儲能商業化發展的關鍵因素及BMS的作用劉愛華

總經理2018.5儲能商業化發展的六大要素1科工BMS在商業化儲能應用的現狀和規劃2目錄商業化儲能系統應有新的儲能架構3BMS在儲能互聯網中的應用4商業儲能中如何利用好梯次電池儲能5分享科工700MWh儲能業績（2015～2016年200MWh,2017年470MWh）61.儲能商業化發展--六要素（三大點：政策+技術+成本）投資回報比40%或以上(如鉛炭電池5年左右回收成本,建設壽命10年)

國家政策扶持(峰谷電價補貼,炭排放交易補貼等)技術方案及配套產品穩定、可靠

（PCS、電池、BMS、EMS）系統維護成本低（產品精準比程度高）實現儲能網絡化共享調度最終實現儲能互聯網系統建設成本低系統效率高1.儲能成本下降----電池的成本下降和性能提升1.儲能商業化發展核心（技術穩定可靠性+低成本）鉛炭電池，儲能成本主要組成部分：儲能電池、BMS、PCS、EMS、屏柜和電纜、場地及裝修。舉例：2MW/16MWh鉛炭電池儲能，鉛炭65%，BMS7%，PCS7%，EMS3%，屏柜和電纜2.5%，場地及裝修4%，升壓變開關柜等其他5%，設計費安裝調試及施工5%；電池成本的下降和性能穩定的提升-----是儲能商業化發展的必要條件。以2MW/16MWh鉛炭電池儲能為例，目前每140萬/MWh~150萬/MWh；按照0.8元峰谷差，88.5%系統效率，885度電*0.8元*330天/年=23.4萬，140萬/23.4萬=5.9年；考慮維護及資金等成本約6年可回收。考慮鉛回收30%收益，約140萬*65%*30%=27.3萬，(140-27.3)/23.4=4.8年。考慮維護及資金等成本約5年可回收。如果量進一步擴大4.5年以內完全可以回收成本。鐵鋰電池，儲能成本主要組成部分：儲能電池、BMS、PCS、EMS、屏柜和電纜、場地及裝修。舉例：2MW/10MWh鐵鋰電池儲能，鋰電及PACK67%，BMS9%，PCS10%，EMS2%，屏柜和電纜2.8%，場地及裝修2.8%，設計升壓變等6%；電池成本的下降和性能指標提升---儲能商業化發展的必要條件。以2MW/10MWh鐵鋰電池儲能為例，目前每170萬/MWh~180萬/MWh；按照0.8元峰谷差，89%系統效率，890度電*0.8元*330天/年=23.5萬，180萬/23.5萬=7.7年；考慮維護及資金等成本約8.5年可回收（調頻算法不一樣）。鋰電目前回收很難（未來不明朗），目前鋰電芯平均價格1元/Wh（外加0.2元Pack及0.16元主動均衡BMS價格）,再下降50%的可能性很難，極少部分鋰電的梯次利用儲能將先進入商業化運行。2.儲能各部分性能穩定有待提升儲能商業化發展核心BMS：功能完善，性能穩定；天故障率低于1.5%（<5次/年）。

對電池系統數據精確計算及時上傳，對系統安全及時報警，快速保護。PCS：功能完善，性能穩定；天故障率低于1.5%（<5次/年）。

轉換效率95%以上，并離網策略比較完善。EMS：功能完善，性能穩定；天故障率低于1.5%（<5次/年）。系統調度及時準確，延時短，策略可靠。3.系統效率的提升系統效率包括兩個方面：2、系統轉換效率；一般85%～89%；電池轉換效率+PCS充放效率+系統內部損耗+線路損耗。1、系統可利用效率；根據不同的倍率特性和電池特點一般在80%～90%；比如，理論設計1MWh，實際可利用0.85MWh4.儲能各部分功能模塊化、維護簡單化儲能商業化發展核心BMS/PCS：產品模塊化、架構層級化。不同規模的儲能BMS、PCS產品模塊化組成；儲能規模不同，架構層級可能有所不同，8MWh和50MWh都是模塊化設計（削峰填谷），產品完全一樣，只要線路不接錯基本接上就可以并網。EMS：產品模塊化，結構簡單化，可擴展性強。針對不同的儲能系統，EMS只需通過簡單裁剪和配置，通用功能的EMS，無需現場修改代碼調試，用戶拿到軟件直接配置即可。5.儲能網絡化商業化儲能系統，將是能源互聯網的一部分，所以儲能和分布式微網都需要可網絡化調度。2.科工BMS在商業化儲能應用的現狀和規劃1.截止2018年5月底，科工電子BMS累計簽訂儲能系統合同1.07GWh，投入運行儲能系統700MWh；2.到2017年12月儲能系統中商業化儲能有890MWh，占比83.2%；說明商業化儲能已經占據主流；商業化儲能中已經投入運行或在試運行的有610MWh，占比67.5%，說明投入運行速度非常快。3.商業化運行最早的項目是中能硅業12MWh儲能，連續運行730天無故障，系統效率89%以上。4.科工電子到2018年5月累計完成儲能項目BMS768MWh左右（其中鋰電池儲能205MWh）。2.科工BMS在商業化儲能應用的現狀和規劃（30個以上）1.中能硅業12MWh儲能（多晶硅生產）國內第一個商業化儲能系統，連續運行820天，系統效率89以上。取得成果2.鎮江艾科6MWh儲能國內第二個商業化儲能系統，連續運行650天以上，系統效率89%以上。3.無錫星洲新加坡工業園160MWh儲能國內第三個商業化儲能系統，72MWh一期，88MWh二期，到2017年7月160MWh系統全部投入運行360天以上。4.丹陽天工16MWh儲能（鋼鐵廠）國內第四個商業化儲能系統，目前連續運行580天以上。科工產品及技術介紹---系統架構介紹1、常規MW級儲能系統采用三層架構。2、數據采集、計算部分與報警保護控制部分分離。3、BMS系統內采用CAN總線，提高了抗干擾能力和速度。4、BMS系統對外采用RJ45以太網，布線簡單、通用。5.Modbus/IEC61850/104規約都支持。1.10KV/35KV并網為主目前國內外電池儲能系統PCS基本是AC400V并網，再升壓10KV或35KV，成本較高，普遍都在0.8元/W左右。3.商業化儲能系統應有新的儲能架構---架構分析

電池儲能系統架構采用高壓、大容量PCS，百MW級系統采用單臺1MW或2MW的PCS，直接10KV或35KV并網，成本可以控制在0.25元~0.3元/W；PCS效率高一倍以上，儲能系統效率高出傳統儲能至少5%。采用高壓環境下BMS，百MW級系統因PCS直接到10KV以上，所以BMS的架構、性能會有更高的要求。數據通信高壓儲能系統采用光纖通信；消防系統，專用消防系統；與儲能系統一起接入微網調度系統，作為微網調度的子系統。數據分析遠程調度系統，百在EMS系統基礎上會增加數據分析系統，遠程終端APP系統（如手機等終端）。4.科工電子的儲能互聯網（含調度）儲能電站運維及數據管理平臺1.鋰電池儲能以示范為主，截止2017年底沒有商業化案例（沒有能算經濟賬的案例，二次調頻3～4年可收回成本）

目前國內外鋰電池儲能系統基本都是示范為主，原因如下：5.商業化儲能系統中如何利用好梯次電池儲能

鋰電池儲能系統現狀鐵鋰電池成本較高，不同品牌和質量的價格基本都在1元/wh~1.3元/wh（含pack）；主動均衡BMS價格在0.15元/wh~0.19元/wh；鋰電池中的三元電池安全性有待改善，儲能行業要做，至少是百MW及GW級，這樣大的系統，安全性目前還沒有案例，投資大，安全隱患大，各投資公司以觀望為主；相關配套技術有待成熟，百MW及GW級系統，PCS、BMS、電池、EMS、消防等穩定性有待進一步驗證。2.目前商業化儲能以鉛炭電池為主鉛炭電池儲能系統占據市場80%以上份額，鋰電池削峰填谷目前沒有商業化運行；鋰電池儲能要實現商業化運行，系統成本還需要下降30%~40%。5.商業化儲能系統如何利用好梯次電池儲能二次電池儲能系統現狀及未來1.動力二次電池儲能目前各企業還在尋求運作模式（2）、退役電池的篩選、修復、再利用的總成本還沒有一個非常有說服力的數據。我們目前做了3個二次電池儲能項目，總結：每1MWh退役電池6~7天（3人+4套設備）可以完成。還需要更大數據的電池進行驗證和評估。（3）、退役電池修復后的剩余價值如何評估。（目前我們測試下來大巴車的退役電池SOH大概在80%~90%，個別可以達到92%），對于不同品牌，不同車輛退役的電池，SOH相差比較大。

（1）、目前還沒有大規模的動力電池退役；2.動力二次電池儲能---電池部分現狀部分領域的二次電池是可利用的，如大巴退役電池是完全可以儲能再利用（部分品牌電池不可二次利用）。5.商業化儲能系統如何利用好梯次電池儲能二次電池儲能系統現狀及未來3.動力二次電池儲能---BMS要求二次利用儲能系統對BMS要求更高，（1）必須有比較好的均衡系統和策略；（2）要有比較好的通信報警和保護措施。大多數出租車或運營車輛電池不建議用在工業儲能領域；專用車輛（如環衛車等）電池需初步篩選后部分可用在工業儲能領域。4.部分廠家的電池在大巴領域的動力二次電池儲能系統僅適合能量型儲能。（1）建設成本低于鉛炭；（2）系統的技術要求高于其他儲能。5.動力電池梯次利用數據管理平臺梯次電池篩選配組數據管理平臺公司簡介杭州科工電子科技有限公司位于杭州市西湖區西湖科技園，園區環境優美，交通便利。科工電子目前重點在三大領域：一儲能電站BMS（含商業化儲能）、二次電池再利用系統及設備配套;二電池評價系統平臺BESP、分布式微網系統監控平臺；三儲能、微網系統集成。

公司核心團隊來自國內各大型知名企業，均具有16年以上產品研發及企業管理經驗，是國內最早研究儲能系統及BMS的人員之一，在過去的10年國內MW級儲能BMS有60%以上均由公司核心成員參與設計并實施。

在電池應用方面每年都有新的突破，對磷酸鐵鋰電池、鉛炭電池、三元電池、鈦酸鋰電池、鉛酸電池、水平電池、超級電容等的應用有9~12年以上的使用及測試分析經驗；特別是在電池管理系統BMS及PACK成組技術研究上達到了國際先進水平，部分人有相關發明專利12項以上，實用新型專利近20項，核心刊物論文5篇以上。2015年～2018年.5月儲能系統BMS配套1.07GWh（合同簽訂），在儲能BMS行業全國市場占比超過65%。市場定位（1）立足分布式微網和儲能市場，做大、做精、做強，包括二次電池的系統解決方案和應用；（2）延伸電站數據分析研究；研發建立研究電池大數據分析平臺；（3）延伸微網監控及展示系統；（4）定位設備供應、系統集成、數據研究分析一體。市場對象為電力系統（國網、南網等）服務、與電池企業、微網EPC廠商、PCS廠商及各大售電公司各自分工，共同合作打造新能源產業。依托海外業務、特別是家庭儲能統目前科工電子BMS出貨量最大，繼續保持第一并擴大市場。核心市場大型儲能、分布式微網、家庭儲能、海島儲能。發展代理商通過發展代理商的方式繼續擴大市場份額市場情況平臺管理電池技術磷酸鐵鋰電池、三元材料電池、鈦酸鋰電池、鉛酸（鉛炭）電池、全釩液流、鈉流、鋅溴電池等。分布式微網/儲能聯網、分布式發電聯網；數據展示、數據分析、策略管理和控制。所有電動車的聯網、所有電樁聯網、運營管理收費付費聯網；BMS管理電池的數據管理、電池的安全管理、電池的安全控制、電池的數據分析、電池的數據傳輸。產品及技術介紹--電池和管理是新能源系統的核心產品及技術介紹--電池和管理是新能源系統的核心電池管理系統管理什么???電池的狀態：包括電池的單體電壓、組端電壓、充放電電流、單體溫度、單體SOC、SOH、整組SOC、整組SOH。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，系統自動啟動均衡算法和均衡電路。電池的安全：當監測到系統的電池（含單體、組、簇）狀態參數出現異常時系統自動報警或快速啟動保護裝置。數據的通信：系統內電池的各類參數，通過一定的規約，快速的傳遞到系統內或系統外的各級監控系統（電池數據通過Gprs傳遞到云平臺及客戶端）。狀態管理均衡管理安全管理通信管理產品及技術介紹--電池和管理是新能源系統的核心管理系統的關鍵技術3.1管理系統的容量診斷技術電池SOC診斷核心思想不同狀態下制定不同的SOC診斷算法，初始過程中需要對各單體電池進行預估，在電池運行過程中通過各種修正改善各單體電池SOC的精確度。通過安時積分法計算鋰電池能量的累積，并在一定條件下利用開路電壓法對其進行修正，充放電過程中，根據充放電電流值及溫度條件提取特征值對其進行修正，當運行環境進行變化時各單體SOC要對應變化，使得在最短的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。產品及技術介紹--電池和管理是新能源系統的核心管理系統的關鍵技術3.2管理系統的容量診斷技術SOC原理框圖

產品及技術介紹--電池和管理是新能源系統的核心管理系統的關鍵技術3.3管理系統的健康狀態診斷技術電池SOH診斷核心思想通過BMS采集的數據主要有以下幾種：溫度、電壓、電流等。我們通過對鋰電池電壓、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或者半核對性充放電過程對電池健康狀態進行修正。產品及技術介紹--電池和管理是新能源系統的核心管理系統的關鍵技術3.4管理系統的健康狀態診斷技術電池SOH原理框圖產品及技術介紹--電池和管理是新能源系統的核心管理系統的關鍵技術4.管理系統的主動無損均衡技術基于電壓和容量相結合的均衡策略：策略一：基于單體SOC、SOH的準確預估進行均衡判斷策略二：結合電壓與容量的均衡策略產品及技術介紹--BMS產品BMS產品型號如下：蓄電池健康狀態評估系統BES-P1.0單體電池監護模塊BMU-L3224/BMU-L3212/BMU-L3216/BMU-P1226/BMU-P0254BMU-L3712/BMU-L3720/BMU-L3730/BMU-P0248蓄電池組管理系統BCMU儲能電池管理總控系統BAMS家庭儲能系統BMU-P3216通信用管理系統BMU-P0224(帶GPRS無線功能)車載監護模塊DCT(帶GPS+GPRS無線功能)儲能數據監控系統EMS-DP單電池活化修復系統CMMS電池組均衡系統BPTS電池組工況模擬系統LBTSIEC61850規約轉換系統產品及技術介紹--BMS產品BMS產品示例：單體電池管理系統BMU_L3224單體鋰電池管理系統，負責將電池的單體信息采集、計算、傳輸和異常報警，可以檢測單體電池是否客觀損壞。主要功能1.檢測單體電池電壓、溫度；2.計算單體電池的SOC/SOH；3.單體電池的各種異常進行分析和報警；4.傳輸電池的各類信息到BCMU;5.保護電池、均衡電池；主要參數供電電壓：DC24V適用電池等級：3.2V(0～5V)支持電池數量：24節均衡方式：主動無損均衡均衡電流：2A電壓采集精度：±（0.1%FS+0.1%RD）SOC精度：±6%支持接口：CAN2.0、RS485溫度采集精度：1℃溫度采集范圍：-25℃~+120℃外形尺寸：250×160×45mm重量：1KG產品及技術介紹--BMS產品BMS產品示例：單體電池管理系統BMU_P1226單體鉛酸電池管理系統，負責將電池的單體信息采集、計算、傳輸和異常報警，可以檢測單體電池是否客觀損壞。主要功能1.檢測單體電池電壓、溫度；2.計算單體電池的SOC/SOH；3.單體電池的各種異常進行分析和報警；4.傳輸電池的各類信息到BCMU;5.保護電池、均衡電池；主要參數供電電壓：AC220V適用電池等級：2V、6V、12V(0～18V)支持電池數量：26節均衡方式：主動無損均衡均衡電流：2A電壓采集精度：±（0.1%FS+0.1%RD）SOC精度：±6%支持接口：CAN2.0、RS485溫度采集精度：1℃溫度采集范圍：-25℃~+120℃外形尺寸：270×210×45mm重量：1.6KG產品及技術介紹--BMS產品BMS產品示例：單體電池管理系統BMU_L3216單體鋰電池管理系統，負責將電池的單體信息采集、計算、傳輸和異常報警，可以檢測單體電池是否客觀損壞。主要功能1.檢測單體電池電壓、溫度；2.計算單體電池的SOC/SOH；3.單體電池的各種異常進行分析和報警；4.傳輸電池的各類信息到BCMU;5.保護電池、均衡電池；主要參數供電電壓：DC24V適用電池等級：3.2V(0～5V)支持電池數量：16節均衡方式：主動無損均衡、被動均衡兩種均衡電流：2A/200mA電壓采集精度：±（0.1%FS+0.1%RD）SOC精度：±6%支持接口：CAN2.0、RS485溫度采集精度：1℃溫度采集范圍：-25℃~+120℃外形尺寸170×120×43mm重量：0.6KG產品及技術介紹--BMS產品BMS產品示例：單體電池管理系統BMU_L3212單體鋰電池管理系統，負責將電池的單體信息采集、計算、傳輸和異常報警，可以檢測單體電池是否客觀損壞。主要功能1.檢測單體電池電壓、溫度；2.計算單體電池的SOC/SOH；3.單體電池的各種異常進行分析和報警；4.傳輸電池的各類信息到BCMU;5.保護電池、均衡電池；主要參數供電電壓：DC24V適用電池等級：3.2V(0～5V)支持電池數量：12節主動均衡電流：2A電壓采集精度：±（0.1%FS+0.1%RD）SOC精度：±6%支持接口：CAN2.0、RS485溫度采集精度：1℃溫度采集范圍：-25℃~+120℃外形尺寸180×120×43mm重量：0.6KG產品及技術介紹--BMS產品BMS產品示例：電池組管理系統BCMU整組鋰電池管理系統，負責將電池的整組信息采集、計算、傳輸和異常報警，可以對整組電池進行保護和預警，檢測整組電池是否異常。主要功能1.檢測整組電池電壓、電流、溫度；2.計算單體電池組的SOC/SOH；3.電池組的各種異常進行分析和報警；4.傳輸電池的各類信息到BCMU;5.保護電池組、均衡電池。主要參數供電電壓：DC24V適用電池等級：600V(0～1000V)支持電池數量：一組主動均衡電流：2A電壓采集精度：±（0.1%FS+0.1%RD）SOC精度：±8%支持接口：CAN2.0*3、RS485*2溫度采集精度：1℃溫度采集范圍：-25℃~+120℃外形尺寸150×100×43mm重量：0.6KG產品及技術介紹--BMS產品BMS產品示例：電池組管理系統BAMS管理電池系統的電池單元，負責將電池的各組信息采集、計算、傳輸和異常報警，可以對各組電池進行保護和預警，檢測整個電池單元電池是否異常。主要功能1.檢測整個電池單元電壓、電流、溫度；2.匯總整組或單體電池組的SOC/SOH；3.單體及電池組的各種異常進行分析和報警；4.傳輸電池的各類信息到EMS;5.保護電池組、均衡電池。主要參數供電電壓：DC24V適用電池等級：650V(0～1000V)支持電池數量：多組（1~4）

7寸TFT觸摸屏操作，功耗低到3w~8W電壓采集精度：±（0.1%FS+0.1%RD）SOC精度：±8%支持接口：CAN2.0、RS485、RJ45外形尺寸192×130×35mm重量：0.5KG團隊科工電子最大的核心競爭力是團隊，團隊的凝聚力和協作能力；團隊的行業背景；團隊的拼搏精神。技術服務技術是科工電子與同行相比最大的核心競爭力，包括創新性技術和行業積累技術；在硬件、算法、模型、應用軟件等方面有多年的行業技術積累和較快的創新性。科工電子始終堅持服務理念，為行業服務、為電力服務、為每一個客戶服務；用戶滿意是我們企業內部對事對人唯一評價的標準。核心競爭力6.儲能業績、儲能案例科工電子典型微網/儲能業績（截止2018年5月，儲能業績總容量>1GWh）項目分布情況截止2018年5月，科工電子已在全國各省、直轄市，建立微網/儲能項目超過100個，儲能業績穩居儲能行業前列。儲能案例展示深圳科陸甘肅玉門12MWh儲能電站（BMS、集裝箱）項目地址:甘肅玉門儲能功率:6MW、儲能容量:12MWh;儲能功能:光儲示范應用。本項目是2015年國內最大光儲一體化儲能示范項目，鉛炭電池國內首次10MWh以上大容量大倍率儲能示范。江蘇中能硅業（協鑫）12MWh儲能電站BMS（國內首個商業化儲能）項目地址:江蘇中能硅業科技有限公司（徐州）儲能功率:1.5MW、儲能容量:12MWh;儲能功能:主要將實現企業級削峰填谷節能應用。本項目是國內首個企業級削峰填谷儲能的商業化項目，連續運行近400天無故障，驗證了科工電子儲能BMS方案和BMS系統的可靠性、穩定性、經濟性。江蘇鎮江艾科6MWh儲能電站BMS（商業化儲能）項目地址:江蘇鎮江新能源產業園儲能功率:0.75MW、儲能容量:6MWh;儲能功能:平臺通過應用物聯網和云數據管理技術，實現數據采集與系統監控，利用電價的峰谷差，通過儲能系統在不同時段的充放電，優化用戶的電能使用，起到削峰填谷、實現電力需求側響應的作用。本項目以“投資+運營”創新模式簽約的商用化儲能電站項目，在鎮江新區投資能源互聯網平臺建設項目，建設成為能源互聯網示范基地。西藏尼瑪12MWh集裝箱儲能（BMS、集裝箱）項目地址:西藏尼瑪縣儲能功率: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。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。上海高等院鈦酸鋰集裝箱儲能項目地址:上海浦東儲能功率:0.1MW、儲能容量:0.3MWh;儲能功能:鈦酸鋰電池集裝箱儲能示范、課題研究。科工電子系統總包。梯次電池儲能及分析平臺項目項目地址:江蘇南京儲能功率:0.25MW、儲能容量:0.6MWh;儲能功能:主要實現動力電池梯次利用模式的研究，研發梯次利用電池分析運用軟件平臺，建設梯次利用儲能示范系統，尋求動力電池梯次利用商業化運作模式。科工電子系統總包；本項目主要目的：研究了動力電池梯次利用商業化創新模式。江西九江儲能項目地址:江西九江儲能功率:0.2MW、儲能容量:0.5MWh;儲能功能:主要實現光儲示范，利用梯次電池實現光儲示范應用。本項目由科工電子總包方式完成。廣東電力公司863項目項目地址: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。貴州大學集裝箱863儲能項目項目地址:貴州貴陽儲能功率:0.25MW、儲能容量:0.4MWh;儲能功能:主要實現