這就是BMS的核心。
BMS擔(dān)當(dāng)?shù)氖侨蠊δ埽?br />
一個(gè)是感知，感知這個(gè)電池的狀態(tài)，這個(gè)電池到底怎么樣了？我們描述這個(gè)電池狀態(tài)用SOX描述，當(dāng)年我們還提的很早，記得在2006年的時(shí)候我們就提出來，是否有很多維度去描述這個(gè)電池的狀態(tài)？比如SOC、SOE、SOH、SOP、SOS，SOS是我們?cè)?017年提出來的，大家可能對(duì)SOC、SOH比較熟一些，SOP在車?yán)锩嬗玫谋容^多一點(diǎn)，但是在我們儲(chǔ)能系統(tǒng)當(dāng)中忽略了這個(gè)參數(shù)，但實(shí)際上在使用的時(shí)候，尤其在調(diào)頻應(yīng)用的時(shí)候，我要給電池充電跟放完接近20%—30%SOC的時(shí)候，我還要給它放電，其實(shí)就面臨SOP的問題，但大家并沒考慮太多。SOS是電池安全狀態(tài)，這個(gè)參數(shù)也非常重要，但現(xiàn)在還沒有很好地描述它。
第二個(gè)BMS的功能是管理，簡單而言就是均衡管理和熱管理。
第三個(gè)是保護(hù)，電池系統(tǒng)的異常保護(hù)。
BMS所有要做的工作，就是為了儲(chǔ)能系統(tǒng)的三個(gè)需求，即安全、可靠、經(jīng)濟(jì)。
電池管理系統(tǒng)可能大家了解很多了，比如汽車大家了解的最多，通訊電源到儲(chǔ)能，儲(chǔ)能的電池管理系統(tǒng)有別于通訊電源，有別于車，基本上分了這三大塊，儲(chǔ)能的電池管理系統(tǒng)有它的特殊性，這個(gè)特殊性就是儲(chǔ)能的運(yùn)行環(huán)境的特殊性：第一，高電壓，電池簇電壓往往高達(dá)700V，目前在做的基本上是1500V，電動(dòng)汽車就300多V，大巴也就700多V；第二，大電流，每個(gè)簇的電流可以高達(dá)100-300安培，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)可能高達(dá)1000多安培、2000安培；第三，深循環(huán)，我們要求儲(chǔ)能要有收益，它必須要有更多的充放電深度，一般要求80%，甚至有些達(dá)到了95%，而車往往沒有這樣的要求。2019年的時(shí)候上海對(duì)所有運(yùn)行的私家車做了個(gè)統(tǒng)計(jì)，平均充放電DOD深度不超過30%，所以這是非常低的，所以車沒有DOD的問題。多電芯，我們拿280電池來說，一個(gè)2.5兆瓦時(shí)的儲(chǔ)能系統(tǒng)需要有2778個(gè)電芯，我們?nèi)タ?，在一個(gè)集裝箱系統(tǒng)的儲(chǔ)能電站，一個(gè)柜機(jī)基本上3000—5000個(gè)電芯，所以里面有大量的電芯。
這樣就帶來幾個(gè)問題，對(duì)于一般的儲(chǔ)能系統(tǒng)，在有限空間內(nèi)電池組儲(chǔ)能容量往往為數(shù)兆瓦時(shí)，變換功率為數(shù)百千瓦到數(shù)兆瓦。比方說調(diào)頻的，可能2C，一個(gè)3兆瓦時(shí)的集裝箱柜可能瞬間需要有6個(gè)兆瓦的功率，需要大量電池串并聯(lián)。在一個(gè)儲(chǔ)能單元中，往往有多組電池簇并聯(lián)成電池的陣列，涉及到了多個(gè)控制單元的協(xié)調(diào)、系統(tǒng)的拓?fù)鋸?fù)雜、布線復(fù)雜。使得儲(chǔ)能系統(tǒng)具有直流側(cè)電壓高、功率大、電池?cái)?shù)量多、電磁環(huán)境惡劣、干擾嚴(yán)重、數(shù)據(jù)龐大、控制復(fù)雜的特點(diǎn)，所有這些特點(diǎn)是車所不具備的。所以為什么我們說做車的電池管理系統(tǒng)跟儲(chǔ)能電池管理系統(tǒng)有很大區(qū)別的原因，這樣就對(duì)BMS電路的原理、和布局布線設(shè)計(jì)、抗干擾EMC設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理能力、相應(yīng)速度等等提出了極高的要求。同時(shí)，也對(duì)整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的布局布線、接地設(shè)計(jì)等也提出了很高的要求。我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)在一個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)當(dāng)中，會(huì)發(fā)現(xiàn)它的信號(hào)完整性很差，環(huán)境干擾很嚴(yán)重，我們發(fā)現(xiàn)只要把它的接地或者布線還一下就好了，但是這個(gè)往往在我們的儲(chǔ)能集成設(shè)計(jì)廠家是被忽略掉的，所以就導(dǎo)致了后期運(yùn)行的安全隱患。所以需要考慮它的布局布線，需要考慮信號(hào)的相互耦合、屏蔽等等。
儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電特性，因?yàn)槲覀冊(cè)陂_車的時(shí)候，不會(huì)把這個(gè)車開到電量沒有，所以大家不會(huì)關(guān)心這個(gè)電池的一致性。但是當(dāng)電池充放電到末端的時(shí)候，這個(gè)電池的一致性就會(huì)對(duì)充放電的能量做出了限制，所以為了保證電池簇內(nèi)單體電池性能一致性，就必須要求儲(chǔ)能電池BMS具有很強(qiáng)的電池均衡管理能力。對(duì)于一個(gè)280的電池而言，1%的偏差就意味著2.8Ah，大家想象一下，電池生產(chǎn)完要篩選成組，在這個(gè)篩選過程當(dāng)中要控制到1%，其實(shí)篩選成本非常高。我記得有廠家跟我說，由于考慮到成本因素，有可能把篩選的過程進(jìn)行簡化，降低成本。但這就帶來一個(gè)問題，后期電池的離散性怎么辦？所以1%的差異2.8Ah，而被動(dòng)均衡難以起到容量差異改進(jìn)的效果。
為了保證電池的使用壽命，溫度的控制非常重要，必須細(xì)致地設(shè)計(jì)系統(tǒng)的熱管理。尤其對(duì)于調(diào)頻調(diào)峰應(yīng)用的儲(chǔ)能系統(tǒng)，由于高倍率的充放電將導(dǎo)致電池發(fā)熱嚴(yán)重，且不均勻，加快電池性能衰減，最終縮短電池使用壽命。熱管理設(shè)計(jì)包括電池模組的熱設(shè)計(jì)，系統(tǒng)散熱風(fēng)道設(shè)計(jì)，BMS熱管理控制策略等等。近兩年液冷系統(tǒng)大量應(yīng)用，很好地改善了熱管理。昨天我跟夏教授還談到了電池高倍率充放電對(duì)于電池壽命的影響。
同樣，電池溫度異常往往是電池性能劣化和熱失控的前兆，對(duì)電池溫度監(jiān)測極為重要，為避免電池異常溫度監(jiān)測盲點(diǎn)往往需要電池溫度監(jiān)測到每一個(gè)電芯的要求，這也是一個(gè)特殊的設(shè)計(jì)要求。
當(dāng)多組電池并聯(lián)使用的時(shí)候還會(huì)出現(xiàn)環(huán)流的問題，而車沒有這個(gè)問題，因?yàn)槠胀ǖ某擞密嚲椭挥幸粋€(gè)電池包，不存在環(huán)流。
由于系統(tǒng)的復(fù)雜性，多種數(shù)據(jù)的接口和大量數(shù)據(jù)的接入，要求BMS控制單元具有復(fù)雜的協(xié)議促冷能力和響應(yīng)速度，對(duì)處理器、軟件架構(gòu)、代碼質(zhì)量提出了較高的要求。如IEC61850接入?yún)f(xié)議，數(shù)據(jù)保存和故障追溯、系統(tǒng)冗余等等，也都是非常復(fù)雜的系統(tǒng)。一般要求對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行3-5年保存能力，如果滿足全生命周期的保存則至少需要具有15年以上的數(shù)據(jù)的保存能力?，F(xiàn)在儲(chǔ)能電站也發(fā)生了一些燃燒事故，我不知道大家有沒有關(guān)心過，一旦儲(chǔ)能電站燃燒了之后，很難去分析它是怎么燒起來的，為什么會(huì)燒起來的。原因就是我們沒有足夠多的數(shù)據(jù)，一旦燒完了，其實(shí)現(xiàn)場所有的數(shù)據(jù)的保存都沒有了。而傳到遠(yuǎn)程EMS上數(shù)據(jù)顆粒度太大，根本起不到對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)分析的作用，所以這也是一個(gè)要求，如何去保存數(shù)據(jù)？包括故障數(shù)據(jù)的記錄，我們?cè)陔娏ο到y(tǒng)以前講的錄波儀。
在調(diào)頻應(yīng)用中，對(duì)數(shù)據(jù)響應(yīng)速度也提出了很高的要求。目前集裝箱電池?cái)?shù)據(jù)完全上送一次大約需要10秒鐘，我不知道有沒有實(shí)際去看一下，現(xiàn)在每一簇基本上都是用碳通訊，而碳通訊一簇通訊速率基本上在1秒鐘，而從主控再送到上面的急控單元，如果有10處就意味著有10秒鐘，而調(diào)頻的應(yīng)用往往要求響應(yīng)時(shí)間小于100毫秒，這就是一個(gè)安全的隱患。
由于儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)于安全性、可靠性要求極高，所以對(duì)BMS也有較高的可靠性系統(tǒng)容錯(cuò)和功能安全的要求。
儲(chǔ)能設(shè)計(jì)的壽命一般15年，相應(yīng)對(duì)儲(chǔ)能BMS壽命也應(yīng)該要求15年，但是目前所有的BMS相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)都沒有壽命的要求，這是一個(gè)存在的問題。所以我們說，在對(duì)BMS這個(gè)產(chǎn)品提出的系統(tǒng)要求的時(shí)候，應(yīng)該有一個(gè)MTB的要求，或者定義一個(gè)年故障的要求，比如要求年故障率小于100，可能現(xiàn)在達(dá)不到，我們目前實(shí)際情況大概在200個(gè)ppm左右。
同樣，儲(chǔ)能BMS還應(yīng)該具備達(dá)到ULS-61508功能安全的要求，就是在我的一個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中，如果部分電路或者器件發(fā)生故障的時(shí)候，整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)該保證正常的運(yùn)行或者至少不能出現(xiàn)致命的故障，這是它的功能安全的本意。在車上有對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，就是ISO26262，但是在儲(chǔ)能系統(tǒng)當(dāng)中目前還沒有提出這樣的要求。
儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全問題是儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的痛點(diǎn)和難點(diǎn)，一直沒有被解決，所以電池安全狀態(tài)的分析和預(yù)警是未來BMS一項(xiàng)極為重要的要求。
我剛才大概講了一下，儲(chǔ)能系統(tǒng)的BMS針對(duì)于儲(chǔ)能的應(yīng)用場景大概所需要滿足的一些條件，我這里簡單講一下車，大家可能說車的要求是否很高？確實(shí)很高，車的要求溫度范圍寬，溫度損變、振動(dòng)、防水等等環(huán)境要求，而且有規(guī)范性要求。打個(gè)比方， 16949 ，AUTOSAR，UDS，26262等等，這是它的要求。車有車的一套規(guī)范要求，儲(chǔ)能有儲(chǔ)能的一套規(guī)范要求，兩個(gè)要求是不一樣的。從系統(tǒng)的復(fù)雜度來說，儲(chǔ)能要求可能更高一些。
針對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)電池陣列的架構(gòu)，對(duì)應(yīng)的BMS，也需要針對(duì)電芯、電池簇、電池陣列設(shè)計(jì)三級(jí)架構(gòu)與管理，以理清各層級(jí)的關(guān)系，確保系統(tǒng)運(yùn)行的安全、可靠。
前面所有講的這些，都說明電池管理系統(tǒng)很重要，盡管電池系統(tǒng)占了整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的占比極小，但是它很重要，就像人的腦袋，占的身體比重可能很輕，一個(gè)人腦大約就是2.5公斤，但是卻是人最最重要的一個(gè)部件。
儲(chǔ)能的BMS發(fā)展的趨勢(shì)，第一個(gè)就是安全，我始終認(rèn)為安全永遠(yuǎn)是第一位的，因?yàn)樵谖覀儍?chǔ)能系統(tǒng)當(dāng)中，一旦發(fā)生電池的燃燒、爆炸，不是一個(gè)電芯的問題，而是一個(gè)儲(chǔ)能電站的問題，所以這個(gè)很重要。
（PPT圖示）到目前為止，已經(jīng)發(fā)生了41起有報(bào)道的安全事故，BMS已經(jīng)在監(jiān)測的電池溫度和電壓，但是還需要解決測的準(zhǔn)和算的準(zhǔn)的問題。要提高BMS的抗干擾能力，確保數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確，這是一個(gè)基本要求，但目前可能還是有一些問題，尤其對(duì)單體電池溫度的準(zhǔn)確監(jiān)測，可以有效解決電池?zé)崾Э仡A(yù)警問題，其實(shí)電池?zé)崾Э赜幸粋€(gè)積累的時(shí)間，但我們實(shí)際情況存在測不到、測不準(zhǔn)的問題。
（PPT圖示）這是一個(gè)電池模組，這是一個(gè)24串模組，但是電芯只有4個(gè)溫度監(jiān)測點(diǎn)，假定這個(gè)電池發(fā)生溫升了，這一點(diǎn)可以測到，但如果是這個(gè)電池呢？誰也不知道它的溫度多少。所以這是一個(gè)非常嚴(yán)重的問題，如果中間有一個(gè)電池發(fā)生了熱失控，大家可以想象，旁邊的4個(gè)溫度傳感器誰也測不到，當(dāng)它發(fā)生了燃燒爆炸的時(shí)候旁邊才知道，這時(shí)候已經(jīng)為時(shí)太晚了。所以剩下的沒有被監(jiān)測到的溫度的電池如果溫度過高了，發(fā)生了熱失控怎么辦？第二個(gè)，我們的溫度檢測點(diǎn)都放在了哪兒了？放在了848，就是匯流排上，它是鋁或銅做的，是良好的散熱體，也就是說導(dǎo)出來的熱量到848上的時(shí)候，相當(dāng)一部分熱量耗散掉了，它的溫度又測不準(zhǔn)，兩個(gè)問題疊加，導(dǎo)致了我們的溫度測試，平時(shí)看到的都是這個(gè)電池模組的環(huán)境溫度，而不是這個(gè)電池內(nèi)部的真實(shí)溫度，這是一個(gè)行業(yè)的通病，是一個(gè)非常危險(xiǎn)的事情，是一個(gè)重大的安全隱患。
在2017年高特提出了電池安全狀態(tài)這個(gè)詞，SOS是高特全球第一個(gè)提出來的。我們認(rèn)為對(duì)電池的描述是多維度的，不光要了解它的容量、健康狀態(tài)，其實(shí)要了解它的安全狀態(tài)。就像我們?nèi)耍赡軙?huì)有猝死，但猝死你事先怎么去檢測？怎么去預(yù)警？讓他不再發(fā)生猝死。這是一個(gè)世界性難題，我們已經(jīng)做了很多工作，初步模型已經(jīng)有了，但是可能離工程的應(yīng)用還有距離。
所以在BMS安全設(shè)計(jì)中我們提出了建議：
第一個(gè)，還是要采用專用的芯片，提高整個(gè)電路的抗干擾設(shè)計(jì)能力，這是非常重要的一點(diǎn)；
第二，我們建議要求采集每一節(jié)電芯的溫度，要求1：1，推薦采用N+2，就是12個(gè)電池有12個(gè)溫度采集點(diǎn)采電芯，有兩個(gè)采模組的接插件，因?yàn)檫@個(gè)接插件往往是溫度比較高的地方，而且接插件的氧化、松動(dòng)，都會(huì)導(dǎo)致這個(gè)接觸電阻的增加而發(fā)生過溫，甚至發(fā)生燒毀。這也是一個(gè)安全隱患。
第三，當(dāng)然是SOS。我們認(rèn)為BMS應(yīng)該具有電池安全狀態(tài)評(píng)估的能力跟安全預(yù)警能力。目前我們主要是測溫度，我們做了大量試驗(yàn)。我們發(fā)現(xiàn)電池在熱失控過程中，如果在早期有這些熱失控的苗頭出現(xiàn)的時(shí)候，如果你把它停下來，實(shí)際上這個(gè)熱失控是可逆的一個(gè)過程。但是一旦到了熱失控真的發(fā)生，它是一個(gè)不可逆的過程，這是兩個(gè)不一樣的過程。所以這是非常重要的，如果能夠把這個(gè)做好，可能儲(chǔ)能電池的安全問題會(huì)得到一個(gè)根本性的突破。
第二個(gè)趨勢(shì)，主動(dòng)均衡。
大家一直說均衡，均衡要解決什么問題？很多人說解決電池一致性問題，其實(shí)我們認(rèn)為不是的，均衡的意義是在我使用這個(gè)電池系統(tǒng)，讓這個(gè)電池系統(tǒng)可充放電容量的最大化，我們開車的希望這個(gè)車跑的遠(yuǎn)一點(diǎn)，我們用儲(chǔ)能的希望這個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠給我多放一度電，我多一份收益，這才是我們真實(shí)的目的。所以均衡的目的不能在于把電池均衡成一致了，而是在于把這個(gè)電池系統(tǒng)充放電容量最大化，這就是我們的定義。
圍繞這個(gè)我們專門提出了兩個(gè)公式，我們認(rèn)為以后去平衡、評(píng)價(jià)BMS均衡能力的好壞，應(yīng)該從這個(gè)角度去看問題，而不是它是不是把電源拉成一致了，因?yàn)槲覀儼l(fā)現(xiàn)你把電源拉成一致并不一定是容量最大的。
現(xiàn)有的均衡技術(shù)，比如被動(dòng)均衡，我們的主動(dòng)均衡是把高的那個(gè)電池放掉一點(diǎn)能量，從這個(gè)定義本身就可以看到，跟我的均衡的意義是相違背了，我的均衡的目的是要把容量最大化，而它把高的電池放低，表面上拉成一致了。顯然這是不對(duì)的。
由此就產(chǎn)生了很多的主動(dòng)均衡的拓?fù)?，也就是我們可以看到，有很多的均衡的拓?fù)?，在?chǔ)能系統(tǒng)當(dāng)中隨著單體的電池容量越來越大，電池差異的絕對(duì)值也將隨之變大，如280的電芯，5%的誤差就是2.8Ah，今年已經(jīng)有廠家推出了將近400Ah的電池，原來說今年要推出400Ah的電池，現(xiàn)在看來可能會(huì)在400Ah以內(nèi)。未來儲(chǔ)能系統(tǒng)越來越大的時(shí)候，實(shí)際上整體成本是下降的，但是帶來一個(gè)問題，單體容量做的越大的時(shí)候，你的一致性越難保證。這就是儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)均衡的要求，可以想象，如果單個(gè)電芯到500Ah的時(shí)候，1%就是5Ah，而被動(dòng)均衡我不說它的能量浪費(fèi)了，但均衡電流只有200毫安，微不足道，根本無法滿足電池系統(tǒng)均衡壽命的要求，更何況被動(dòng)均衡消耗了寶貴的能量。因此主動(dòng)均衡技術(shù)已經(jīng)成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。
（PPT圖示）這是高特主動(dòng)均衡的拓?fù)?，比如這是一簇電池組1500V、410節(jié)電池，我們?cè)诿?個(gè)或者8個(gè)或者12個(gè)會(huì)有一個(gè)DCDC，我們的DCDC跟BMS供電電源交換能量，供電電源對(duì)一簇來說，所有BMS供電電源是一條母線。所以這個(gè)供電電源母線，同時(shí)擔(dān)當(dāng)了均衡電流的均衡母線。如果有高的能量，我們把它放到了電源母線上，如果有低的電池，我需要充電的，我就把它從電源母線上充電。如果兩個(gè)圖一合并，大家就會(huì)看到，如果需要均衡的時(shí)候就把高能量的拿出一部分能量來給低能量的，實(shí)現(xiàn)了在整個(gè)簇之中的任何一個(gè)電芯到任何一個(gè)電芯能量的轉(zhuǎn)移，這個(gè)效率是非常高的，不存在模組的限制。
我們也做了大量的測算，我們測算完了之后，如果按照單體電池年衰減率為1.5%的話，離散系數(shù)也為1.5的話，標(biāo)秤容量衰減到80%電池壽命終止，測算電池簇內(nèi)運(yùn)行壽命。單體電池到15年后容量低于80%，無均衡的時(shí)候大概9年，加上主動(dòng)均衡之后，從第2年末開始主動(dòng)均衡會(huì)啟動(dòng)，在均衡期間有效期內(nèi)電池簇容量始終可以保持在單體電池容量5%的差距以內(nèi)，直到第14年，這個(gè)已經(jīng)接近了單體電池的使用壽命。
在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，由于不同的電池系統(tǒng)可能會(huì)有些差異，我們可以保守估算，測試的數(shù)據(jù)和計(jì)算表明主動(dòng)均衡可以延長電池使用壽命大約20%，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。很多系統(tǒng)集成商在初始投入的時(shí)候會(huì)看，可能初始投入的時(shí)候可能增加了投入，我可能不劃算，但是三年以后、五年以后你所帶來的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)會(huì)超過你當(dāng)年的投入。所以主動(dòng)均衡的投資回報(bào)率極高，是一個(gè)有意義的投資。
芯片的國產(chǎn)化。大家都知道，以前我們國內(nèi)的電池產(chǎn)業(yè)非常發(fā)達(dá)，但是我們的芯片大部分依賴于國外，在2020年以前，我們國家每年的集成電路芯片的進(jìn)口消耗了大約2000到3000億美金，中國市場消化了全球1/3的集成電路芯片，高端的芯片基本上被國外壟斷。BMS的核心是什么？它的基礎(chǔ)是芯片，但是我們一直被別人卡脖子。高特從16年開始在布局芯片，其實(shí)我們非常運(yùn)氣，我們也沒有想到19年會(huì)有中美貿(mào)易戰(zhàn)，但是我們16年就布局了，這算是一個(gè)巧合。所以我們?cè)?8年就開始使用我們自己的芯片，我們，18年開始做主動(dòng)均衡的芯片，到目前為止，在BMS應(yīng)急電路上面除了MCU、方格等等這些通用芯片之外，專用的兩款芯片高特全部是自主的。所以高特成為了行業(yè)當(dāng)中唯一的一家具有AFE和主動(dòng)均衡兩款芯片的BMS供應(yīng)商，全球唯一，使高特?cái)[脫了BMS關(guān)鍵器件對(duì)海外的依賴，解決了卡脖子問題。目前高特正在進(jìn)行電池傳感器芯片的研發(fā)。
（PPT圖示）這是前端采集芯片。這個(gè)芯片今年年底會(huì)有一個(gè)改版，改版完了之后會(huì)有一個(gè)重大的改變，可能今年年底會(huì)有一個(gè)發(fā)布，我們推出了全球第一款特別的AFE芯片。
（PPT圖示）這是我們的主動(dòng)均衡芯片，完全自主研發(fā)，具有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，從拓?fù)湓淼叫阅苤笜?biāo)，都是全球領(lǐng)先的。
電池傳感器。技術(shù)的發(fā)展日新月異，無線BMS、電池傳感器已經(jīng)擺到了發(fā)展議程，對(duì)未來BMS的探討和研究迫在眉睫。
2020年年初，歐盟通過了一項(xiàng)電池2030+的規(guī)劃，這是一項(xiàng)長期的規(guī)劃，在它的3.3里面有一個(gè)叫智能傳感器。就是說歐盟在制定2030電池規(guī)劃當(dāng)中，明確提出了電池傳感器的規(guī)劃。
（PPT圖示）這是可能大家有聽說的，叫無線電池管理系統(tǒng)技術(shù)，比如這是原來電池的一個(gè)模組，這是一個(gè)現(xiàn)有的方案，后續(xù)會(huì)做到一個(gè)模組里面有一個(gè)芯片，這個(gè)芯片里面就通過無線發(fā)射給上面的主控。這就是現(xiàn)在海外推出的無線電池管理系統(tǒng)的技術(shù)方案，很顯然，這個(gè)技術(shù)方案比原來近了一步，省去了從分控到主控之間的通訊跟電源線路，但是我們認(rèn)為這還不夠。
很顯然，現(xiàn)有的電池管理系統(tǒng)面臨著技術(shù)發(fā)展瓶頸：
1、現(xiàn)有的電池管理系統(tǒng)所采集的電壓和溫度都是電芯的外部參數(shù)，剛才已經(jīng)說到了溫度的采集。因而存在兩大無法克服的問題：
1.1，無法采集電池內(nèi)部溫度，因而無法真正知道電池內(nèi)部的溫度變化，以至于電芯發(fā)生內(nèi)部熱失控，短路情況無法及時(shí)給予安全預(yù)警，這是非常嚴(yán)重的問題，這個(gè)關(guān)乎電池的系統(tǒng)安全。
1.2，無法真正計(jì)算里面的狀態(tài)，你沒有采集到真實(shí)的溫度就沒有辦法安全運(yùn)行。
2、現(xiàn)有的電池管理系統(tǒng)需要通過采集線束采電壓和溫度，由于大量采樣點(diǎn)和線束，一些接插件導(dǎo)致安全隱患，線束老化、破損、擠壓、漏電、絕緣下降、松動(dòng)等等，線束的安裝是人工，有安裝成本。
3、電芯在沒有安裝運(yùn)行的狀態(tài)下無法進(jìn)行有效檢測。大家都有體會(huì)，一個(gè)電芯放那兒，如果放一年，你根本不知道這個(gè)電池的狀態(tài)。這些都是安全隱患。
這是高特正在研發(fā)的電池傳感技術(shù)，我們已經(jīng)花了將近兩年時(shí)間，我們未來推出來的芯片是跟電芯接在一起的，我們?cè)僖矝]有采樣線束，大大提高了電池系統(tǒng)的安全性。目前正在進(jìn)行當(dāng)中，敬請(qǐng)等待。
發(fā)展的趨勢(shì)五：系統(tǒng)的集成化、可靠性、功能安全。
儲(chǔ)能系統(tǒng)的成熟和成本壓力，使得BMS、PCS、EMS等各子系統(tǒng)集成整合將成為發(fā)展趨勢(shì)，在系統(tǒng)架構(gòu)層面將變得越來越簡單。各子系統(tǒng)信息整合也將是必然趨勢(shì)，關(guān)聯(lián)判斷、故障診斷、聯(lián)動(dòng)保護(hù)等是未來發(fā)展趨勢(shì)。
可靠性要求我就不說了。
功能安全，我相信以后也是必須的。
大家到我們展臺(tái)可能看到，我們現(xiàn)在BMS三級(jí)組控就地能量管理系統(tǒng)已經(jīng)整合進(jìn)去，這種整合帶來了成本的下降、控制系統(tǒng)的簡化，我們把整個(gè)系統(tǒng)的急控單元也集成進(jìn)去了，空調(diào)、消防、動(dòng)環(huán)、PCS、電池全部集成到一個(gè)單元，也就是我們的BMS具有了三大功能，而不是簡單的一個(gè)功能。
這是我們對(duì)未來的能源互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)暢想，也就是未來的能源互聯(lián)網(wǎng)是基于分布式能源架構(gòu)，這個(gè)架構(gòu)給我們帶來了一個(gè)機(jī)會(huì)，就是我如何去做系統(tǒng)的數(shù)據(jù)服務(wù)和能源的管理，這是未來的一個(gè)發(fā)展方向。
高特是儲(chǔ)能行業(yè)的一個(gè)老兵，我們從2021年國內(nèi)的第一個(gè)儲(chǔ)能示范項(xiàng)目開始做，做到現(xiàn)在。我們從1998年到2022年，24年一路走來，感謝大家的相伴，謝謝大家。
原標(biāo)題：直擊儲(chǔ)能大會(huì)｜高特電子徐劍虹：儲(chǔ)能 BMS 的重要性及發(fā)展趨勢(shì)分析
掃描關(guān)注微信
寧德時(shí)代吳凱...
天合光能陳奕...
劉巖: 追光行...
黃震院士：大...