微信客服
微信公眾號
01儲能系統(tǒng)設(shè)計安全分析
儲能系統(tǒng)安全隱患：
電池儲能系統(tǒng)由電池組（堆）、BMS、PCS、空調(diào)、動環(huán)監(jiān)控、機(jī)架及輔件構(gòu)成。除了PCS、空調(diào)、 動環(huán)監(jiān)控等可能發(fā)生的電氣安全外，電池組（堆）成為了最大的安全隱患點(diǎn)。儲能系統(tǒng)中的安全隱患特點(diǎn)如下：
1.在電池儲能系統(tǒng)中，電池組（堆）的電池容量往往高達(dá)MWH，且在一個集裝箱或一個局部空間內(nèi)， 能量密度極高。在一個局部區(qū)域內(nèi)，容量高達(dá)數(shù)十到數(shù)百M(fèi)WH。一旦發(fā)生安全問題，往往引起電池燃燒的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，導(dǎo)致局面失控，損失重大。
2.在電池儲能系統(tǒng)中，電池組（堆）的電壓一般在700V以上，高壓直流系統(tǒng)對系統(tǒng)絕緣和保護(hù)提出 了極高的要求。系統(tǒng)布線、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一旦發(fā)生線纜老化、空氣潮濕、塵埃等都可能造成絕緣下降， 以致漏電、打火，以及線纜接觸電阻變大發(fā)熱等，引起安全事故。
3.在電網(wǎng)側(cè)電池儲能系統(tǒng)中，復(fù)雜系統(tǒng)往往產(chǎn)生惡劣的EMC環(huán)境，導(dǎo)致系統(tǒng)誤報警、誤動作，產(chǎn)生不可預(yù)期的安全事故。
4.電池過充、過放、過流、過溫，以及短路、熱失控等是儲能系統(tǒng)的最大安全隱患。
儲能系統(tǒng)的設(shè)計現(xiàn)狀：
儲能系統(tǒng)缺少頂層設(shè)計，標(biāo)準(zhǔn)化程度低，多為定制設(shè)計及示范應(yīng)用，缺少長時間運(yùn)行驗(yàn)證。
◆儲能系統(tǒng)的集成設(shè)計缺少系統(tǒng)的考慮，變成多個功能部件的堆積，相互間缺少聯(lián)系，多為信息孤島；
◇儲能系統(tǒng)運(yùn)行策略和保護(hù)機(jī)制不完善，缺少冗余的安全保護(hù)及長壽命的管理策略；
◆儲能系統(tǒng)的熱管理和一致性管理比較粗糙，缺少儲能系統(tǒng)及電池系統(tǒng)綜合分析及診斷，缺少儲能系 統(tǒng)的運(yùn)維支撐；
◆缺少系統(tǒng)安全的解決方案，僅直接借用建筑消防的設(shè)計思路，不適合儲能系統(tǒng)的消防處理；
◇系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性差，無論是系統(tǒng)成本、故障率、系統(tǒng)壽命及系統(tǒng)效率均優(yōu)化不夠；
◆只注重建造，示范，缺少運(yùn)維管理及后期維護(hù)的工作安排；
◇儲能系統(tǒng)的成本高，可靠性低，維護(hù)復(fù)雜或者很難維護(hù)，檢修要求高，對運(yùn)維管理人員要求高。
儲能安全的核心系統(tǒng)：
遵循“預(yù)防為主、防消結(jié)合”的原則，儲能安全控制系統(tǒng)應(yīng)融合電池管理系統(tǒng)、預(yù)警系統(tǒng)、基于電池特 性的熱失控探測系統(tǒng)、火災(zāi)探測系統(tǒng)、滅火控制系統(tǒng)等，各系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合和智能判斷，及時對電池系統(tǒng)進(jìn)行安全管控。
1.優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行控制策略，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全管控，具備嚴(yán)格的時序控制和安全冗余設(shè)置，保證 部分系統(tǒng)失效時仍能執(zhí)行安全管控。
2.具備電池系統(tǒng)預(yù)警機(jī)制，基于電池的健康狀態(tài)、一致性狀態(tài)（電壓、溫度）、溫度變化狀態(tài) 進(jìn)行系統(tǒng)預(yù)警，對“帶病”運(yùn)行的電池系統(tǒng)，給出預(yù)警，便于運(yùn)維。
3.提出電池安全狀態(tài)分析SOS（state of safety）,對電池安全狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確評估，給出安全風(fēng) 險等級數(shù)值。通過對SOS的預(yù)警，避免電池工作在高危區(qū)域，預(yù)防安全事故的發(fā)生。
4.基于H2、CO等氣體探測、電池單體溫度、煙感、溫感、可見光、紅外等綜合消防探測系統(tǒng)，執(zhí)行電池系統(tǒng)的安全預(yù)警及消防聯(lián)動控制。
5.針對電池火災(zāi)特點(diǎn)，提出綜合滅火系統(tǒng)，具備氣體滅火和水系滅火聯(lián)合控制系統(tǒng)。
電化學(xué)儲能項(xiàng)目應(yīng)用分布：
儲能系統(tǒng)的安全性永遠(yuǎn)是最重要的。而儲能安全性的最大關(guān)鍵在于電池堆的安全。要從設(shè)計->使用->管理->預(yù)警->保護(hù)->隔離->滅火各個環(huán)節(jié)予以考慮，主要從以下三個方面：
1.電池的本征安全性及電池設(shè)計的安全性考慮。
2.儲能系統(tǒng)的安全性設(shè)計，如電池模組的安全性設(shè)計，系統(tǒng)布局、 安全臨界值設(shè)計，系統(tǒng)控制策略設(shè)計，電池安全狀態(tài)的評估及預(yù)警，電池及模組熱管理，熱失控管理，熱隔離，安防系統(tǒng)設(shè)計考慮動環(huán)、消防、空調(diào)、監(jiān)控等。
3.系統(tǒng)安全保護(hù)設(shè)計，熱失控狀態(tài)下電芯和模組的隔離及滅火措施 ，系統(tǒng)回路切斷保護(hù)，消防滅火等。
02設(shè)備選型安全分析
電芯選型要點(diǎn)：
◆高安全性
強(qiáng)調(diào)電芯本質(zhì)安全，具備較高安全性， 通過專業(yè)檢測機(jī)構(gòu)認(rèn)證，在任何條件下都不應(yīng)該發(fā)生起火爆炸等惡劣情況。
◇循環(huán)特性
電芯具備較高循環(huán)壽命，且循環(huán)特性 （電壓一致性）穩(wěn)定可靠，內(nèi)阻變化率小。
◆溫升特性
電芯在不同倍率下，持續(xù)充放電， 溫度上升應(yīng)該控制在較小范圍。
◇自放電率
電芯在運(yùn)行或長期靜止過程中， 均應(yīng)該保持較小自放電率，否則會引起系統(tǒng)利用率下降的問題。
◆能量密度
電芯選型過程中能量密度是一 個關(guān)鍵參數(shù)，對于系統(tǒng)成本有較明顯影響。
電池管理系統(tǒng)BMS：
電池管理系統(tǒng)是專為控制電池充放電運(yùn)行效果、觀察電池所處溫度、濕度環(huán)境狀態(tài)等而設(shè)計，電池管理系統(tǒng)可以監(jiān)測到電池可能存在的過充、溫度 過高等隱患，對電池當(dāng)前及未來運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行合理評估，一定程度上避免電池故障及安全事故發(fā)生。
當(dāng)前儲能電池管理系統(tǒng)缺少系統(tǒng)管理的功能，多是基于動力BMS轉(zhuǎn)化而來 ，缺少大規(guī)模儲能電池系統(tǒng)的優(yōu)化管理，比如電池簇的投退管理，環(huán)流控制等等。
電池管理系統(tǒng)對電池安全起決定性作用。
BMS的技術(shù)要求：
1.由于儲能系統(tǒng)深度充放電的特性，在充放電末期電池組的一致性將對儲能系統(tǒng)可用容量產(chǎn)生影響，降低儲能系統(tǒng)的效率。為了保證電池組內(nèi)單體電池性能的一致性，要求儲能BMS具有很強(qiáng)的電池均衡管理能力，所以儲能系統(tǒng)一般要求采用主動均衡技術(shù)，均衡電流一般為0.5~5A， 以達(dá)到對一次循環(huán)電池組差異的補(bǔ)償。
2.為了保證電池使用壽命，溫度控制非常重要，必須考慮系統(tǒng)的熱管理設(shè)計。尤其對于調(diào)頻調(diào)峰應(yīng)用的儲能系統(tǒng)，由于高倍率的充放電電流將導(dǎo)致電池發(fā)熱嚴(yán)重，且不均衡，導(dǎo)致對電池使用壽命的影響。熱管理設(shè)計包括電池模組的熱設(shè)計，系統(tǒng)散熱風(fēng)道，BMS熱管理控制策略等等。
3.當(dāng)多組電池組并聯(lián)使用時（或電池堆維護(hù)時），必須考慮電池組的并聯(lián)控制策略，防止電池組間由于電池組組端電壓差導(dǎo)致環(huán)流的發(fā)生。同時也要考慮不同電池簇間的均衡維護(hù)。
4.對于大型儲能BMS還有其特殊性，具有特別的要求：由于一般大型儲能系統(tǒng)的電池組儲能容量為MWh至數(shù)百M(fèi)Wh級，變換功率為數(shù)百KW至幾十MW，往往由大量電池串并聯(lián)，且多組電池組并聯(lián)成堆組成，系統(tǒng)拓?fù)鋸?fù)雜，涉及多個控制單元的協(xié)調(diào)，系統(tǒng)布線復(fù)雜。使得大型儲能系統(tǒng)具有直流側(cè)電壓高（甚至高達(dá)1000V以上）、功率大（數(shù)百千瓦或兆瓦）、電池數(shù)量多、 環(huán)境惡劣干擾嚴(yán)重、數(shù)據(jù)龐大、控制復(fù)雜的特點(diǎn)。對BMS系統(tǒng)布局布線設(shè)計，抗干擾設(shè)計，數(shù)據(jù)處理能力，響應(yīng)速度等等提出了極高的要求。
5.由于系統(tǒng)的復(fù)雜性，多種數(shù)據(jù)接口和大量數(shù)據(jù)接入，要求BMS控制單元具有復(fù)雜協(xié)議的處理能力和響應(yīng)速度，對處理器、軟件架構(gòu)、代碼質(zhì)量提出較高的要求。如IEC61850接入?yún)f(xié)議，數(shù)據(jù)保存和故障追溯，系統(tǒng)冗余等。
6.電池安全狀態(tài)分析和預(yù)警是BMS的一項(xiàng)極為重要的要求。
7.由于儲能系統(tǒng)對安全性、可靠性的要求極高，所以，對BMS也要求有較高的可靠性、系統(tǒng)容錯和保護(hù)能力。
PCS選型要點(diǎn)：
◆PCS作為儲能系統(tǒng)的核心部件，應(yīng)該具有非常高的穩(wěn)定性；
◇PCS是電池儲能系統(tǒng)的吞吐設(shè)備， PCS的效率直接影響了儲能系統(tǒng)的效率，PCS應(yīng)該具備很高的效率；
◆PCS是功率輸出設(shè)備，相應(yīng)速率影響系統(tǒng)方案；
◇PCS連接電網(wǎng)側(cè)，平抑發(fā)電功率波動、改善電能質(zhì)量、支撐電網(wǎng)電壓和頻率，性能影響質(zhì)量。
PCS安全設(shè)計要點(diǎn)：
1.PCS內(nèi)部線纜和線槽采用阻燃材料，防止高溫著火。
2.PCS接入煙霧傳感器，檢測到溫度或煙霧濃度達(dá)到一定數(shù)值，立刻保護(hù)停機(jī)，上送故障信息。
3.PCS交流主接觸器供電線圈串聯(lián)溫度開關(guān)，環(huán)境溫度過高、切斷一次主回路，上傳故障信息。
4.PCS板件配置環(huán)境溫度測量芯片，環(huán)境溫度高度，PCS保護(hù)停機(jī)，上傳故障信息。
5.PCS功率模塊配置測溫電路，溫度過高PCS保護(hù)停機(jī)，上傳故障信息。
6.PCS檢測直流拉弧，防止直流拉弧，引起高溫著火。
7.PCS可以通過與BMS通信、儲能控制器、監(jiān)控后臺通信，接收消防保護(hù)指令進(jìn)行停機(jī)。
03電站消防安全分析
當(dāng)前儲能電站滅火方案：
目前儲能電站通常采用的消防滅火方案無論是“七氟丙烷+抑制劑”滅火系統(tǒng)還是細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，均是在保護(hù)區(qū)發(fā)生火災(zāi)蔓延，電池艙內(nèi)已有大量的煙和較高的溫度后，由感煙、感溫及H2和CO等可燃?xì)怏w火災(zāi)探測器接收到兩個獨(dú)立的火災(zāi)信號后啟動滅火系統(tǒng)，對被保護(hù)對象所在 的區(qū)域進(jìn)行滅火。而這時往往火勢已經(jīng)很大，電池艙內(nèi)大部分的電池和設(shè)備已經(jīng)遭受到了很大的火災(zāi)損壞。
上述方案均不能滿足儲能電站“預(yù)防為主、防消結(jié)合”的原則，更達(dá)不到防止火勢蔓延、防 腐、防爆、防水、防潮的要求。
預(yù)警機(jī)制：
基于電池的大數(shù)據(jù)分析和全生命周期的管理，對電池狀態(tài)進(jìn)行預(yù)警分析；對于“帶病”運(yùn)行的儲能系統(tǒng)，提前給出預(yù)警判斷，實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)維管理，減低運(yùn)維成本，提高系統(tǒng)安全性。
電池系統(tǒng)的預(yù)警功能，應(yīng)能根據(jù)電池的健康狀態(tài)、一致性等信息進(jìn)行電池狀態(tài)預(yù)警，便于電池 維護(hù)管理，提高系統(tǒng)安全性。預(yù)警和保護(hù)策略不同，保護(hù)是根據(jù)電池運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時進(jìn)行告警保護(hù)， 如果保護(hù)不執(zhí)行，會立即對電池系統(tǒng)的安全造成嚴(yán)重影響。預(yù)警是對具有安全隱患的電池提示預(yù)警 ，電池還可以繼續(xù)運(yùn)行，但長期運(yùn)行對電池壽命、安全都有較大的影響，應(yīng)該盡快在合適的時機(jī)進(jìn)行維護(hù)，恢復(fù)電池運(yùn)行在更合適的狀態(tài)。
預(yù)警策略分兩級執(zhí)行，一級是預(yù)警告警，二級是預(yù)警保護(hù)。一級預(yù)警建議盡快維護(hù)，但系統(tǒng)還可以繼續(xù)運(yùn)行，二級預(yù)警狀態(tài)就會停止系統(tǒng)運(yùn)行，必須立即維護(hù)。
電池預(yù)警機(jī)制：
◆基于電池的健康狀態(tài)的預(yù)警
a、電池系統(tǒng)的健康狀態(tài)
b、電池單體的健康狀態(tài)
◇基于電池堆系統(tǒng)的溫差的預(yù)警
電池的熱管理極大的影響了電池系統(tǒng)的壽命和安全性，合理控制電池的溫差，可以有效提升電池系統(tǒng)的使用壽命。
◆基于電池系統(tǒng)的溫度變化量ΔT的預(yù)警
電池運(yùn)行過程的溫度變化可以反應(yīng)電池的內(nèi)阻、電池的熱失控狀態(tài)，影響系統(tǒng)的安全。在一定的時間段內(nèi)，針對電池的溫度變化給出預(yù)警。
a、電池單體壓差的預(yù)警
b、電池簇間壓差的預(yù)警
◆基于電池簇間電流差的預(yù)警
SOC/SOH/SOP/SOE等SOX狀態(tài)分析；當(dāng)前電池一致性情況及趨勢預(yù)測，可及時進(jìn)行替換；適應(yīng)后續(xù)梯級利用的健康趨勢、 殘值評估、針對不同應(yīng)用場景分析后對電池的分類與再重組等
電池狀態(tài)分析：
◆電池管理系統(tǒng)是專為控制電池充放電運(yùn)行效果、觀察電池所處溫度濕度環(huán)境狀態(tài)等而設(shè)計，這樣的系統(tǒng)可以監(jiān)測到電池可能存在的過充、溫度過高等隱患，一定程度上避免電池故障引發(fā)。
◇通過紅外及可見光監(jiān)測平臺、特征煙氣探測器，以及智能就地及遠(yuǎn)程決策控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對電池火災(zāi)的早期識別和管控，大幅提升電池儲能電站安全運(yùn)行水平。
儲能系統(tǒng)安全隱患：
電池儲能系統(tǒng)由電池組（堆）、BMS、PCS、空調(diào)、動環(huán)監(jiān)控、機(jī)架及輔件構(gòu)成。除了PCS、空調(diào)、 動環(huán)監(jiān)控等可能發(fā)生的電氣安全外，電池組（堆）成為了最大的安全隱患點(diǎn)。儲能系統(tǒng)中的安全隱患特點(diǎn)如下：
1.在電池儲能系統(tǒng)中，電池組（堆）的電池容量往往高達(dá)MWH，且在一個集裝箱或一個局部空間內(nèi)， 能量密度極高。在一個局部區(qū)域內(nèi)，容量高達(dá)數(shù)十到數(shù)百M(fèi)WH。一旦發(fā)生安全問題，往往引起電池燃燒的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，導(dǎo)致局面失控，損失重大。
2.在電池儲能系統(tǒng)中，電池組（堆）的電壓一般在700V以上，高壓直流系統(tǒng)對系統(tǒng)絕緣和保護(hù)提出 了極高的要求。系統(tǒng)布線、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一旦發(fā)生線纜老化、空氣潮濕、塵埃等都可能造成絕緣下降， 以致漏電、打火，以及線纜接觸電阻變大發(fā)熱等，引起安全事故。
3.在電網(wǎng)側(cè)電池儲能系統(tǒng)中，復(fù)雜系統(tǒng)往往產(chǎn)生惡劣的EMC環(huán)境，導(dǎo)致系統(tǒng)誤報警、誤動作，產(chǎn)生不可預(yù)期的安全事故。
4.電池過充、過放、過流、過溫，以及短路、熱失控等是儲能系統(tǒng)的最大安全隱患。
儲能系統(tǒng)的設(shè)計現(xiàn)狀：
儲能系統(tǒng)缺少頂層設(shè)計，標(biāo)準(zhǔn)化程度低，多為定制設(shè)計及示范應(yīng)用，缺少長時間運(yùn)行驗(yàn)證。
◆儲能系統(tǒng)的集成設(shè)計缺少系統(tǒng)的考慮，變成多個功能部件的堆積，相互間缺少聯(lián)系，多為信息孤島；
◇儲能系統(tǒng)運(yùn)行策略和保護(hù)機(jī)制不完善，缺少冗余的安全保護(hù)及長壽命的管理策略；
◆儲能系統(tǒng)的熱管理和一致性管理比較粗糙，缺少儲能系統(tǒng)及電池系統(tǒng)綜合分析及診斷，缺少儲能系 統(tǒng)的運(yùn)維支撐；
◆缺少系統(tǒng)安全的解決方案，僅直接借用建筑消防的設(shè)計思路，不適合儲能系統(tǒng)的消防處理；
◇系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性差，無論是系統(tǒng)成本、故障率、系統(tǒng)壽命及系統(tǒng)效率均優(yōu)化不夠；
◆只注重建造，示范，缺少運(yùn)維管理及后期維護(hù)的工作安排；
◇儲能系統(tǒng)的成本高，可靠性低，維護(hù)復(fù)雜或者很難維護(hù)，檢修要求高，對運(yùn)維管理人員要求高。
儲能安全的核心系統(tǒng)：
遵循“預(yù)防為主、防消結(jié)合”的原則，儲能安全控制系統(tǒng)應(yīng)融合電池管理系統(tǒng)、預(yù)警系統(tǒng)、基于電池特 性的熱失控探測系統(tǒng)、火災(zāi)探測系統(tǒng)、滅火控制系統(tǒng)等，各系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合和智能判斷，及時對電池系統(tǒng)進(jìn)行安全管控。
1.優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行控制策略，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全管控，具備嚴(yán)格的時序控制和安全冗余設(shè)置，保證 部分系統(tǒng)失效時仍能執(zhí)行安全管控。
2.具備電池系統(tǒng)預(yù)警機(jī)制，基于電池的健康狀態(tài)、一致性狀態(tài)（電壓、溫度）、溫度變化狀態(tài) 進(jìn)行系統(tǒng)預(yù)警，對“帶病”運(yùn)行的電池系統(tǒng)，給出預(yù)警，便于運(yùn)維。
3.提出電池安全狀態(tài)分析SOS（state of safety）,對電池安全狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確評估，給出安全風(fēng) 險等級數(shù)值。通過對SOS的預(yù)警，避免電池工作在高危區(qū)域，預(yù)防安全事故的發(fā)生。
4.基于H2、CO等氣體探測、電池單體溫度、煙感、溫感、可見光、紅外等綜合消防探測系統(tǒng)，執(zhí)行電池系統(tǒng)的安全預(yù)警及消防聯(lián)動控制。
5.針對電池火災(zāi)特點(diǎn)，提出綜合滅火系統(tǒng)，具備氣體滅火和水系滅火聯(lián)合控制系統(tǒng)。
電化學(xué)儲能項(xiàng)目應(yīng)用分布：
儲能系統(tǒng)的安全性永遠(yuǎn)是最重要的。而儲能安全性的最大關(guān)鍵在于電池堆的安全。要從設(shè)計->使用->管理->預(yù)警->保護(hù)->隔離->滅火各個環(huán)節(jié)予以考慮，主要從以下三個方面：
1.電池的本征安全性及電池設(shè)計的安全性考慮。
2.儲能系統(tǒng)的安全性設(shè)計，如電池模組的安全性設(shè)計，系統(tǒng)布局、 安全臨界值設(shè)計，系統(tǒng)控制策略設(shè)計，電池安全狀態(tài)的評估及預(yù)警，電池及模組熱管理，熱失控管理，熱隔離，安防系統(tǒng)設(shè)計考慮動環(huán)、消防、空調(diào)、監(jiān)控等。
3.系統(tǒng)安全保護(hù)設(shè)計，熱失控狀態(tài)下電芯和模組的隔離及滅火措施 ，系統(tǒng)回路切斷保護(hù)，消防滅火等。
02設(shè)備選型安全分析
電芯選型要點(diǎn)：
◆高安全性
強(qiáng)調(diào)電芯本質(zhì)安全，具備較高安全性， 通過專業(yè)檢測機(jī)構(gòu)認(rèn)證，在任何條件下都不應(yīng)該發(fā)生起火爆炸等惡劣情況。
◇循環(huán)特性
電芯具備較高循環(huán)壽命，且循環(huán)特性 （電壓一致性）穩(wěn)定可靠，內(nèi)阻變化率小。
◆溫升特性
電芯在不同倍率下，持續(xù)充放電， 溫度上升應(yīng)該控制在較小范圍。
◇自放電率
電芯在運(yùn)行或長期靜止過程中， 均應(yīng)該保持較小自放電率，否則會引起系統(tǒng)利用率下降的問題。
◆能量密度
電芯選型過程中能量密度是一 個關(guān)鍵參數(shù)，對于系統(tǒng)成本有較明顯影響。
電池管理系統(tǒng)BMS：
電池管理系統(tǒng)是專為控制電池充放電運(yùn)行效果、觀察電池所處溫度、濕度環(huán)境狀態(tài)等而設(shè)計，電池管理系統(tǒng)可以監(jiān)測到電池可能存在的過充、溫度 過高等隱患，對電池當(dāng)前及未來運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行合理評估，一定程度上避免電池故障及安全事故發(fā)生。
當(dāng)前儲能電池管理系統(tǒng)缺少系統(tǒng)管理的功能，多是基于動力BMS轉(zhuǎn)化而來 ，缺少大規(guī)模儲能電池系統(tǒng)的優(yōu)化管理，比如電池簇的投退管理，環(huán)流控制等等。
電池管理系統(tǒng)對電池安全起決定性作用。
BMS的技術(shù)要求：
1.由于儲能系統(tǒng)深度充放電的特性，在充放電末期電池組的一致性將對儲能系統(tǒng)可用容量產(chǎn)生影響，降低儲能系統(tǒng)的效率。為了保證電池組內(nèi)單體電池性能的一致性，要求儲能BMS具有很強(qiáng)的電池均衡管理能力，所以儲能系統(tǒng)一般要求采用主動均衡技術(shù)，均衡電流一般為0.5~5A， 以達(dá)到對一次循環(huán)電池組差異的補(bǔ)償。
2.為了保證電池使用壽命，溫度控制非常重要，必須考慮系統(tǒng)的熱管理設(shè)計。尤其對于調(diào)頻調(diào)峰應(yīng)用的儲能系統(tǒng)，由于高倍率的充放電電流將導(dǎo)致電池發(fā)熱嚴(yán)重，且不均衡，導(dǎo)致對電池使用壽命的影響。熱管理設(shè)計包括電池模組的熱設(shè)計，系統(tǒng)散熱風(fēng)道，BMS熱管理控制策略等等。
3.當(dāng)多組電池組并聯(lián)使用時（或電池堆維護(hù)時），必須考慮電池組的并聯(lián)控制策略，防止電池組間由于電池組組端電壓差導(dǎo)致環(huán)流的發(fā)生。同時也要考慮不同電池簇間的均衡維護(hù)。
4.對于大型儲能BMS還有其特殊性，具有特別的要求：由于一般大型儲能系統(tǒng)的電池組儲能容量為MWh至數(shù)百M(fèi)Wh級，變換功率為數(shù)百KW至幾十MW，往往由大量電池串并聯(lián)，且多組電池組并聯(lián)成堆組成，系統(tǒng)拓?fù)鋸?fù)雜，涉及多個控制單元的協(xié)調(diào)，系統(tǒng)布線復(fù)雜。使得大型儲能系統(tǒng)具有直流側(cè)電壓高（甚至高達(dá)1000V以上）、功率大（數(shù)百千瓦或兆瓦）、電池數(shù)量多、 環(huán)境惡劣干擾嚴(yán)重、數(shù)據(jù)龐大、控制復(fù)雜的特點(diǎn)。對BMS系統(tǒng)布局布線設(shè)計，抗干擾設(shè)計，數(shù)據(jù)處理能力，響應(yīng)速度等等提出了極高的要求。
5.由于系統(tǒng)的復(fù)雜性，多種數(shù)據(jù)接口和大量數(shù)據(jù)接入，要求BMS控制單元具有復(fù)雜協(xié)議的處理能力和響應(yīng)速度，對處理器、軟件架構(gòu)、代碼質(zhì)量提出較高的要求。如IEC61850接入?yún)f(xié)議，數(shù)據(jù)保存和故障追溯，系統(tǒng)冗余等。
6.電池安全狀態(tài)分析和預(yù)警是BMS的一項(xiàng)極為重要的要求。
7.由于儲能系統(tǒng)對安全性、可靠性的要求極高，所以，對BMS也要求有較高的可靠性、系統(tǒng)容錯和保護(hù)能力。
PCS選型要點(diǎn)：
◆PCS作為儲能系統(tǒng)的核心部件，應(yīng)該具有非常高的穩(wěn)定性；
◇PCS是電池儲能系統(tǒng)的吞吐設(shè)備， PCS的效率直接影響了儲能系統(tǒng)的效率，PCS應(yīng)該具備很高的效率；
◆PCS是功率輸出設(shè)備，相應(yīng)速率影響系統(tǒng)方案；
◇PCS連接電網(wǎng)側(cè)，平抑發(fā)電功率波動、改善電能質(zhì)量、支撐電網(wǎng)電壓和頻率，性能影響質(zhì)量。
PCS安全設(shè)計要點(diǎn)：
1.PCS內(nèi)部線纜和線槽采用阻燃材料，防止高溫著火。
2.PCS接入煙霧傳感器，檢測到溫度或煙霧濃度達(dá)到一定數(shù)值，立刻保護(hù)停機(jī)，上送故障信息。
3.PCS交流主接觸器供電線圈串聯(lián)溫度開關(guān)，環(huán)境溫度過高、切斷一次主回路，上傳故障信息。
4.PCS板件配置環(huán)境溫度測量芯片，環(huán)境溫度高度，PCS保護(hù)停機(jī)，上傳故障信息。
5.PCS功率模塊配置測溫電路，溫度過高PCS保護(hù)停機(jī)，上傳故障信息。
6.PCS檢測直流拉弧，防止直流拉弧，引起高溫著火。
7.PCS可以通過與BMS通信、儲能控制器、監(jiān)控后臺通信，接收消防保護(hù)指令進(jìn)行停機(jī)。
03電站消防安全分析
當(dāng)前儲能電站滅火方案：
目前儲能電站通常采用的消防滅火方案無論是“七氟丙烷+抑制劑”滅火系統(tǒng)還是細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，均是在保護(hù)區(qū)發(fā)生火災(zāi)蔓延，電池艙內(nèi)已有大量的煙和較高的溫度后，由感煙、感溫及H2和CO等可燃?xì)怏w火災(zāi)探測器接收到兩個獨(dú)立的火災(zāi)信號后啟動滅火系統(tǒng)，對被保護(hù)對象所在 的區(qū)域進(jìn)行滅火。而這時往往火勢已經(jīng)很大，電池艙內(nèi)大部分的電池和設(shè)備已經(jīng)遭受到了很大的火災(zāi)損壞。
上述方案均不能滿足儲能電站“預(yù)防為主、防消結(jié)合”的原則，更達(dá)不到防止火勢蔓延、防 腐、防爆、防水、防潮的要求。
預(yù)警機(jī)制：
基于電池的大數(shù)據(jù)分析和全生命周期的管理，對電池狀態(tài)進(jìn)行預(yù)警分析；對于“帶病”運(yùn)行的儲能系統(tǒng)，提前給出預(yù)警判斷，實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)維管理，減低運(yùn)維成本，提高系統(tǒng)安全性。
電池系統(tǒng)的預(yù)警功能，應(yīng)能根據(jù)電池的健康狀態(tài)、一致性等信息進(jìn)行電池狀態(tài)預(yù)警，便于電池 維護(hù)管理，提高系統(tǒng)安全性。預(yù)警和保護(hù)策略不同，保護(hù)是根據(jù)電池運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時進(jìn)行告警保護(hù)， 如果保護(hù)不執(zhí)行，會立即對電池系統(tǒng)的安全造成嚴(yán)重影響。預(yù)警是對具有安全隱患的電池提示預(yù)警 ，電池還可以繼續(xù)運(yùn)行，但長期運(yùn)行對電池壽命、安全都有較大的影響，應(yīng)該盡快在合適的時機(jī)進(jìn)行維護(hù)，恢復(fù)電池運(yùn)行在更合適的狀態(tài)。
預(yù)警策略分兩級執(zhí)行，一級是預(yù)警告警，二級是預(yù)警保護(hù)。一級預(yù)警建議盡快維護(hù)，但系統(tǒng)還可以繼續(xù)運(yùn)行，二級預(yù)警狀態(tài)就會停止系統(tǒng)運(yùn)行，必須立即維護(hù)。
電池預(yù)警機(jī)制：
◆基于電池的健康狀態(tài)的預(yù)警
a、電池系統(tǒng)的健康狀態(tài)
b、電池單體的健康狀態(tài)
◇基于電池堆系統(tǒng)的溫差的預(yù)警
電池的熱管理極大的影響了電池系統(tǒng)的壽命和安全性，合理控制電池的溫差，可以有效提升電池系統(tǒng)的使用壽命。
◆基于電池系統(tǒng)的溫度變化量ΔT的預(yù)警
電池運(yùn)行過程的溫度變化可以反應(yīng)電池的內(nèi)阻、電池的熱失控狀態(tài)，影響系統(tǒng)的安全。在一定的時間段內(nèi)，針對電池的溫度變化給出預(yù)警。
◇基于電池壓差的預(yù)警
a、電池單體壓差的預(yù)警
b、電池簇間壓差的預(yù)警
◆基于電池簇間電流差的預(yù)警
SOC/SOH/SOP/SOE等SOX狀態(tài)分析；當(dāng)前電池一致性情況及趨勢預(yù)測，可及時進(jìn)行替換；適應(yīng)后續(xù)梯級利用的健康趨勢、 殘值評估、針對不同應(yīng)用場景分析后對電池的分類與再重組等
電池狀態(tài)分析：
◆電池管理系統(tǒng)是專為控制電池充放電運(yùn)行效果、觀察電池所處溫度濕度環(huán)境狀態(tài)等而設(shè)計，這樣的系統(tǒng)可以監(jiān)測到電池可能存在的過充、溫度過高等隱患，一定程度上避免電池故障引發(fā)。
◇通過紅外及可見光監(jiān)測平臺、特征煙氣探測器，以及智能就地及遠(yuǎn)程決策控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對電池火災(zāi)的早期識別和管控，大幅提升電池儲能電站安全運(yùn)行水平。
0 條