储能BMS的发展制约分析
2022年11月以来,智泰新能源、万里石、蜂巢能源等企业陆续展开电化学储能布局,电化学储能市场持续火热。
电化学储能系统的核心组成部分包括:电池舱、电池管理系统(BMS)、能量管理系统和储能逆变器(PCS)等。
本文将主要介绍储能BMS的三个方面:第一,储能BMS在电化学储能系统中的作用,第二,制约储能BMS发展的因素;第三,我国布局储能BMS的企业。
电池管理系统简介
电池管理系统(BMS),顾名思义,负责电池实施工作状态的管理。
BMS工作原理为:储能电池充放电的过程中,BMS实时监测储能电池电池模组和各电池芯的温度、电压、电流和主充电状态(SOC)等数据,一旦发现数据异常,就发出报警信号,断开电池模组接触器,从而规避安全风险。
作为当下技术最成熟、应用最广泛的电化学储能电池安全保障方案,BMS在磷酸铁锂电池、钠离子电池等电化学储能技术飞速发展的背景下,开始显得力不从心起来。
制约BMS发展的因素主要有两个:精准测量和算法开发。
精准测量,监测囚笼
精准测量方面,BMS需要对储能电池模组和构成电池模组的各电池芯数据进行监测,这是储能系统性能提升的关键所在。
以容量为2.75 MWh,额定电压为1 228.8 V的标准集装箱 20 尺高柜(6.058 m×2.438 m×2.896 m)储能系统为例。
它由8组电池簇并联组成,每组电池簇由8个电池包串联组成,每个电池包又由48块亿纬锂能方形铝壳磷酸铁锂 LF280K电芯(3.2 V/280 Ah)组成。
也就是说,一个以容量为2.75 MWh,额定电压为1 228.8 V的标准集装箱 20 尺高柜储能系统,包括3072节亿纬锂能方形铝壳磷酸铁锂 LF280K电芯(3.2 V/280 Ah)。
BMS需要对这一整个电池模组和3072节电芯的性能数据进行实时监测,提供极为精确的温度、电压、电流和SOC等数据,从而做出最快的反应,保障储能系统的安全运行。
不过,随着德州仪器等半导体龙头企业布局储能BMS,这一制约因素可能有所解决。
根据德州仪器官微消息,针对BMS这一困扰,德州仪器的电池采集芯片,可极大提高储能电池数据测量进度,达到1.5mV 的电芯电压采样精度和亚毫秒级别的采样时间。
算法开发,自研壁垒
BMS是电化学储能系统的“大脑”,负责储能系统充放电过程中的温度、电流、电压和SOC等数据的收集、分析,并做出相关响应。
上文可知,一个集装箱式储能系统,可由3072节电芯通过串并联的方式组成。
这3072节电芯,在工作过程中,耗电速度、充电速度都有差别,极端情况下,有的电芯满电,另外的电量已经耗尽,这会带来极大的安全隐患。
对此,一般是通过对电力计的算法开发进行解决,但是储能BMS算法开发要求很高。
就算法开发团队而言,除了要具备丰富的实践经验,还要具备物理、电化学、电气工程、固件开发和数据分析等多个学科的知识和技术,自主研发难度极大。
我国布局储能BMS的企业
随着储能行业的蓬勃发展,BMS作为电化学储能核心部件之一,亦是野蛮生长。
我国布局储能BMS的企业主要由储能电池企业和专业的第三方BMS企业组成。
储能电池企业有宁德时代科技股份有限公司、比亚迪股份有限公司等。
第三方BMS企业数量众多,据维科网储能不完全统计,有北京海博思创科技股份有限公司、杭州高特电子设备股份有限公司(下称“高特电子”)、浙江高泰昊能科技有限公司、弘正储能(上海)能源科技有限公司、杭州华塑科技股份有限公司、浙江高泰昊能科技有限公司、杭州里德通信有限公司、深圳市沛城电子科技有限公司等。
储能电池企业自营BMS,优势在于电池的温度、电流、电压、SOC等关键数据不需要过手第三方,具有较高的信息安全性,同时,储能电池企业才是最了解自己公司电池的,对BMS开发的降本增效能提供强大助力,提升市场竞争力。
储能电池企业将储能电池BMS外包出去,相关的初期投入成本会得到降低,且BMS外包企业专业性较强,产品性能较高,不过电池数据信息安全性难以得到保障。
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