長壽命儲能系統SMS（附5GWh案例介紹）目錄儲能系統的壽命現狀影響儲能系統壽命和安全的因素>15年壽命的儲能管理系統SMS如何儲能系統的壽命現狀影響儲能系統壽命和安全的因素>15年壽命的儲能管理系統SMS如何設計儲能系統的壽命通過管理是可以延長的儲能系統三大核心技術分享科工5GWh儲能業績------行業情況分析化學儲能行業標準急需完善/更新>100技術門檻有待提高（PCS、電池、BMS、EMS）

系統集成能力參差不齊儲能系統電站壽命太短短期目標15年電站效率-目標90電站壽命太短短期目標15年電池利用率太低-目標97成本有待繼續下降—35未來0.5C系統成本<1元 ----運行、效率及壽命收益分析1、至2021年底，電化學儲能裝機（3.269GW+12G(中國:5.8G)），每天都運行的電站不到50%，投運比例最高的是調頻和用戶側儲能；2021年中國新增約5.8GWh。2、磷酸鐵鋰電池系統的效率（交流側10KV點計算、含空調損耗，SOH<70%為壽命終止）（1）2C倍率的調頻系統充放電效率：80%～83%；電池可利用率年下降6～7%以上；壽命3.5～4.5年；（2）1C倍率的調頻系統充放電效率：84%～85%；電池可利用率年下降4～5%以上；壽命5.5～6.5年；1C非調頻系統每天兩充兩放工況壽命6～7年；（3）0.5C倍率系統充放電效率（每天兩充兩放工況）：86%～88%；電池可利用率年下降3～4%以上；壽命8年~9年；3、國內1C以上大規模電站不多，連續運行的電站就更少，不足650MWh（使用頻率較高的大多數是1C調頻）；截止2021年12月國內已并網9GW儲能系統大多數（8成以上）都是0.25C～0.5C的倍率配置。在目前原材料價格居高不下的情況下，國內儲能行業要“市場化”發展，必須增加一些輔助服務收益；成本原因，2022年實際投運電站比預期可能會下降。因素（5+1）成組設計和工藝（含PACK及RACK）≥15BMS

儲能電芯外部絕緣管理（液流、鋰電、其他新型電芯）外部絕緣管理熱失控管理15年儲能系統壽命&安全熱失控管理≥15年儲能管理系統SMS >15年采集和均衡MUX設計>15年電源設計>15年制造工藝

>15年儲能專用芯片（CPU、A/D、電源、通信）>15年儲能管理系統SMS

>15年SMS系統設計>15年線束設計>15年軟件架構設計>15年儲能算法和策略 壽命 可以延長至少2年 大機方案：1000V~1500V，以1.26MW/2.5MWh集裝箱為例，平均6～10簇電池并聯接入PCS直流側。技術特點：每簇電池內阻不一樣；每簇電池充放電電流不一樣；環流無法杜絕；電池短板效應明顯，1影響1個PCS系統；故障后投切策略復雜；電池衰減速度快；安全等級下降，1導致整個PCS系統故障；優點是成本低；設計簡單。 模塊機方案：1000V~1500V，以1.26MW/2.5MWh集裝箱為例，每簇獨立接入PCSDC側。技術特點：每簇獨立，不受內阻不一致影響；每簇電池充放電電流互不影響；杜絕了環流；1只電池只影響1池簇；故障后投切運行策略簡單；電池衰減速度慢，壽命可延長1年以上；安全等級高，1個點故障只影響單簇故障；缺點是成本略高1～2分錢/w、效率低0.5%左右；設計簡單。 模塊機優化方案：沿用模塊機方案，每簇獨立接入PCS/DC側，每簇串聯DC/DC模塊和旁路開關系統。技術特點：杜絕了環流；電池短板影響小，1只電池只影響1只；故障后運行策略比較復雜；電池衰減速度慢，壽命可延長2～3年；易短路，開關容易損壞；批量成本高出15%～20%以上；效率相對較低約2～3%；的話故障率會較高，容易損壞電池，在每天頻繁充放電的儲能場景還需要優化。 10KV~35KV直掛方案，無升壓變，可以直接到35KV。技術特點：杜絕了環流；1只電池只影響1池簇；電壓較高，系統絕緣監測難度系數大；8.效率最高，約高出0.5～1%；9.無地系統。 需要“儲能專用+長壽命”電池長壽命 1萬～1.5萬次+，15年以上壽命；低衰減、內阻小，內阻需下降5～10% 發熱低，效率高、系統成本低；一致性好 電池可利用率高、壽命長。需要“儲能專用+長壽+安全”SMS通信、汽車BMS不能用在儲能行業！儲能BMS要求更高，主要在電壓標準、安全等級、數據通信、SOC/SOH計算精度、絕緣要求、壽命要求、策略計算、均衡要求、數據管理等。電池長壽命運行的關鍵因素 和RACK設計直接影響溫度和倍率1）溫度25℃；2）倍率<額定倍率。系統內電池溫度極差5~6度以內（2C系統8～9度）需要考慮的系統問題系統布線要規范：子系統或集裝箱之間要互相獨立和物理隔離；系統運行策略要科學（BMS+PCS+EMS）：維護保養策略。電池數據壽命預估：適時分析“電池/電芯”健康及壽命的變化趨勢。 如何利用儲能系統黑匣子SMS（5～6%的成本）---保證儲能系統安全和壽命！！！提升系統“安全性”和“長壽命”電池和SMS自身要安全；SMS如何設計才能保證電池系統的安全？？？？？？BMS如何保證系統直流側的安全性 軟件保護---直流側（電池內部短路除外）有過流、過壓、過溫、絕緣下降、壓差過大、溫升過快等異常能第一時間保證系統的安全；保證電池數據 準確性，做到“單體級”監測---單體電壓±0.1%FSR、單體溫度1℃、充放電電流±0.2%FSR等各類數據要精準；---單體SOC、SOH、電池內阻、絕緣電阻誤差須小于國家標準規定范圍；提高電池系統 一致性---BMS能通過主動均衡電路（2～5A）和均衡策略（SOC策略），自動提高電池單體之間的一致性，從而提高系統的出力；完善電池系統 運維策略---制定科學的系統報警和保護策略，系統中電池組的切出、投入策略、功率調整策略，電池維護保養、電池更換策略；通過BMS設計的硬件保護 保證儲能電池的安全性---只要有科學的BMS管理，電池直流側就應該是安全的（電芯內部故障除外）。安全性和長壽命1、常規MW級儲能系統采用3~4級架構；2、數據采集、計算部分與報警保護控制部分分離；3、BMS系統內CAN總線，對外采用RJ45以太網，布線簡單、通用。4、BAMS最大支持1、常規MW級儲能系統采用3~4級架構；2、數據采集、計算部分與報警保護控制部分分離；3、BMS系統內CAN總線，對外采用RJ45以太網，布線簡單、通用。4、BAMS最大支持16簇或36簇電池的管理；5.Modbus/IEC61850/IEC104規約都支持，無須單獨模塊。是可以延長的：通過對電芯和系統的精細化管理---延長2~3年系統壽命1、通過改善電池的一致性---延長系統壽命提高系統出力，下降每Wh投資成本，10%~15%---BMS能通過主動均衡電路（2～5A）和均衡策略（SOC策略），能將電池的一致性提高5～15%，提高電池系統的出力，下降每Wh投資成本；2、通過電池數據的精準測量和計算 避免過充過放，且可加大充放深度，3～6%---提高電池組電壓、SOC的測量精度，可以避免過充過放，且可加大系統充放電深度；3、通過制定科學的運維策略 系統更安全、減少系統停機時間，1～2%---制定科學的系統報警和保護策略，系統中電池組的切出、投入策略、功率調整策略，電站的電池維護保養、電池更換策略，可以減少系統停機時間，從而提高系統安全和投資收益；4、系統數據采集方案（15年以上壽命） 不從電芯上取電，電池一致性更好。---大型儲能的數據采集方案不建議從電芯上取電，1.5年后會加劇電池PACK容量的不一致。 系統架構算法及保護策略大數據壽命分析系統3高安全的系統集成及架構設計1、采用多支路的PCS系統架構---延長1年以上同等情況下，能讓儲能電池壽命延長10～15（接近1年）；2、多支路的PCS系統架構結合主動均衡和在線投切技術同等情況下，儲能系統壽命延長2～3年；3、采用科學電芯溫度控制設計1C的工況下，同簇電芯溫度極差每縮小3~4度，電流偏差改善10~15A；如風冷或液冷的仿真設計（PACK+RACK+電堆），長壽命至少1年以上。高安全的系統集成及架構設計 1初始診斷法；1初始診斷法；的SOC診斷算法；2安時積分法；開路電壓法對其進行修正；3區域修正法；在電池運行過程中通過曲線修正，改善各單體電池SOC充放電過程區域，根據充放電電流值及溫度條件提取特征值對其進行修正；4環境修正法：當運行環境進行變化時各單體SOC時間內修正實時運行過程中SOC誤差的累積以及估算所造成的誤差（重點是溫度和倍率）；5自適應修正法：據進行學習，將學習的結果對SOC的計算誤差進行實時修正。 BMS采集的數據主要有幾種：電壓、溫度、電流等。通過對鋰電池電壓、溫度、電流等實時數據進行關聯分析同時考慮電池組的總充電容量、總放電容量、使用時間、循環次數等因素，可以實現鋰電池健康狀態的評估；同時也可以通過核對性充放電過程對電池健康狀態進行修正。電池電池SOH原理框圖不同的均衡，核心差異：1、均衡策略差異很大；2、均衡的DC/DC效率差異很大；不同的均衡，核心差異：1、均衡策略差異很大；2、均衡的DC/DC效率差異很大；3、均衡對象的準確判斷；4、均衡的開始和停止；5、均衡的檢測和反饋；主動均衡（2～5A）基于電壓和容量相結合的均衡策略：主動均衡（2～5A）基于電壓和容量相結合的均衡策略：策略一基于單體SOC、SOH衡判斷策略二結合電壓與容量SOC相結合的均衡策略全電池檢測技術電池管理系統管理什么電池管理系統管理什么??---全電池檢測的BMS技術狀態管理電池的狀態：包括電池的單體電壓、單體內阻狀態管理電池的狀態：包括電池的單體電壓、單體內阻、組端電壓、充放電電流、每個電池溫度、單體SOC、SOH、整組SOC、整組SOH、絕緣狀態。電池的均衡：當監測到電池系統的電壓或SOC離散性達到某個數值時，軟件根據均衡策略自動啟動均衡電路的開啟或關閉（2～5A主動或被動），主動均衡可改善電池一致性多放電5~18%

均衡管理1單體信息分析：電壓最大最小，溫度最高最低，SOC最大最小，SOH最大最小；量、可充電量、可放電量內電池的各體、組、簇

類參數，通過一定的規約，充）過低（過放）或系統R低）、SOC異常、SOH、（電池數安全管理

保護電池系統并將數據上傳高、單位時間壓差過大；

通信管理

據通過Gprs傳遞到云平臺及4系統異常：掉線、螺絲松、短板電池、漏液電池、客戶端。 系統運行2～3年后電池特點：1、一致性逐年變差；2、大倍率充放電時衰減逐年加快；3、系統循環壽命短2500～3500次；4、內阻變大速度快（衰減快）。解決方案：

行業難點：1、電池的剩余價值如何評估？？2、電池的衰減曲線如何分析？？3、電池的一致性如何在線改進？？1、建立電池的數據分析和管理平臺，實時預估電池/電站壽命；2、選擇標準化和模塊化的電池箱；3、快速改善電池一致性；4、快速替換電池；5、系統安全---根據壽命預估結果，調整管理策略和保護手段，提高電池安全性、一致性，減緩電池的衰減速度，延長電池使用壽命，動態調整風道； 截止到2022年7月，科工電子累計完成化學儲能系統BMS配套5GWh以上，國內第三方儲能BMS市場份額占比約30~40%左右；科工參與的標志性項目：國內最早最大的電網側儲能項目（江蘇208MWh），國內最早最大的光伏儲能項目（黃河水電208MWh），國內最早最大的用戶側儲能項目（無錫160MWh、鎮江160MWh），國內最大的共享儲能（青海64MWh）及西藏水發等約2500MWh儲能BMS的配套，完成了400MW調頻項目：恒益20MW調頻/紅海灣20MW/山西河坡9MW/山西兆光一期和二期9+15MW/云浮6+9MW/南海9MW/荔新9MW/坪石9MW/珠海電廠18MW/內蒙金山10MW/甘肅華亭6MW/德國52MW等約280MW調頻系統，行業占比40%以上。完成了1300MWh以上海外儲能系統BMS配套。完成了120MWh以上高壓直掛儲能系統BMS配套。七大優勢含四大痛點儲能及BMS系統七大優勢 解決行業四大痛點問題 支持每個電池一個溫度和電壓采集，電壓及溫度的變化率有特別算法處理，聯動報警及保護；支持在線和離線絕緣檢測（常規BMS和PCS都只做離線絕緣檢測---行業痛點1）；可以確保直流側異常或短路不會有危險（電芯內部短路除外）---行業痛點2；線采集的誤差； ---行業痛點3；采集模塊不從電芯取電，徹底消除了BMS對電芯一致性的影響---行業痛點4；電磁兼容：對共模及差模干擾做了特殊處理，能將系統上的問題及時報警給用戶，不留隱患；2A～5A業內領先。 湖南韭菜坪45MWh鋰電池集裝箱儲能項目項目地址：湖南韭菜坪，儲能功率：22.5MW/45MWh，電網側項目，2021年2~5月；BMS廠家：杭州科工電子；BMS特色：2A主動均衡、IEC61850規約MMS+GOOSE、6路并發。項目介紹：國家重大專項，應用科工電子BMS核心技術，湖南省公司二期重點項目。 湖南婁底15MWh鋰電池集裝箱儲能項目項目地址：湖南婁底九侖儲能電站，儲能功率：7.5MW/15MWh，電網側項目；2021年2~5月；BMS廠家：杭州科工電子；BMS特色：2A主動均衡、IEC61850規約MMS+GOOSE、6路并發。項目介紹：國家重大專項，應用科工電子BMS核心技術，湖南省公司二期重點項目。 湖南三峽20MWh鋰電池集裝箱儲能項目項目地址：湖南三峽道縣儲能電站，儲能功率：10MW/20MWh，新能源儲能項目，2021年8月；BMS廠家：杭州科工電子；BMS特色：國家重大專項參與廠家，應用科工電子BMS核心技術。 西藏尼瑪12MWh集裝箱儲能（BMS、集裝箱、遠程監控和升級）項目地址:西藏尼瑪縣（海拔5300米，晝夜溫差50℃以上儲能功率:3MW、儲能容量: 12MWh;儲能功能:西藏無電區實現光儲發電、用電等應用，連續運行近6年。本項目是公司首個高原施工高原運行的大型集裝箱儲能項目，項目意義重大，給西藏無電地區居民送去了光明和溫暖。 廣東電力公司863項目（雙層集裝箱方式布局）項目地址:廣東佛山儲能功率:0.25MW、儲能容量:0.9MWh;儲能功能:研究微網的各種運行策略。本項目是國家863項目，重點研究光儲的各種并離網策略及應用；主要承擔儲能部分，如鐵鋰電池、BMS、集裝箱等相關部分。 無錫星洲160MWh儲能電站（商業化儲能）項目地址:江蘇無錫（連續運行4.5年，CCTV曾報道儲能功率:20MW、儲能容量: 160MWh;儲能功能:主要將實現工業園區削峰填谷節能應用。本項目是國內容量最大的儲能應用項目，科工電子提供BMS。 家庭儲能系統BMS項目地址:澳洲、歐洲和北美（2016年～至今）儲能規模:2016年當年出貨5000套BMS、儲能容量: 儲能功能:家庭戶用級儲能系統。2016年開始涉及家儲BMS領域，隨著海外家庭儲能的興起，驗證科工電子在儲能BMS行業的領導者地位，產品穩定性和可靠性得到了大批量驗證；每月出貨量8000~10000套以上。 新疆28MWh鋰電池集裝箱儲能項目項目地址：新疆儲能功率：16MW、儲能容量：28MWh;儲能功能：光儲項目，利用儲能結合光伏并網。項目介紹：本項目是國內第一個最大的軍用磷酸鐵鋰電池儲能系統。 北控山西長治9MW4.5MWh鋰電池集裝箱調頻項目項目地址：山西長治儲能功率：9MW、儲能容量：4.5MWh（直流側總包）;儲能功能：利用儲能系統實現山西長治電網的二次調頻，2019年投入運行。項目介紹：利用鐵鋰電池持續2C工作實現火電機組的二次調頻。廣東恒益20MW10MWh熱電調頻儲能系統項目項目地址：廣東恒益儲能功率：20MW、儲能容量：10MWh;儲能功能：利用儲能系統實現廣東恒益電廠的二次調頻。項目介紹：利用鐵鋰電池持續2C工作實現火電機組的二次調頻。 廣東紅海灣20MW10MWh調頻儲能系統項目項目地址：廣東汕尾儲能功率：20MW、儲能容量：10MWh;儲能功能：利用儲能系統實現廣東紅海灣電廠的二次調頻。項目介紹：利用鐵鋰電池持續2C工作實現火電機組的二次調頻。山西河坡電廠9MW4.5MWh調頻儲能系統項目項目地址：山西河坡電廠儲能功率：9MW、儲能容量：4.5MWh;儲能功能：利用儲能系統實現山西河坡電廠電網的二次調頻。廣東南海9MW4.5MWh調頻儲能系統項目項目地址：佛山南海儲能功率：9MW，儲能容量：4.5MWh;儲能功能：利用儲能系統實現佛山南海電廠的二次調頻。項目介紹：利用鐵鋰電池持續2C工作實現火電機組的二次調頻。廣東廣州荔新9MW4.5MWh調頻儲能系統項目項目地址：廣州增城荔新電廠儲能功率：9MW，儲能