储能系统用锂离子电池及其管理系统..
储能系统电池ppt课件
锂离子电池简介
• 锂离子电池的性能
–充电上限电压与电池充电容量及循环寿命的关系
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• 锂离子电池的性能
–高温对电池寿命的影响
锂离子电池简介
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锂离子电池简介
• 锂离子电池的性能
–充电电流对充电时间及电池性能的影响
0.3C充电/0.3C放电 1C充电/1C放电
充电时间（分钟）
192
65
300次循环后容量下降（%）
6
• 压缩空气储能
储能系统
• 优点 • 储能量大 • 且储存高压空气的时间长可 达一年
• 难点 • 找到合适的能储存压缩空气 的场所难
• 应用领域： • 调峰填谷 • 平稳大规模可再生发电
7
• 铅酸电池储能
储能系统
• 优点 • 响应速度快：ms级； • 可以根据应用需要，实现kW～ 50MW规模；
范
围
发电侧
围
大 ，
输电侧
系统稳定 无功支撑
频率控制 旋转备用 负荷均衡 出力优化
广 ，
从
负荷均衡 可靠供电
贯
几
电能质量
穿
十
配电侧
发
千
削峰填谷 无功支撑 电能质量 可靠供电
输
瓦
用户侧
变
到
电能质量 可靠供电
配
几
电压支撑
用
百
电
兆
系
瓦
统
4
• 储能的手段有哪些？
–电化学储能
• 铅酸电池 • 液流电池 • 钠硫电池 • 镍氢电池 • 镍镉电池 • 锂离子电池
• 安全性
–钴酸锂<三元<锰酸锂<磷酸铁锂<钛酸锂
锂电池储能技术及其在电力系统中的应用
电力系统的稳定性
电力系统需要保持稳定运行，而锂 电池储能技术可以提供稳定、可靠 的电力支持，确保电力系统的安全 、经济运行。
提升电力质量
锂电池储能技术可以用于改善电力 质量，如调节电压波动、滤除谐波 等，提高电力系统的供电可靠性。
研究现状与发展趋势
国内外研究现状
介绍国内外在锂电池储能技术方面的研究进展情况，包括电池材 料、电池管理系统、电池回收与再利用等方面的研究现状。
能效性
提高储能系统的能效，降低运行成本。
经济性
控制储能系统的成本，提高性价比。
储能系统的优化目标与策略
提高电池寿命
通过优化充放电策略、控制电池温度 等手段，延长电池使用寿命。
提高能量利用率
通过优化能量调度和管理策略，提高 储能系统的能量利用率。
提高系统可靠性
通过冗余设计和故障预测与处理等手 段，提高储能系统的可靠性。
性。
锂电池储能技术可以解决可再生 能源发电的间歇性问题，提高电
力系统的可再生能源利用率。
锂电池储能技术可以优化电力系 统的调度和运行，提高电力系统
的运行效率。
存在的问题与不足
锂电池储能技术的成本仍然较 高，需要进一步降低成本以扩 大应用范围。
锂电池储能技术的安全性和可 靠性需要进一步提高，以确保 电力系统的稳定运行。
锂电池的充电与放电过程
锂电池充电
在充电过程中，锂离子从正极迁移到负极，储存电能；充电电压和电流需控制在 一定范围内，避免过充或欠充。
锂电池放电
在放电过程中，锂离子从负极迁移到正极，释放电能；放电速率和放电终止电压 应根据实际应用场景进行控制。
03
CATALOGUE
锂电池储能系统设计与优化
电化学储能电站结构功能
电化学储能电站结构功能概述电化学储能电站是一种能将电能转化为化学能并进行储存的设备，其结构和功能对于电力系统的稳定运行和可持续发展至关重要。
本文将详细介绍电化学储能电站的结构和功能，包括储能系统的组成部分、各部分的功能以及其对电力系统的影响。
电化学储能电站的结构电化学储能电站主要由以下几个组成部分构成：1. 储能单元储能单元是电化学储能电站的核心部分，用于将电能转化为化学能进行储存。
常见的储能单元包括锂离子电池、钠硫电池、铅酸电池等。
储能单元的选择取决于储能电站的需求和应用场景，不同的电池类型具有不同的特点和适用范围。
2. 电池管理系统（BMS）电池管理系统是电化学储能电站的关键部分，用于监测和管理储能单元的状态。
BMS能够实时监测电池的电压、电流、温度等参数，并根据需要进行充放电控制，以确保电池的安全运行和最佳性能。
BMS还能够提供故障诊断和预测功能，提高储能电站的可靠性和效率。
3. 逆变器逆变器是将储能单元输出的直流电转换为交流电的设备，用于将储能电站的电能输出接入电力系统。
逆变器还能够实现电能的功率调节和电压调节，以满足电力系统的需求。
逆变器的性能和效率对于储能电站的运行和接入电力系统的稳定性具有重要影响。
4. 控制系统控制系统是电化学储能电站的大脑，用于监控和控制整个储能系统的运行。
控制系统能够实现对储能单元、BMS和逆变器等设备的集中控制和管理，以实现储能电站的最佳运行状态。
控制系统还能够根据电力系统的负荷和需求进行智能调度，提高储能电站的经济性和灵活性。
电化学储能电站的功能电化学储能电站具有以下几个重要功能：1. 能量储存电化学储能电站能够将电能转化为化学能进行储存，提供可靠的能量储备。
在电力系统需求高峰期或电力供应不稳定时，储能电站能够释放储存的能量，为电力系统提供稳定的电能供应。
2. 调峰削谷储能电站能够根据电力系统的负荷需求进行智能调度，实现电能的削峰填谷。
在电力系统负荷较低时，储能电站能够将电力系统多余的电能进行储存；在负荷较高时，储能电站能够释放储存的能量，满足电力系统的需求。
2MWh储能系统方案
2MWh储能系统方案1.项目概述2.技术方案3.系统设计4.系统实施5.风险评估6.成本分析7.结束语1.项目概述本项目旨在为客户提供一套2MWh集装箱储能系统，以实现对电力系统的储能和调峰。
该系统采用锂离子电池作为储能介质，并通过控制系统实现对储能系统的管理和优化。
2.技术方案本项目的技术方案主要包括储能系统的设计、控制系统的开发和集成、以及系统的测试和调试。
储能系统采用集装箱式设计，方便运输和安装。
控制系统采用先进的软件和硬件技术，实现对储能系统的监控、控制和优化。
系统测试和调试将在安装完成后进行，以确保系统的稳定性和可靠性。
3.系统设计储能系统的设计采用了先进的锂离子电池技术，并通过模块化设计实现对系统的扩展和维护。
系统采用了高效的充放电控制算法，以实现对储能系统的优化和管理。
同时，系统还具备自动故障检测和报警功能，以确保系统的安全性和可靠性。
4.系统实施系统实施包括集装箱储能系统的制造、控制系统的开发和集成、系统测试和调试、以及安装和调试。
系统的制造和开发将在工厂内进行，而系统测试和调试、安装和调试将在客户现场进行。
在安装和调试过程中，我们将与客户紧密合作，以确保系统的稳定性和可靠性。
5.风险评估本项目存在一定的技术和市场风险。
技术风险主要包括储能系统的设计和控制系统的开发，需要我们具备先进的技术和经验。
市场风险主要包括市场需求和竞争状况，需要我们具备敏锐的市场洞察力和竞争优势。
6.成本分析本项目的成本主要包括材料成本、人工成本、设备成本、运输成本和维护成本等。
我们将通过优化设计和管理，以实现对成本的控制和降低。
7.结束语本项目是我们公司的一项重要技术创新和市场拓展，我们将以高度的责任心和专业水平，为客户提供优质的产品和服务，以实现共赢和可持续发展。
一、2WMh项目简介2WMh项目是一项针对储能系统的开发项目，旨在提供高效、稳定、安全的储能解决方案。
该项目将采用先进的技术和设备，为客户提供优质的服务。
集装箱仓式储能系统的架构
集装箱仓式储能系统的架构随着可再生能源的快速发展和应用，储能技术成为能源产业的热门话题之一。
集装箱仓式储能系统作为一种高效、灵活且可移动的储能解决方案，受到了广泛关注。
本文将探讨集装箱仓式储能系统的架构，以及其在可再生能源发电和电力系统稳定性方面的应用。
一、集装箱仓式储能系统的基本架构集装箱仓式储能系统通常由能源管理单元、储能单元、电力逆变器和控制系统等部分组成。
1. 能源管理单元（EMS）：能源管理单元具有监测和管理能源输入和输出的功能。
它通过实时监测电池组的状态和电网的电压、功率等参数，控制能量的流动和储存。
能源管理单元可以根据外界环境和电网情况，自动调整能源的使用和储存策略，以实现最佳的能源利用效率。
2. 储能单元：储能单元是集装箱仓式储能系统的核心组件，主要由电池组成。
电池的选择通常基于其能量密度、循环寿命、安全性以及经济性等因素。
锂离子电池是目前最常用的储能单元，它具有高能量密度、长循环寿命和低自放电率等优点。
3. 电力逆变器：电力逆变器主要负责将储能单元储存的直流能量转换为交流能量输出到电网或用户侧。
逆变器可以根据需要进行功率调整，并且具备反馈控制功能，优化能量传输的效率和稳定性。
4. 控制系统：控制系统是整个集装箱仓式储能系统的大脑，通过各种传感器实时监测系统参数和外部环境状况，控制系统能够根据需求自动调节能量的储存和输出，以实现电网的平衡和稳定。
二、集装箱仓式储能系统的应用1. 可再生能源发电支撑：集装箱仓式储能系统可以与可再生能源发电设备（例如风力发电机组、光伏发电系统等）相结合，解决可再生能源波动性带来的电力波动问题。
通过储存多余的电能，可以在可再生能源供电不足或不稳定的情况下，提供稳定的电力输出。
同时，集装箱设计使得储能系统可以在多个场地间灵活移动，适用于分散式可再生能源发电系统。
2. 电力系统稳定性提升：集装箱仓式储能系统还可以用作电力系统的备用电源和调峰储备。
在电网负荷高峰期或突发情况下，储能系统可以迅速输出电能，提供额外的电力供应，保障电网的稳定运行。
储能系统电池包标准
储能系统电池包的标准可以包括多个方面，如电池类型、电池数量、电池管理系统（BMS）、电池包的结构和尺寸等。
以下是一个可能的标准：电池类型：电池包通常使用锂离子电池，因为它们具有高能量密度、高功率输出、环保和可重复充电等特点。
此外，电池包也可以使用铅酸电池、镍氢电池等其他类型的电池，具体取决于应用场景和要求。
电池数量：电池包中的电池数量因应用场景而异，但通常至少包含几十个电池单元。
为了确保电池包的稳定性和安全性，需要合理配置电池的数量和布局。
电池管理系统（BMS）：BMS是电池包的核心组成部分，负责监控和管理电池的状态，包括电池的电压、电流、温度等参数。
BMS确保电池的安全和高效使用，同时提供报警和保护功能，如过充、过放、过温等保护。
结构：电池包的结构应该能够保护电池不受外部环境和内部因素的影响，同时方便安装和维修。
电池包的结构应该能够承受一定的冲击和振动，以确保其长期稳定运行。
尺寸：电池包的尺寸应该能够适应应用场景的要求，并考虑到运输、安装和维护的便利性。
电池包的尺寸应该与储能系统的其他组件相匹配，以确保整个系统的协调性和效率。
以下是一些具体的标准细节：1. 电池类型和数量：电池包应该使用锂离子电池，至少包含几十个电池单元。
根据应用场景的不同，电池数量可能会有所不同。
2. 电池管理系统（BMS）：BMS应该能够实时监控电池的状态，包括电压、电流和温度。
BMS 应该能够防止过充、过放、过温等危险情况的发生，并提供报警和保护功能。
3. 结构：电池包的结构应该能够承受一定的冲击和振动，同时保护电池不受外部环境和内部因素的影响。
电池包的外部应该采用防腐蚀材料，内部应该采用防火材料。
4. 尺寸：电池包的尺寸应该能够适应应用场景的要求，并考虑到运输、安装和维护的便利性。
如果储能系统需要与其他组件配合使用，电池包的尺寸也应该与其他组件相匹配。
5. 安全性：电池包应该符合相关安全标准，如UL认证等。
此外，电池包应该提供安全警示标志和操作说明，以确保用户的安全。
电力储能用锂离子电池(欧姆内阻)检测技术标准
电力储能用锂离子电池（欧姆内阻）监测技术1范围本文件规定了储能用锂电池欧姆内阻参数测试的术语及定义、测试条件和要求、测试方法等。
本标准适用于对储能用锂电池欧姆内阻的在线监测的测试。
2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T8897.4-2008原电池第4部分：锂电池的安全提示；GB/T34131-2017电化学储能电站用锂离子电池管理系统技术规范；GB/T36549-2018电化学储能电站运行指标及评价。
QB/T2502-2000锂离子蓄电池总规范；T/CNESA1002-2019电化学储能系统用电池管理系统技术规范。
3术语和定义GB/T36549-2018界定的术语和定义适用于本文件。
为了便于使用，以下重复列出了GB/T36549-2018中的某些术语和定义。
3.1电化学储能系统Electrochemical energy storage system储能系统由电池、电器元件、机械支撑、加热和冷却系统（热管理系统）、双向储能变流器（PCS）、能源管理系统（EMS）以及电池管理系统（BMS）共同组成。
3.2电池管理系统Battery management system为了智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。
3.3能量管理系统Energy management system对电池充放电进行控制，提升电池组的使用寿命、充放电效率等，主要防止电池的过充过放及电池之间的电压均衡保护。
3.4电池欧姆内阻Battery ohm resistance电池在工作时，由电极材料、电解液、隔膜电阻及各部分零件的接触电阻组成。
3.5电池单体The battery monomer组成电池组（Batteries）和电池包（pack）的最基本的元素，一般能提供的电压是3V-4V之间。
储能系统用锂离子电池技术条件—鉴衡中心
3.4 额定容量 rated capacity 企业提供的技术文件规定的室温下电池的 C2Ah 数值。
注：室温条件指25±2℃。
3.5 初始容量 Initial capacity 即室温放电容量。 3.6 额定能量 rated energy
企业提供的技术条件下放电能量或标准试验环境（25±2℃）下锂离子电池以I2(A)电流放电，达 到终止电压时所放出的能量(Wh)。
锂离子电池单元组/单体按 5.2.3 检验时，锂离子电池外形尺寸应符合企业提供的产品技术条件。 4.1.4 室温放电容量
锂离子电池单元组/单体按5.2.5试验时，其放电容量应不低于额定容量，并且不超过额定容量的 110%，同时所有测试样品初始容量极差不大于初始容量平均值的5%。
注：极差是所有样本的的最大值和最小值之差。
同时所有测试样品初始容量极差不大于初始容量平均值的7%。 4.2.5 室温倍率放电容量
3.7 能量效率 energy efficiency 锂离子电池的放电能量与充电能量之比。 3.8 充电终止电流 end of charge current 在指定恒压充电时，锂离子电池终止充电时的电流。 3.9 爆炸 explosion 锂离子电池外壳猛烈破裂，且有主要成份（固体物质）抛射出来。 3.10 起火 fire 锂离子电池任何部位发出明火（持续时间长于 1s），火花及拉弧不属于明火。 3.11 漏液 leakage 电池内部液体泄露到电池壳体外部。 3.12 扫频循环 sweep cycle 在规定的频率范围内往返扫描一次，例如：10Hz～55Hz～10 Hz。 3.13 壳体 enclosure 指将内部部件封装并为其提供防止直接接触的保护部件。 3.14 符号 mark C2——2 小时率额定容量（Ah）。
储能电池电池管理系统测试的标准
储能电池电池管理系统测试的标准
储能电池电池管理系统（BMS）的测试标准通常由国际标准化组织（ISO）、国际电工委员会（IEC）以及一些行业组织和协会制定。
以下是一些可能适用的测试标准：
1. IEC 62660-1:2010：储能系统用锂离子电池包和系统的性能测试标准。
2. IEC 62133-2:2017：锂离子储能系统用电池包的安全性能测试标准。
3. IEC 62619:2017：储能系统用锂离子电池包的环境试验和要求。
4. UL 1973：锂离子储能系统用电池包和系统的安全标准。
5. ISO 12405：电动汽车用锂离子电池包的性能测试标准。
这些标准涵盖了储能电池BMS的性能、安全性能、环境试验等方面的测试要求。
在进行储能电池BMS测试时，应当参考相应的标准，并确保测试设备和方法符合标准的要求。
这样可以保证储能电池BMS的质量和性能符合国际标准，从而确保其在实际应用中的安全性和可靠性。
100KW储能系统方案
锂离子电池组管理系统设计方案——采用 3.2V/80Ah 电池项目部第 1 页共 15 页1、术语定义◆磷酸铁锂单体电池：由电极及电解质构成的磷酸铁锂电池基本单元；每一个单体电池只能有一个独立封闭体。
（注：若用多个单体电池并联并再次用外壳封装成为一个独立电池，将不视为一个单体电池）。
◆电池箱：包含电池、连接件、BMS 均衡管理模块、电气连接件及通讯接口等，安装在电池柜上的基本单元，本方案中一个电池箱包含 40 并 4 串 160 支单体电池（。
注：对于同一厂家生产的磷酸铁锂电池组，其几何尺寸、工作性能以及接口规格应统一，以便各电池组之间具有互换能力）。
◆电池簇：由一定数量的磷酸铁锂单体电池组通过串联组合，并配置BMS的组合体，其通过断路器或 DC/DC 模块接入 PCS 入口直流母线。
◆电池系统：一台双向变流器直流侧接入的由一定数量的电池组通过串、并联组合，并配置电池管理系统（BMS）的组合体。
◆储能单元：由一台双向变流器（PCS）和一个电池系统构成的，可以作为独立的负载或电源直接调度的单元。
◆电池管理系统（BMS）：用于监测、评估及保护电池运行状态的电子设备集合。
用于监测并传递锂离子电池、电池组及电池系统单元的运行状态信息，如电池电压、电流、温度以及保护量等；评估计算电池的荷电状态 SOC、寿命健康状态 SOH 及电池累计处理能量等；保护电池安全等。
◆电池柜：放置电池箱及电气元器件的柜体。
◆电气柜：放置具有电动操作功能的断路器、熔断器、接触器及电池管理系统元件，实现电池系统的能量与状态监控，配合双向变流器进行系统管理。
2、设计目标在本方案设计一套 100KW 锂离子储能电池系统。
该电池系统主要包括单体模块（3.2V80Ah）、电池箱、电池架等。
整体设计基于科学的内部结构与连接设计，先进的电池生产工艺，独立的电池箱模块化设计，既便于安装维护，有便于安装运输，具有高比能量和长寿命、安全可靠、使用温度范围宽等特性。
锂离子电池的应用
03
锂离子电池在电动汽车中应 用
纯电动汽车（BEV）
动力电池
锂离子电池作为纯电动汽车的唯一动力源，提供行驶所需的电能。
能量密度
锂离子电池具有较高的能量密度，使得纯电动汽车在续航里程和性能上得到显著提升。
快充技术
先进的锂离子电池支持快速充电技术，大大缩短了充电时间，提高了纯电动汽车的使用便利性。
混合动力汽车（HEV/PHEV）
航空航天器电源系统
卫星电源
锂离子电池因其高能量密度和长寿命，成为卫星电源系统的理想 选择。
载人航天器
在载人航天器中，锂离子电池用于提供可靠的电力支持，确保航天 器的正常运行和宇航员的安全。
火箭发射
锂离子电池的高能量密度和快速充电能力使其成为火箭发射过程中 的重要动力源。
导弹、鱼雷等水下兵器
1 2 3
优缺点分析
优点
高能量密度、长循环寿命、无记忆效应、环保等。
缺点
成本高、安全性有待提高（如过充、过放、高温等条件下可能引发燃烧或爆炸）、对使用环境要求较 高（如需要控制温度和湿度等）。
02
锂离子电池在移动设备中应 用
手机、平板电脑等便携设备
1 2
3
续航能力提升
锂离子电池的高能量密度使得手机、平板电脑等便携设备具 有更长的续航时间，满足用户日常使用需求。
05
锂离子电池在军事和航空航 天中应用
军事装备及武器系统
便携式电子设备
锂离子电池为军用笔记本电脑、通信设备等提供 持久稳定的电力支持。
无人作战系统
在无人机、无人车等无人作战系统中，锂离子电 池因其高能量密度和长循环寿命而被广泛应用。
武器系统
锂离子电池被用作导弹、鱼雷等武器的动力源， 提供高能量输出和快速充电能力。
电力储能用电池管理系统 标准
电力储能用电池管理系统标准电力储能用电池管理系统标准1.引言电力储能是近年来备受关注的热点领域之一，而电池管理系统的标准是其关键组成部分。
随着电池技术的不断发展，如何制定和遵守相应的标准已成为当前亟需解决的问题之一。
本文将从深度和广度的角度出发，探讨电力储能用电池管理系统标准的重要性、现状及未来发展趋势。
2.电力储能用电池管理系统标准的重要性电力储能用电池管理系统是指对电池进行充电、放电、温度控制、电压平衡和状态监测等管理函数的系统。
其标准具有重要的指导和规范作用，有助于提高系统的安全性、稳定性和性能。
在全球范围内统一的标准还有助于降低产品成本、促进产业发展和推动技术创新。
在当前国际市场上，尚缺乏统一的电力储能用电池管理系统标准。
各国制定的标准存在差异，导致产品之间的互操作性和通用性较差。
制定电力储能用电池管理系统标准势在必行，以促进产业共性技术的研发和市场应用。
3.电力储能用电池管理系统标准的现状在我国，电力储能用电池管理系统标准的制定工作正在积极推进。
国家标准化管理委员会发布了《储能电站用锂离子电池组管理系统技术要求及检测方法》标准。
该标准主要针对锂离子电池的管理系统，规定了其技术要求和测试方法，为相关企业提供建设和运营的技术指导。
与此国际上也已经形成了一些电力储能用电池管理系统标准的初步框架。
如IEC、ISO等国际标准化组织陆续发布了相关标准，内容涵盖电池系统的安全性、性能评估、通信协议、环境适应性等方面。
这些标准为全球范围内的电力储能用电池管理系统提供了一定的参考依据，但在实际应用中仍存在一些挑战和问题。
4.电力储能用电池管理系统标准的未来发展趋势未来，随着电力储能技术的不断进步和市场需求的不断增长，电池管理系统标准将会进一步完善和丰富。
标准将更加强调对电池的安全性和环境适应性的要求，以应对各种特殊工作条件下的挑战。
标准将更加注重对电池管理系统的智能化和自适应性提出要求，以满足不同场景下的灵活运行需求。
储能系统用锂离子电池技术条件
CGC 北京鉴衡认证中心认证技术规范CGC/GF XXXX：2013CNCA/CTS XXXX-2013储能系统用锂离子电池技术条件Technical Requirement of Lithium Batteries Used in Energy Storage System2013-XX-XX发布2013-XX-XX实施北京鉴衡认证中心发布目录目录 (I)前言 (II)1范围 (1)2参考标准 (1)3术语、定义 (1)4要求 (2)4.1锂电池单元组/单体 (2)4.2锂电池模块 (3)4.3加速寿命测试 (4)4.4发射 (5)4.5通信接口 (5)5试验方法 (5)5.1试验条件 (5)5.2锂电池单元组/单体试验 (6)5.3锂电池模块试验 (7)5.4试验程序 (10)6检验规则 (12)6.1检验规则及检验项目 (12)6.2出厂检验 (13)6.3型式检验 (13)7标志、包装、运输、储存 (13)7.1标志 (13)7.2包装 (14)7.3运输 (14)7.4贮存 (14)前言目前我国储能产业发展迅速，能量型锂电池作为储能系统中重要储能部件，具有维护简便、容量高的特点，适合在储能产业应用。
由于目前没有专用标准，导致产品参差不齐，储能行业未能大规模健康发展。
为正确引导我国储能用锂离子电池的技术发展，促进安全、高效、可靠产品的推广应用。
本技术规范综合储能以及锂电池的特点从适用范围、技术条件、试验方法、出厂检验要求以及标志、包装、运输等方面提出了全面的要求。
本技术规范全国能源基础与管理标准化技术委员会新能源与可再生能源分技术委员会提出。
本技术规范由北京鉴衡认证中心归口。
本技术规范主要起草单位：北京鉴衡认证中心、山东圣阳电源股份有限公司、信息产业化学物理电源产品质量监督检验中心、中国北方车辆研究所、北京寰能天宇科技发展有限公司。
本技术规范主要起草人：王婷、隋延波、马洪斌、李永、谢汉鹏、石彤、王子冬、王宗、胡道中、李军。
锂电池储能系统技术要求
锂电池储能系统技术要求锂电池储能系统是一种利用锂离子储能电池组实现能量储存与释放的技术，具有容量大、寿命长、环境友好等特点。
在锂电池储能系统的设计与应用中，有一系列的技术要求需要满足，以确保系统的安全性、可靠性和高效性。
以下是锂电池储能系统技术要求的主要内容：1.电池组设计与选材要求：电池组应具备较高的能量密度、功率密度和容量，以满足储能系统的需求。
同时，应选择质量稳定、寿命长的锂离子电池作为储能电池，如锂铁电池、磷酸铁锂电池等。
2.电池管理系统（BMS）要求：BMS是锂电池储能系统的核心部分，负责电池组的状态监测、能量管理和安全保护。
BMS应具备高精度的电压、电流和温度测量功能，并能实时监控电池组的工作状态，以避免过充、过放、过流和过温等问题。
3.系统的安全性要求：锂电池的过充、过放、过温等问题可能导致火灾、爆炸等安全事故，因此系统应具备多重安全保护措施，如过充保护、过放保护、短路保护和温度保护等，以确保系统的安全性。
4.系统的可靠性要求：锂电池储能系统在长期使用过程中，应具备良好的可靠性，以确保系统的长寿命和持续稳定的性能。
为此，系统应设计合理的散热结构、有效的电池充放电管理策略，并进行定期的状态检测与维护。
5.系统的高效性要求：锂电池储能系统应具备高能量转换效率和高功率输出能力，以满足应对瞬时负荷和频繁放电的需求。
为此，系统应采用高效的电力转换器、优化的电池充放电控制策略和智能化的管理系统。
6.系统的环境友好要求：锂电池储能系统应具备较低的环境污染性和资源消耗，以减少对环境的负面影响。
系统的设计与制造应尽量减少有害物质的使用，并考虑电池的回收与再利用。
综上所述，锂电池储能系统的技术要求包括电池组设计与选材要求、电池管理系统要求、系统的安全性要求、系统的可靠性要求、系统的高效性要求以及系统的环境友好要求等。
这些要求共同决定了锂电池储能系统的性能与应用效果，对于推动储能技术的发展和推广应用具有重要意义。
电力系统电化学储能系统通用技术条件
电力系统电化学储能系统通用技术条件随着能源需求的不断增加和可再生能源的快速发展，电力系统电化学储能系统作为调峰和储能的关键技术应运而生。
本文将介绍电力系统电化学储能系统的通用技术条件，以及其在电力系统中的应用前景。
一、电化学储能系统的概述电化学储能系统是利用化学反应将电能转化为化学能，并在需要时将其再次转化为电能的技术。
其主要由储能设备、能量转化装置、控制系统和能量管理系统等组成。
储能设备包括锂离子电池、钠离子电池、铅酸电池等，能量转化装置包括逆变器、整流器等。
二、电化学储能系统的通用技术条件1. 安全性要求：电化学储能系统应具备高度的安全性，包括电池使用过程中的安全措施、电池的热管理、电池的过充和过放保护等。
2. 能量转化效率：电化学储能系统应具备高效能量转化装置，以提高能量的转化效率，减少能量损失。
3. 循环寿命：储能设备应具备较长的循环寿命，以减少更换储能设备的频率，降低系统维护成本。
4. 功率密度：电化学储能系统应具备较高的功率密度，以满足电力系统调峰需求，并提供较大的储能容量。
5. 快速响应能力：电化学储能系统应具备快速响应能力，以满足电力系统对储能设备响应速度的要求。
6. 可靠性：电化学储能系统应具备较高的可靠性，以保证系统的稳定运行和供电可靠性。
7. 经济性：电化学储能系统应具备较高的经济性，包括储能设备的成本、维护成本和系统的整体投资回报率等。
8. 环境友好性：电化学储能系统应具备较好的环境友好性，包括电池的材料可回收利用率、电池的废物处理等。
三、电化学储能系统在电力系统中的应用前景1. 电力调峰：电化学储能系统可以在电力系统峰谷电价差异较大时储存电能，在需求高峰期释放电能，以平衡电力系统负荷，提高电力系统的稳定性和可靠性。
2. 备用电源：电化学储能系统可以作为备用电源，当电力系统发生故障或停电时，及时提供电能以保障用户的正常用电需求。
3. 新能源接入：电化学储能系统可以解决可再生能源波动性大的问题，将其平滑地接入电力系统，提高电力系统对可再生能源的利用效率。
储能系统能源管理系统设计
储能系统能源管理系统设计摘要在新能源迅速发展的背景下，锂离子电池作为一种新的能量存储方式，已被广泛应用于多个领域。
而能源管理系统是实现能源的储存与分配的重要环节。
如何在锂离子电池中实现高效、稳定的能源利用和电网稳定运行是亟待解决的问题。
通过对该系统的设计原理、最新技术及应用进行深入的探索，可为相关领域的研究与实际应用提供参考。
1概述能量管理系统（Energy Management System, EMS）的设计目标是通过对能量流的监控与调控，以达到最大限度地提高系统的使用效率。
本文从能量数据、系统结构、控制逻辑的角度，对能量管理系统进行了详细的分析。
在能量数据上，可以使用电能传感器来收集能量数据，并对其进行实时检测，可以了解到能量的实际使用情况。
通过对能量数据的分析与评价，找出能耗变化规律与问题所在，并提出相应的对策与措施，以提升能量的利用效率。
在系统结构上，通过通讯总线将不同设备之间的数据收集到 EMS中，并对其进行集中管理。
一般分为EMS、BMS、BMU三个层级。
每一个层级相应上一层的指令，并完成预定的动作。
控制逻辑主要包括：协调控制、并离网切换、能量调度等。
在制定逻辑控制之前，必须综合考虑电池簇特征、光伏特性、负载特性等因素。
下文针对能源管理系统中重要的组成部分进行分析研究。
2电池簇管理电池簇是将多个锂电池电芯或模组通过串联的方式形成的电池组。
由于单体间的不一致性，为了保证电池的工作效率和使用寿命，必须对其进行有效的管理和监测。
主要研究内容包括电池的状态估算，电池平衡，电池温度控制等。
状态估算是通过对电池的电流、电压、温度等信息进行收集和分析，采用算法模型对电池的 SOC和 SOH进行估算。
电池平衡技术是为了减小同一时间内各电池单体的电压和温度的差异，从而减小电池内阻，以达到延长整体电池寿命的目的。
为了保证电池组的稳定运行，需要对电池组的温度进行有效的控制，在充放电过程中若出现电池过温或欠温现象可能会影响电池的正常运行，严重的可能会出现电池鼓包、着火、甚至爆炸的危险。
移动式电池储能供电系统应用模式
移动式电池储能供电系统应用模式国网上海能源互联网研究院有限公司上海200000摘要：为了满足新时期电网持续化、绿色化供电的运营需求，做出设计研发及应用移动式电池储能供电系统的建议。
简单介绍该系统的主要构成和经典结构，阐明其适用场景与现实需求，总结了经典的应用模式，选择锂电子储能作为实例，探究不同适用场景下系统的可靠接入与运行方式，并撰写了系统的经典设计方案，希望能从理论层面上给同行实际研发工作带来一些帮助。
关键词：移动式储能；锂离子电池；电池储能；供电系统；应用场景引言现如今，企业之间的竞争压力日益增大，很多企业不断拓展建设规模及增加运营业务类型，对电能品质及可靠度等提出了更高的要求，突然间的断电事故会扰乱人们的正常生产生活状态，有时会破坏企业的生产过程，使其承受巨大的经济损失。
电力系统故障有突发性强的特征，冻雨等自然灾害均可能成为供电中断的诱因。
并且国内很多地区陆续出现了季节性用电负荷，以致用电负载率、供电效率长期未见显著提升[1]。
为移动式供电的开发应用为处理以上问题提供了较可靠的技术职称，能够快速为突发故障或供电中断事故的电动汽车进行临时性供电，使广大用户获得大容量、充放电自由的电力储能方案。
1移动式电池储能供电系统的主要构成1.1储能电池即是电池本体，业内也将其称之为电池堆（BP），是存储和释放电能资源的重要媒介。
当电网运营期间出现能量过剩情况时，BP能够快速吸收多余的电能，并将其转变成化学能进行存储；当电网需要有能量进行供应时，BP随即启用自身功能，把化学能转变成电能供电网使用。
BP作为单体电池的组合形式，其集成化过程覆盖了电池模块、电池串、单体电池以及单元电池。
1.2电池管理系统从宏观层面上，可以把电池管理系统细分成电池管理单元（BMU）、电池管理系统(（BMS）两大结构，前者主要用来收集分布在电池模块内单各个元电池的电压和温度指标值；BMS采集对象是单个串联支路内所有的BMU信息，还能精准测出对应电池串的电流值，并结合实际状况采用各种维护性策略。
大容量锂离子电池储能系统的热管理技术研究
大容量锂离子电池储能系统的热管理技术研究发表时间：2018-10-16T16:08:29.380Z 来源：《基层建设》2018年第24期作者：王诗铭[导读] 摘要：在信息化时代背景下，有效应用新能源等已成为我国在社会经济持续性发展方面关注的焦点，大容量锂离子电池储能系统对其有着重要的作用。
安徽江淮汽车集团股份有限公司新能源乘用车公司新能源汽车研究院安徽合肥 230601 摘要：在信息化时代背景下，有效应用新能源等已成为我国在社会经济持续性发展方面关注的焦点，大容量锂离子电池储能系统对其有着重要的作用。
我国需要全面、深入探索热管理技术，优化设计大容量锂离子电池储能系统，确保其处于高效运转中，为我国汽车等行业领域发展注入新的活力，加快社会经济发展进程。
关键词：大容量锂离子电池储能系统热管技术在新形势下，锂离子电池储能系统工作倍率日渐提升，产热量持续性增加，热管系统运行方面已被提出更高层次要求，需要综合分析锂电池热管技术研究现状，包括热管技术在大容量锂离子电池储能系统方面应用情况，在加大研究力度的基础上优化创新设计路径，促使投入到车辆等具体化应用中的大容量锂离子电池储能系统有着较高安全性、稳定性。
一、锂离子电池在大容量锂离子电池储能系统方面，锂离子电池热特性深入研究的重要性不可忽视，关系到热管技术的优化应用以及热管理系统合理化设计。
大容量锂离子电池可以作用到车辆等多个方面，在把握实际应用问题的基础上，研究者需要从不同方面入手科学分析锂离子电池热特性影响因素。
温度是影响锂离子电池热特性的重要因素之一，体现在不止一个方面，比如，容量衰减，随着锂离子电池应用中温度不断升高，其容量衰减速度也会加快。
热失控、低温特性也是不可轻视的重要方面，导致锂离子电池运行中温度不在规定范围内。
同时，温度区间也会影响锂离子电池容量，包括工作温度区间、最佳温度区间等，锂离子电池电化学特性必须在最佳温度区间内。
在-20——45℃范围内，锂离子电池可以正常运行，一旦温度在-20—-40℃间，电解液凝固几率较大，锂离子流动性会受到影响，增加阻抗的同时锂离子电池容量大幅度降低；温度超过60摄氏度以后，锂离子电池热学特性不具有稳定性，会对运行中的锂离子电池造成不同程度的影响。
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电 池 系 统
电流检测
BCU CAN总线 BMU1 BMU2
…… ……
BMU N
总电压检测
电 温风 压 度机 线 线线
电温风 压度机 线线线
电温风 压度机 线线线 手持设备(RS232)
电 流 +
电 流 -
分流器
电池组电池组1 电池组2
……
电池组N
电池组+
锂离子电池管理系统
• 电池管理系统接口
– 从板接口
• 电池管理系统可提供的参数
– – – – – – – – – – – 电池管理系统自检信息 单体电池电压 电池温度 电池组端电压 电池组工作电流 电池组绝缘状态 最高/低单体电池电压及位置 最高/低温度及位置 电池SOC 电池组容量 电池的最大允许充放电电流
– 电池故障报警 – 电池过压1/2级报警 – 电池欠压1/2级报警 – 电池过温1/2级报警 – 电池低温1/2级报警 – 电池SOC过高1/2级报警 – 电池SOC过低1/2级报警 – 电池绝缘电阻低1/2级报 警 – 电池一致性差1/2级报警 – 维护请求 – 电池编组号码
• 安全性
–钴酸锂<三元<锰酸锂<磷酸铁锂<钛酸锂
• 三元<磷酸铁锂<钛酸锂
锂离子电池简介
• 锂离子电池的工作原理
–充放电原理 –过充电原理 –过放电原理 –高温运行原理 –低温运行原理 –过电流原理 –长期搁置原理
锂离子电池简介
• 锂离子电池的特性表征参数
–电压 –容量 –内阻 – SOC –倍率 –寿命 –工作温度
锂离子电池简介
• 锂离子电池的性能
–充电上限电压与电池充电容量及循环寿命的关系
锂离子电池简介
• 锂离子电池的性能
–高温对电池寿命的影响
锂离子电池简介
• 锂离子电池的性能
–充电电流对充电时间及电池性能的影响
0.3C充电/0.3C放电 1C充电/1C放电
充电时间（分钟）
192
65
300次循环后容量下降（%）
• 应用领域 • 备用电源 • 调频控制 • UPS • 电能质量
储能系统
• NAS电池储能
• 优点 • 储能密度高：1000Wh/L • 可高功率放电：10C • 循环寿命高，4500次（90％DOD） • 转换效率：80－90％； • 缺点 • 需工作温度在300-350℃ • 电池工作时需要一定的加热保温 • 需要设置防爆和防腐安全保护 • 应用领域 • 负荷调峰 • UPS • 可再生储能 • 电能质量
储能系统用锂离子电池 及其管理系统
报告内容
• 储能技术
• 锂离子电池简介 • 锂离子电池管理系统
储能系统
• 为什么要储能？
–削峰填谷 –改善电能质量 –辅助可再生能源并网
储能系统
• 为什么要储能？
容 量 范 围 大 ， 从 几 十 千 瓦 到 几 百
发电侧 输电侧
系统稳定 无功支撑 负荷均衡 可靠供电 频率控制 旋转备用 负荷均衡 出力优化
DC/DC1-7 （25kW）
DC/DC1-8 （25kW）
DC/DC1-9 （25kW） 故障报 警触发 干节点
DC/DC1-10 （25kW） 故障报 警触发 干节点
故障报 警触发 干节点
故障报 警触发 干节点
故障报 警触发 干节点
故障报 警触发 干节点
故障报 警触发 干节点
故障报 警触发 干节点
• 锂离子电池储能
• 优点 • 锂是自然界里最轻的金属元
• • • •
素，比重仅及水的一半，同 时它又具有最低的电负性， 电极电位是-3.045V。所以选 择适当的正极与其相匹配， 可以获得较高的电动势和高 的比能量。 。 其储能密度：100-300Wh/L; 循环寿命：2000~5000次 (80％DOD)； 转换效率：90-98%; 响应速度：ms级；
锂离子电池简介
锂离子电池管理系统
• 锂离子电池的安全性管理
滥用项目
过充电
基本机理
表现形式
解决方案
（1）电池电压超高导致电解液氧化;（2）正 过充电单只电池电压 基于电池组端电压的控制模式失 极锂离子大量拖出导致电池内部结构损坏 高 效，需要严格控制单只电池电压 过高
过放电
（1）电压超低，负极铜基板溶解，嵌入电池 过放电单只电池电压 基于电池组端电压的控制模式失
3.44
5.09
锂离子电池简介
• 锂离子电池的性能
–电池容量利用率对电池循环次数的影响
• 锂离子电池的成组问题
–串联电池组的一致性问题
自放电等增加
锂离子电池简介
P+
上限电压
可用容量
Reduced Restored Runtime Runtime
下限电压
P-
• 锂离子电池的成组问题
–并联电池组的一致性问题——均流
锂离子电池管理系统
• 储能系统
配电系统
CAN总线
PCS-1(250kW)
CAN总线
监控调度PC机
以太网
2MW监控 主机服务器
故障报警触发干节点
DC/DC1-1 （25kW）
DC/DC1-2 （25kW）
DC/DC1-3 （25kW）
DC/DC1-4 （25kW）
DC/DC1-5 （25kW）
DC/DC1-6 （25kW）
储能系统
• 性能对比
储能类型 典型额定功率 100 ~ 2000MW 10 ~ 300MW 5kW ~ 10 MW 10kW~50MW 1~10MW 10kW~1MW 额定能量 4~10小时 1~ 20小时 1秒~30分 2秒~5分 1~10秒 1~30秒 特点 适于大规模，技术成熟。响应慢 ，需要地理资源 适于大规模。响应慢，需要地理 资源 比功率较大。成本高、噪音大 响应快，比功率高 成本高、维护困难 响应快，比功率高 比能量太低 响应快，比功率高。成本高、储 能量低 技术成熟，成本低 寿命短，环保问题 寿命长，可深放，适于组合，效 率高，环保性好。但储能密度稍 低 比能量与比功率较高。高温条件 、运行安全问题有待改进 比能量高。成组寿命、安全问题 有待改进 应用场合 日负荷调节，频率控制和系 统备用 调峰、调频，系统备用，风 电储备 调峰、频率控制、UPS和电 能质量 输配电稳定、抑制振荡 输电系统稳定、电能质量控 制 可应用于定制电力以及 FACTS 电能质量、电站备用、黑启 动 电能质量、备用电源、调峰 填谷、能量管理、可再生储 能、EPS 抽水储能 压缩空气 飞轮储能 超导储能 高能电容 超级电容
– 电磁储能
• 超导储能 • 超级电容储能
储能系统
• 抽水储能
• 优点 • 技术上成熟可靠 • 其容量可以做得很大，仅受
到水库库容的限制。 • 缺点 • 建造受到地理条件的限制 • 在抽水和发电两个过程中都 有能量损失。
• 应用领域 • 调峰填谷 • 系统调频 • 大规模风场电存储和调度。
储能系统
故障报 警触发 干节点
故障报 警触发 干节点
电池及管理系统
电池及管理系统
电池及管理系统
电池及管理系统
电池及管理系统
电池及管理系统
电池及管理系统
电池及管理系统
电池及管理系统
360Ah*135S
360Ah*135S
360Ah*135S
电池及管理系统
360Ah*135S
360Ah*135S
360Ah*135S
电安全
为了达到一定的电压等级，电池大量串联， 电池与地或机壳之间 检测动力电池与地或机壳之间的 对操作人员的人身安全构成威胁 出现绝缘下降 绝缘电阻是否达标
锂离子电池管理系统
• 锂离子电池高性能管理——3S管理
– 荷电状态：SOC – 健康状态：SOH – 功能状态：SOF
锂离子电池管理系统
• SOC估算
• SOH估算方法
– 在线估算 – 在线测试 – 离线测试
锂离子电池管理系统
• SOF估算——最大允许充放电电流
– – – – 低温运行 高温运行 高SOC运行 低SOC运行
锂离子电池管理系统
• 储能系统用电池管理系统架构
输出接口 监控调度系统 CAN1 CAN2 严重报警信号（触点） PCS
严重报警信号（触点）
Unit Delay SOC(k) + + Qmax / UOCV =f(SOC)|SOC=0 + UO(k) Qavi SOC =f(UOCV) UOCV =f(SOC) + +
x
i(k)
∫i(k)dt
锂离子电池管理系统
• SOH表征参数
– 内阻增加 – 容量下降——对储能系统而言很关键 – 倍率下降
机 械 储 能 电 磁 储 能
铅酸电池
kW~50MW
5kW~100MW
分钟~小时
1~20小时 数小时 分钟~小时
电 化 学 储 能
液流电池
钠硫电池 锂电池
100kW-100MW kW－MW
电能质量、备用电源、调峰 填谷、能量管理、可再生储 能、EPS
电能质量、备用电源、UPS
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；
锂离子电池管理系统
• 电池管理系统接口
– 主板接口