導(dǎo)語(yǔ)：本文從儲(chǔ)能電池綜述、電池本體產(chǎn)品需求和電池管理系統(tǒng)需求三個(gè)維度綜述了電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能對(duì)儲(chǔ)能電池的需求。

一、儲(chǔ)能電池綜述

1、電化學(xué)儲(chǔ)能綜述

（1）相比較其它儲(chǔ)能方式，電化學(xué)儲(chǔ)能電站（系統(tǒng)）主要優(yōu)勢(shì)包括：

設(shè)計(jì)靈活、配置方便：模塊化設(shè)計(jì)，通過(guò)并聯(lián)可實(shí)現(xiàn)20MW以上級(jí)別系統(tǒng)規(guī)模，不 受地理?xiàng)l件限制

響應(yīng)速度快：毫秒級(jí)時(shí)間尺度內(nèi)實(shí)現(xiàn)額定功率范圍內(nèi)的有功無(wú)功的輸入和輸出

精確控制：能夠在可調(diào)范圍內(nèi)的任何功率點(diǎn)保持穩(wěn)定輸出

雙向調(diào)節(jié)能力：充電為用電負(fù)荷，放電為發(fā)電電源，額定功率雙倍的調(diào)節(jié)能力


（2）儲(chǔ)能電站面向電網(wǎng)側(cè)及新能源消納實(shí)際運(yùn)行需求，在以下方面開展應(yīng)用示范：

移峰填谷；新能源儲(chǔ)能互補(bǔ)；調(diào)頻服務(wù)+“虛擬同步機(jī)”；斷面功率控制；動(dòng)態(tài)無(wú)功支撐；大電網(wǎng)緊急控制；微網(wǎng)/冷熱綜合能源；黑啟動(dòng)/熱備用。

2、儲(chǔ)能容量選擇

儲(chǔ)能容量選擇，需綜合考慮系統(tǒng)潮流、調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓及緊急控制等各方 面需求；目前，儲(chǔ)能容量選擇主要受限于建設(shè)運(yùn)營(yíng)成本約束。

（1）調(diào)峰、調(diào)頻、緊急控制：主要是面向解決全網(wǎng)性問(wèn)題，客觀上儲(chǔ)能配置越大越有效。調(diào)峰需求能量型儲(chǔ)能，一般不小于2h，調(diào)頻和緊急控制需求功率型儲(chǔ)能，持續(xù)時(shí)間一般小于0.5h即可。

（2）調(diào)壓：主要考慮電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功需求，功率型儲(chǔ)能，容量越大，動(dòng)態(tài)無(wú)功支撐能力越強(qiáng)。


二、電池本體產(chǎn)品需求

1、電池選型：選型原則

（1）滿足電網(wǎng)調(diào)頻的持續(xù)高倍率充放電；

（2）滿足電網(wǎng)調(diào)頻，調(diào)峰需求的充放電循環(huán)次數(shù)；

（3）滿足電網(wǎng)調(diào)頻需求的滿充放轉(zhuǎn)換的快速響應(yīng)；

（4）滿足電網(wǎng)要求的穩(wěn)定運(yùn)行以及安全性；

（5）滿足收益要求的成本及系統(tǒng)效率；

（6）滿足電池易維護(hù)，電站無(wú)人值守的設(shè)計(jì)要求；

（7）滿足電池高效使用的SOC運(yùn)行范圍；

（8）滿足環(huán)境要求的寬工作范圍。

2、電池參數(shù)對(duì)比


3、電池選型：成組方案對(duì)比



4、選型建議

綜合比較各電池技術(shù)參數(shù)：

（1）鉛炭電池成本較低，但倍率特性低、循環(huán)壽命短、響應(yīng)速度慢及存在環(huán)保問(wèn)題；

（2）全釩液流電池具有較高的倍率特性、循環(huán)次數(shù)高，但其功率及能量密度低、占地 面積大，且高成本；

（3）鋰離子電池具有較高的能量和功率密度，較高的倍率特性、寬SOC運(yùn)行范圍、循 環(huán)次數(shù)高等優(yōu)勢(shì)，其中三元鋰離子電池具有更高的能量及功率密度，但存在安全性 及成本問(wèn)題。

（4）根據(jù)總體需求，兼顧電網(wǎng)調(diào)頻和調(diào)峰等其他應(yīng)用場(chǎng)景。

5、鋰離子電池的風(fēng)險(xiǎn)

國(guó)內(nèi)外近期發(fā)生多起鋰離子電池儲(chǔ)能電站火災(zāi) 事故。

7月2日，韓國(guó)靈巖一風(fēng)力發(fā)電園區(qū)內(nèi)ESS儲(chǔ)能 設(shè)備發(fā)生重大火災(zāi)事故，造成706㎡規(guī)模電池 建筑和3500塊以上鋰電池全部燒毀。

鎮(zhèn)江揚(yáng)中某用戶側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目，8月初項(xiàng)目中的 磷酸鐵鋰電池集裝箱起火并燒毀。

事故一旦發(fā)生就會(huì)造成嚴(yán)重后果，對(duì)鋰離子電池?zé)崾鹿侍卣鲄?shù)識(shí)別、熱失控早期預(yù)警、 安全聯(lián)動(dòng)和消防防護(hù)顯得尤為重要。

6、鋅溴液流電池的探索

合適的電化學(xué)儲(chǔ)能體系特征：價(jià)格合適；安全可控；易于部署；資源豐富。


（1）安全性高、不存在燃燒爆炸風(fēng)險(xiǎn)的化學(xué)體系

（2）單液流體系管路簡(jiǎn)單

（3）電解液為水體系，利于 散熱，不會(huì)燃燒

（4）體系封閉、環(huán)境壓力小 5 原料易得、價(jià)格適中

三、電池管理系統(tǒng)需求

1、儲(chǔ)能電站BMS系統(tǒng)概述

大型儲(chǔ)能系統(tǒng)電站可應(yīng)用于發(fā)電側(cè)或電網(wǎng)側(cè)的調(diào)頻調(diào)峰或削峰填谷，其中儲(chǔ)能電站BMS實(shí)現(xiàn)對(duì)電池運(yùn)行狀 態(tài)量（電壓、電流、溫度、絕緣等）的監(jiān)測(cè)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電池狀態(tài)剩余電量（SOC）、電池健康狀態(tài)（ SOH）的分析和評(píng)估，對(duì)電池組（堆）實(shí)現(xiàn)均衡管理、控制、故障告警、保護(hù)及通訊管理的系統(tǒng)裝置，其 目的是實(shí)現(xiàn)電池組的安全、穩(wěn)定、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)的使用。


儲(chǔ)能系統(tǒng)BMS采用三層典型架構(gòu)：

從控模塊（電池?cái)?shù)據(jù)采集單元） 第一層主要采集單體電池電壓、溫度等信息，對(duì) 電池狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，作均衡、熱管理執(zhí)行控制。

主控模塊（電池簇控制模塊） 第二層主要負(fù)責(zé)電池組端電壓采集、電流采集、 絕緣檢測(cè)、電池狀態(tài)計(jì)算、繼電器控制、均衡策 略、數(shù)據(jù)通信等。

總控模塊（電池堆控制模塊） 第三層主要進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示、查詢、參數(shù)設(shè)置、數(shù) 據(jù)計(jì)算、通訊、數(shù)據(jù)保存等。


2、功能需求

（1）電池模型：電池模型采用增強(qiáng)型自校正(ESC)鋰離子電池等效電路模型，考慮 溫度、滯回電壓、歐姆電阻、RC階數(shù)等影響因素，并能夠?yàn)镾OC 估計(jì)算法提供模型基礎(chǔ)。


（2）電池SOC估算：電池儲(chǔ)能設(shè)備荷電狀態(tài)（SOC）采用高精度的安時(shí)積分+開路電壓 校正方法，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法對(duì)磷酸鐵鋰電池SOC進(jìn)行估算，將估算 誤差控制在5%范圍內(nèi)，具有較高的估算精度。


（3）電池均衡控制：基于電池單體電壓、單體SOC、單體SOH以及歷史數(shù)據(jù)等綜合均 衡判據(jù)，采用被動(dòng)均衡+主動(dòng)均衡控制策略，大幅改善成組電池 的一致性、可用容量、電池壽命。

（4）集成高速通信規(guī)約：支持雙網(wǎng)冗余連接模式，通信協(xié)議采用IEC-104、IEC-61850 系列等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約，提升信息傳輸速率。


（5）電池安全保護(hù)

采用ASIL-B級(jí)保護(hù)策略，具備先進(jìn)的自我故障診斷和容錯(cuò)技術(shù)，對(duì)模塊自身軟硬件具備自我檢測(cè)功能， 硬件保護(hù)措施不會(huì)因?yàn)锽MS故障造成儲(chǔ)能系統(tǒng)安全問(wèn)題；

具備完善的軟硬件保護(hù)設(shè)計(jì)，采用分級(jí)預(yù)警、告警以及保護(hù)動(dòng)作等分級(jí)保護(hù)系統(tǒng)，電壓、溫度等具備變 化率保護(hù)、多級(jí)閾值保護(hù)等。

具備完善的SOE以及故障錄波功能，豐富的本地與遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)記錄功能，滿足現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控以及事后分析的要求，做到歷史事件可追溯、故障問(wèn)題可分析，做到歷史事件可追溯、故障問(wèn)題可分析，有效解 決儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)責(zé)任不清問(wèn)題；

具備多層級(jí)消防聯(lián)動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，具備pack級(jí)的消防，采用多傳感器融合技術(shù)（特征氣體、煙霧、溫 度），結(jié)合非標(biāo)鋰電池?zé)崾Э嘏袛嗨惴ǎ瑢?shí)時(shí)監(jiān)控電池?zé)崾Э仉A段，實(shí)現(xiàn)鋰電池?zé)崾Э卦缙诜旨?jí)預(yù)警，并在 鋰電池發(fā)生火情第一時(shí)間進(jìn)行滅火最小單元干預(yù)控制。


（6）防護(hù)措施