1.大型储能系统使用场景
为了稳定输出功率的波动,越来越多的电厂配备了储能系统。
独立储能站,随着电力体制改革,逐渐进入人们的视野,以倒卖电为生的独立储能站逐渐出现。
微电网,是一个由分布式发电、电力负荷、储能系统和电网管理系统组成的小型供配电网络。为了保证负荷的连续性和稳定性,每个微电网将配备一个储能系统。
2.储能电池管理系统与动力锂离子电池管理系统的区别
储能电池管理系统与动力锂离子电池管理系统非常相似。然而,动力锂离子电池系统处于高速行驶的电动汽车中,对电池的功率响应、速度和功率特性、SOC估计精度以及状态参数的计算数量都有较高的要求。
储能系统规模非常大,集中式电池管理系统和储能电池管理系统有明显的区别。只有动力锂离子电池的分布式电池管理系统与之相比。
2.1电池及其管理系统在各自系统中的位置不同
在储能系统中,储能电池只在高电压下与储能变流器相互作用,变流器从交流电网取电给电池组充电;或者电池组给转换器供电,电能被转换器转换成交流电送至交流电网。
储能系统、电池管理系统、储能电站变流器和调度系统之间的通信存在信息交互。一方面,电池管理系统向转换器发送临界状态信息,确定高压电源交互;另一方面,电池管理系统向储能电站调度系统PCS发送最全面的监控信息。如下图所示。
储能系统的基本拓扑
电动汽车的bMS在高压下与电机和充电器有能量交换关系。在通讯方面,充电时与充电器有信息交互,所有使用过程中与车辆控制器有最详细的信息交互。如下图所示。
电动汽车的电动拓扑
2.2硬件逻辑结构不同
储能管理系统,硬件一般采用两层或三层模式,规模较大的趋于三层管理系统,如下图所示。
三层储能电池管理系统框图
动力锂离子电池的管理体系只有一层聚合或两层分布,基本没有三层。小型汽车需要使用聚合电池管理系统。双层分布式动力锂离子电池管理系统如下图所示。
分布式电动汽车电池管理系统框图
从功能上看,储能电池管理系统的第一层和第二层模块基本等同于动力锂离子电池的第一层采集模块和第二层主控模块。储能电池管理系统的第三层是在此基础上应对储能电池庞大规模的新的一层。打个不太恰当的比方。一个经理的最佳下属人数是七人。如果部门一直在扩大,有49个人,那么7个人就要选一个组长,然后任命一个经理来管理这7个组长。超出个人能力,管理容易混乱。
映射到储能电池管理系统,这种管理能力就是芯片的计算能力和软件程序的复杂性。
2.3通信协议不同
储能电池管理系统与内部的通信基本采用CAN协议,但与外部的通信,是指储能电站的调度系统PCS,往往采用互联网协议格式的TCP/IP协议。
位于电动汽车环境中的动力锂离子电池,均采用CAN协议,仅根据电池组内部组件之间的内部CAN,以及电池组与整车之间的整车CAN。
2.4储能电站使用的电池类型不同,会导致管理系统参数差异较大
出于安全和经济的考虑,在选择锂离子电池时,储能电站往往采用磷酸铁锂,更多的储能电站采用铅酸电池和铅碳电池。目前电动汽车主流的电池类型有磷酸铁锂离子电池和三元锂离子电池。
不同的电池类型在外部特性上有很大的差异,所以电池型号根本不能通用。然而,电池管理系统和电池参数之间必须一一对应。不同厂家生产的同类型电池的具体参数设置不会相同。
2.5门槛设置倾向不同
储能电站空间丰富,可以容纳更多的电池,但有些电站地处偏远,运输不便,难以大规模更换电池。储能电站对电池的期望是寿命长、无故障。基于此,其工作电流的上限值将设置得相对较低,以防止电芯满负荷工作。对电池的能量特性和功率特性要求不要特别高。这取决于性价比。
动力锂离子电池不一样。在车辆有限的空间内,电池终于安装完毕,希望其能力得到充分发挥。所以系统参数会参考电池的极限参数,对电池不好。
2.6需要计算的状态参数数量不同
SOC是两者都要计算的状态参数。然而,到目前为止,对储能系统没有统一的要求,储能电池管理系统必须能够计算状态参数。此外,储能电池的使用环境空间相对充裕,环境稳定,大系统不易察觉小偏差。因此,储能电池管理系统的计算能力要求相对低于动力锂离子电池管理系统,相应的单串电池管理成本也没有动力锂离子电池高。
2.7在储能电池管理系统中最好使用被动平衡条件
储能电站对管理系统的平衡能力有着迫切的要求。储能电池模块的规模比较大,多个串联的电池串联在一起,所以电池之间的电压差大,整个盒子的容量就会降低。串联的电池越多,它失去的容量就越多。从经济效益的角度来看,储能电站应充分平衡。此外,由于空间充裕,散热条件好,无源均衡可以起到更好的作用,而且采用了比较大的均衡电流,不用担心温升过大。低价的被动均衡可以在储能电站中取得巨大的成就。