锂电池储能系统在电力微网中的应用

关键技术——BMS
难点2：电池模块热管理技术
电池模块热管理技术的必要性：
保证电池工作温度的均匀性，避免 因温度场差异造成的电池性能不一 致性，延长电池组使用寿命；
电池模块热管理技术存在以下难点：
电池及电池模块热效应模型的建立；
电池箱温度场建模及仿真模拟分析；
电池箱温场控制系统设计及构建；
目录
技术背景 储能系统架构
关键技术 关于力高 角色与案例 交流与合作
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关键技术——微网建模
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网也可以向微网提供电能；
5、独立性：微网在一定条件下可以独立运行，在一定基础上保障了本地的用电需求。
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技术背景——微网分类
新型锂离子电池研究技术储备较强
锂离子电池成本具有巨大下降空间
中国锂资源丰富； 锂离子电池材料和成品制造过程不高耗能，也不借助于贵重金属 属于环保类产品
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储能系统架构——典型功率/容量的储能单元
BCU
BCU
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全性的要求。
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技术背景——微网特点
1、独特性：微网由微型电源及负荷构成，是一个小型电力系统，与大系统的主要区别 在于其灵活的可调度性； 2、多样性：微电源的组成多种多样，既有传统电源，又有可再生能源。同时，微网中
储能系统架构——典型应用设计
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储能系统架构——典型系统构成
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国家863计划 BMS专题
产品转量产
浙江电力KW级 微网项目示范运营
全国12MW微网 储能示范运营
2006
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2007
2008
2009
2010
2011
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储能系统架构——典型功率/容量的储能单元
BMS：75个BMU和5个BCU，以及1 个BAU，每个BMU管理 12串电池 BCU
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高效
可靠
必须能够实现多种能量流管理控制策略 能够完成削峰填谷、调频、调压、孤岛 运行等一系列高级应用 必须能够减少容量和能源需求 尽可能能提高系统容量利用率，同时减 少系统所需供电和热管理需求 必须提高电池循环寿命 提高大电流均衡电路的稳定和快速在线 均衡策略 必须能够根据需要扩展平滑升级 能够根据需要增加容量，而不会达到性 能和容量限制
适的时间和地点提供服务，可以更好地实现微网系统的能量管理。
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技术背景——微网储能系统
锂离子电池储能是目前转换效率最高的储能方式；
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关于力高——典型应用设计战略
力高电能存储战略——必须简单、高效且可靠
简单
必须能够集中化管理 适用于各种储能应用的单一统一界面 必须能与任何协议连接 CAN、RS485、光线通信均位于一个 系统中，并可与EMS/DMS/SCADA相 连 必须支持整合 适用于各种材料、工艺类型的电池和 各种拓扑结构的PCS 必须能够“一次设置、永久使用” 非常直观的GUI让您只需单击几次鼠标 即可部署复杂而先进的服务
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技术背景 储能系统架构
关键技术 关于力高 角色与案例 交流与合作
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关键技术——策略控制系统
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以直流方式传输的就叫直流微网，以交流方式传输的就叫交流微网。
典型交流微网
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技术背景——微网分类
以直流方式传输的就叫直流微网，以交流方式传输的就叫交流微网。
钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和钛酸锂电池，均能保证其能量效率在95%以上
铅酸90%；液流电池75%；钠硫电池85%
锂离子电池已经形成规模的产业链
动力电池需求带动中国锂离子产业 液流电池和钠硫电池目前还是少数几家垄断技术局面
锂离子电池性能具有巨大提高的空间
循环寿命、动态响应能力、倍率特性、成组规模均不断提高
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关键技术——BMS
难点1：电池一致性表征参量及电池荷电状态高精度在线评估方法
锂离子一致性表征参量和荷电状态评 估的复杂性：
大容量电池单体的生产一致性难以 保证 工况条件下影响电池一致性因素众 多 新型锂电池的SOC状态与OCV的线 性关系不明显 电池成组寿命/SOH与电池工况运行 表征参量关系不明确
光伏组件
DC240V DC/DC AC/DC Ethernet DC Load
Bi-DC/AC BMS AC Load
OSS服务器
典型直流微网
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关键技术——BMS
难点4：模块间高速通讯接口标准化技术及BMS组网技术
物理接口
RS485
通信规约
Modbus
通信速度
低
抗干扰能力
中
问题点
可靠性差，通信速率不能满足电池管理通信数据量的要求
CAN2.0
SAE J-1939
中
高
通信速率基本满足中小型电池储能系统的数据量要求
光纤
定制
高
很高
能满足大型电池储能系统的数据量要求，但成本昂贵
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技术背景——微网定义
微网是以分布式发电技术为基础，以靠近分散型资源或用户的小型电站为主，结合终端 用户电能质量管理和能源梯级利用技术形成的小型模块化、分散式的供能网络。微网是
智能电网的重要组成部分，能实现内部电源和负荷的一体化运行，并通过和主电网的协 调控制，可平滑接入主网或独立自治运行，充分满足用户对电能质量、供电可靠性和安
在电池间做能量搬移，没有影响充放电效率； 基本没有热耗散，设计均衡电流可以比较大；
在充放电期间都可以做均衡，而不只是在充电的末期；
综合均衡能力强，能够充分维护电池的一致性。
但是，主动式均衡方式的实现有以下困难：
需要高精度的电压采集，电压差为均衡判决基础；
电路结构复杂，可靠性有待提高；
LIGOO BESS
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技术背景 系统架构
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关于力高——历史沿革
储能-863微网项目
LIGOO-OSS 上线 后台监控系统
FTTX产品诞生
力神MW级微网 储能示范运行
高能量电池 基础理论研究
NEIC@USTC
避免电池组内局部热积累造成的热 失控等安全事故；
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关键技术——BMS
难点3：锂离子电池组均衡技术
主动式电池组均衡技术（Active Balanci百度文库g）与传统 的被动式均衡技术相比，主动式均衡有以下优点：
传统方法已经难以适用
开路电压法 库仑法
表征参量数 据积累 表征参量分 析提取 数据拟合建 模 仿真/实践 比对
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方法及趋势：
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技术背景——微网储能系统
微网系统便利了分布式能源的接入，同时却也由于其容量较小、较之常规电力系统有较 高的故障可能性、一般包含有较大比重的可再生能源发电单元，使得微网系统承受扰动
的能力相对较弱。储能技术以其能量可双向流动、可兼顾能量和功率需求以及优异的环 保性能等特性受到了广泛的关注 储能技术在发电系统产业链中的潜在应用环节众多且可覆盖整个运行过程，其通过在合
电路元器件选型困难；
需要重点解决：
高精度低成本的电池状态监测；
提高大电流均衡电路的稳定性；
快速在线均衡控制策略。
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也包含储能设备，做为系统稳定运行的必要条，而负荷的类型也很多，如敏感型、非敏 感型，可控型、非可控型等； 3、可控性：根据运行工况的不同，微网可以选择不同的运行方式，完善的控制策略使 得微网的可靠性得到提高，安全性得到保障； 4、交互性：作为具备独立发电设备的微网可以在必要时对主网提供有力支撑，同时主
电池组模块间通信特点：
信息采集点多，通信节点及拓扑结构复杂
采集信息量大，总线吞吐率高 储能电站运行环境电磁干扰环境恶劣 拟解决方案： 充分利用参与单 位优势，使 用底层 CAN2.0 、上层光纤的混合架构，构 建多层结构BMS网站，取得性能、可 靠性和成本的优化平衡，建立标准化 灵活可扩展的电池管理系统价格。
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储能系统架构——典型功率/容量的储能单元
BMS：45个BMU和3个BCU，以及1个 BAU，每个BMU管理12串电池
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