天邦达邵磊:电化学储能用户侧标准BMS应用方案的探讨-中国国际储能大会
2023 06/21 09:36:13
来源:中国储能网

天邦达邵磊:电化学储能用户侧标准BMS应用方案的探讨

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作者:中国储能网新闻中心

  中国储能网讯:5月24~26日,由工业和信息化部节能与综合利用司与国家能源局能源节约和科技装备司联合指导,中国化学与物理电源行业协会主办并联合240余家机构共同支持的第十三届中国国际储能大会在杭州召开。

  来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的1011余家产业链供应链企业,5417位嘉宾参加了本届大会,其中245家企业展示了储能产品,可谓盛装出席,涵盖系统集成、电芯、PCS、BMS、集装箱、消防、检测认证等新型储能全产业链。

  5月25日下午,深圳天邦达科技有限公司高压储能产品线总监邵磊受邀在锂离子电池与储能系统设计专场分享了主题报告,报告题目为《电化学储能用户侧标准BMS应用方案的探讨》。以下是报告主要内容:

  

  邵磊:各位领导、各位专家,大家下午好!我是来自天邦达的邵磊,分享的题目是《电化学储能用户侧标准BMS应用方案的探讨》。从四个方面:一是储能的发展,二是用户侧储能方案,三是关键技术,四是公司简介。

  第一部分,储能的发展

  随着习主席在峰会上发布的3060目标,我们要实现新型电力的转型,储能成为一个必备的组成成分,用户侧也成为了现在各个厂家、集成商以及资本方高度的关注点。

  储能的市场随着发展,看这张统计的曲线,到2030年之前,在全球都是一个快速增长的环节,到2060年之前,都会出现持续的稳步增长,当然,这里面不也包含其他的储能方式。

  第二部分,用户侧储能方案

  天邦达基于自己积累的能力和产品方向,我们能做什么?我们接下来会从用户侧的几个方向来讲解:

  第一,户用储能。这也是在海外最活跃的一块储能部分,户用储能从这张图可以看出,从现在的发展趋势,随着用户的需求,电池容量也逐步从5度电慢慢往几十度电到几百度电过渡,随着电池的容量发展,大家怎么选择产品?在天邦达以BMS和电源为产品基础的厂家能够做什么?我们推出了四种方案:

  第一个方案,高压串联BMS。它是利用传统的高压PACK堆叠起来的,对于我们这个方案来说,主要具备了几个方向的考虑,具备单体均衡和模组均衡,因为考虑到它的维护和堆叠的电池组的特性,它也可以灵活地进行堆叠,灵活地进行并簇,也是满足不同客户使用的扩容需求。同时,我们还为堆叠户储开发了一个专用的高压电源板,来满足高压箱的简化设计和降低系统成本,同时我们也配备不同的显示,包括与用户互联的场景,这是我们的一些特性。

  第二个方案,高压智能BMS。这个方案也是我们结合客户的需求,包括参照华为的一些思想,做出来的高压智能锂电。我们将BMS和DC/DC进行了融合,将传统的48V电池包进行升压,升到400V的标准电压母线。相比前面的高压堆叠的方案,它就相当于能够不用做电池的堆叠,是用并联的方式进行扩容,同时它又是高压的输出,来满足现在市场上对扩容的需求。结合DC/DC的方案,采用双向DC/DC来实现均流包括均充策略,对电池组进行独立的维护和使用。同时,我们现在做的也是一个可以最多支持32个并机,峰值效率也是达到98.5%。

  第三个方案,低压并联BMS。这是比较传统的方案,在现有的一些方案中还是会有很多客户选择低压的方案,因为高压的方案,大家还是会对维护和售后有一些成本,但是随着用户的需求,也在逐步往高压过渡。

  第四个方案,低压智能BMS。结合我们现在的应用,主要是考虑到它和原有的锂电进行扩容的一个并联,包括原有一些铅酸的并联。就是说,我们采用智能BMS以后,同样是48V的母线,可以和原始的进行并联,同时解决环流的问题。这样就可以在不改变原有用户的配置情况下,进行快速地扩容,同时有相应的一些保护策略。

  对于这四种方案,我们从五个维度进行了对比,从度电经济性、可用性、能量效率、扩容应用以及运维费率。因为目前都在慢慢往10度电、20度电做,我们就以20度电为标本,站在我们方案的角度,高压串联的成本是相对最低的。可用率的话,因为有DC/DC的加持以后,它每个模组都可以进行深度的DOD的放电。能量效率,可能高压直流串联肯定是效率最高的,因为系统增加了DC/DC,或者说系统的电压母线比较低的情况下,系统的损耗以及系统的DC/DC还是有一些效率的损失。包括扩容,现在不管是进行并联、堆叠,包括一些应用,我们有各种堆叠方法。包括运维,目前高压串联的方式,运维成本会略高,因为电池堆叠以后,到了海外的应用,比如说不同模组的配组之间的差异,这就是为什么我们会去做高压电源板和模组均衡板的原因。随着户用储能对电量的需求,对BMS也提出了更高的一些要求,目前也在往更高电压、更高容量发展,我们也需要有更加高效的BMS配合进行管理,所以我们针对这个应用场景也推出了四种应用方案。

  结合这四种方案,现在也在做一些微网的应用,就是在户储、工商储以及基站储能的场景,我们也是结合互联网的特性,做虚拟的调度,这样也是我们现在给我们的一些客户项目做成功试点的应用。

  这是工商业储能的应用,随着大家对峰谷价差包括一些园区的应用,工商业也逐渐成为了国内外的一个关注焦点。工商业的应用场景很广,不同的柜式的方案,随着各个厂家、业主的需求,也关注电池储能系统的应用。我们针对工商业储能,在我们的角度,就是说传统有高压的BMS,这种就是采用我们传统的二级或者三级架构,根据客户的要求进行灵活的配簇的处理,目前可能还是以集中式为主流。这里我们也在做三级和EMS的融合开发,满足工商业的一些调度,包括一些峰谷套利的策略,其他基础的像BMS的管理,我们肯定是都可以保障的。

  结合工商业储能的发展,结合天邦达在BMS和电力电子的优势,现在也正在研发一个新的方案,叫IPE的BMS方案。我们将BMS和DCDC进行一个融合的思路,假如说现在像all in one的集成柜的储能,我们怎么样把我们的BMS和DCDC进行融合。根据我们的框图可以看出来,我们现在是做了两个DCDC,我们不会像相关厂家那样去做几百千瓦的,我们的电源功率是控制在30千瓦以内。也就是说,我们会有一个串联DC/DC以及补电DC/DC,实现对每个模组进行智能化的管理,可以做到每一个模组的优化。比如说模组的维护、运营、替换的时候,也可以做到不用过多地人为干预,来减少运维成本。

  另外,能够解决环流的问题,像集中式怎么进行环流的控制,假如说大家都上组串式,那又不一样,但是如果站在直流侧,能够将这块控制好,那也是我们的一个优势。因为后面可能还有一个方案,未来随着国标推进,可能还有一个高电压穿越的要求,这时候可能是PCS的一个瓶颈,还是需要直流侧来承担这个风险,那么如果用到我们这套方案既可以解决相关问题,这套方案现在是在一个研发的状态。

  我们在用户侧的大型储能,这是工商业的一个放大版,也是采用我们标准的三级架构来做方案,不管是从控、主控、堆控三个模块,包括无论是被动均衡方案还是主动均衡方案,我们都有一些相应的解决方案。这里也是结合了我们的一些温控策略,包括算法以及云平台的应用,对电池进行管理,实现远程的监控和实时的预警。这块,我们现在也是在给很多客户批量上这个项目。

  第三部分,关键技术

  第一,均衡技术。因为我们本身做电力电子这块,无论是模组级的还是PACK级的均衡,包括到电芯级的,在均衡方面也有我们的一些方案,这块现在有16串、24串,现在也在做52串的主动均衡,DCDC的效率可以做到92%的效率。

  第二,SOX方案。昨天很多厂家讲到,其实我们做SOC来说,整个是建模开发的,无论是静态修正还是动态修正,都有标准成熟的算法模型,包括对SOE、SOH的管理,这都有我们公司十几年的发展沉淀。现在我们也在做这些自学习的一些算法,包括电化学模型的一些算法,包括大数据平台。

  第三,天邦达智云服务。我们也建立了自己的服务器,可以对我们的锂电池以及卖出去的BMS进行锂电的一些管理、安全的服务,包括做在线的升级、维护,包括做一些售后的处理。后面,我们可能也会结合虚拟电网做一些社区运营以及维护的工作,做到数据的一些管控以及交易的发展方向。

  第四,无线BMS。这是我们和西交大进行合作的,他们有一个DDA的无线技术,我们现在在做合作,已经做了一个集装箱,在做测试。我们想利用我们现有的BMS,结合他们的无线技术,将我们这种大型储能集装箱里的BMS的有线或者CAN,变成无线的方式,进行一个通信,提高装配性和维护性,包括降低运维的成本。初始成本也会比传统线束的成本要低,因为传统的线束,无论是从操作上、装配上都会带来相应的人工。

  第四部分,公司简介。

  天邦达是2007年成立,到目前也有16年历史,现在主要是以BMS和电力电子结合,是我们的一个方向。现在在海外的高压部署和工商业的出货量是比较大的,现在主要在深圳,总部也在深圳,在深圳有自己的制造中心,在越南也有制造中心,目前在东莞现在有一个在建的制造基地。我们在2022年,在第三方BMS来说,我们的销售额应该来说是最大的,6.3亿,总装机量,加上我们一些传统的业务,现在至少在8.7GW。16年来,我们没有出过大的安全事故。

  我们公司的研发团队是比较强大的,目前像知识产权现在有160多项,研发团队有200多人,现在无论是产品的认证,还是一些体系的认证,公司的流程认证,都得到了一些国际机构的认可。同时,我们公司有18条SMT生产线,是研发、生产、销售一体的,有越南、深圳的两大生产基地,未来在东莞。我们还有汽车级的生产车间,有完整的管控体系,所以这也是我们独有的优势,我们有自己的整个制造管控体系。

  这是我们的一些高压储能产品,对于大储以及用户侧大储,我们有三方面的产品,不管是云平台,还是高压箱、汇流柜,目前天邦达以BMS和DCDC的融合方向,作为我们的主流技术方向,来提供储能直流侧的解决方案。我们也提供不同模块的配置,来适配客户的应用,希望更多业界的同仁和我们进行交流,和我们取得联系。

  我的报告到这里,谢谢大家!

 

【责任编辑:欧阳勇】