模儲(chǔ)能里有三個(gè)技術(shù)是比較核心關(guān)鍵的，一個(gè)是BMS，第二個(gè)是PCS，第三個(gè)是EMS，任何一個(gè)環(huán)節(jié)做的不好都有可能造成非常大的風(fēng)險(xiǎn)和不良的后果，周錫衛(wèi)研究員在2018國(guó)際儲(chǔ)能峰會(huì)上表示。

218第五屆國(guó)際儲(chǔ)能峰會(huì)上，國(guó)家能源分布式能源技術(shù)研發(fā)中心特聘研究員周錫衛(wèi)先生分享了儲(chǔ)能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用方面的內(nèi)容，重點(diǎn)介紹了BMS及安全管理方面內(nèi)容。

以下為發(fā)言實(shí)錄：

國(guó)家能源分布式能源技術(shù)研發(fā)中心特聘研究員周錫衛(wèi)先生：各位同行，各位朋友下午好！今天跟大家分享一下大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用方面，這個(gè)題目很大，實(shí)際上我今天重點(diǎn)講的是安全性和經(jīng)濟(jì)性，儲(chǔ)能系統(tǒng)現(xiàn)在大家比較關(guān)心的就是嚴(yán)重方面怎么樣，然后商業(yè)價(jià)值有沒(méi)有，有沒(méi)有盈利的空間，今天我重點(diǎn)介紹這兩個(gè)方面。

因?yàn)闀r(shí)間關(guān)系，有些內(nèi)容我就過(guò)去了，有些重點(diǎn)的地方我就講的稍微細(xì)一點(diǎn)，這個(gè)大趨勢(shì)就不講了。儲(chǔ)能系統(tǒng)商業(yè)化的探索目標(biāo)，實(shí)際上我們重點(diǎn)在這四個(gè)方面考慮，一個(gè)是基于市場(chǎng)化創(chuàng)新上，不需要新的國(guó)家政策或者是政府補(bǔ)貼的情況下，憑借著交易平臺(tái)等市場(chǎng)化的手段如何進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)三個(gè)方面的考慮，一個(gè)助力電網(wǎng)，就是在電網(wǎng)的電力調(diào)節(jié)輔助服務(wù)上去發(fā)揮作用。第二個(gè)在現(xiàn)行政策，有一個(gè)非常重要的特點(diǎn)來(lái)支撐著大規(guī)模儲(chǔ)能的就是國(guó)家能源局有一個(gè)164號(hào)文，應(yīng)該是2016年的，這個(gè)文件是關(guān)于儲(chǔ)能如何變成一個(gè)獨(dú)立電站跟電網(wǎng)發(fā)生業(yè)務(wù)關(guān)系，然后定價(jià)如何定，給了一個(gè)原則意見(jiàn)，所以現(xiàn)行政策我們是依據(jù)這樣的一個(gè)政策來(lái)實(shí)施的。

第三個(gè)方面就是降低新能源的棄電或者是擴(kuò)大新能源的應(yīng)用規(guī)模和范圍。因?yàn)榇蠹谊P(guān)心安全，近年陸續(xù)發(fā)生一些比較重大的安全事件，本來(lái)我還有幾張圖，因?yàn)樯婕暗絿?guó)內(nèi)的一些單位我就沒(méi)有放出來(lái)，就放了這一張，這是韓國(guó)2018年7月2號(hào)發(fā)生的一個(gè)比較大規(guī)模的，是有4兆瓦的功率，12兆瓦時(shí)鋰電池的儲(chǔ)能系統(tǒng)，全部都燒盡了，救火是救不滅了。經(jīng)過(guò)分析，各個(gè)專(zhuān)家分析統(tǒng)一比較認(rèn)可的共識(shí)是認(rèn)為現(xiàn)在的鋰電池的結(jié)構(gòu)和現(xiàn)在的設(shè)計(jì)技術(shù)，材料技術(shù)還存在著一定的商業(yè)應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)，主要實(shí)際上是有幾個(gè)方面，一個(gè)是過(guò)充過(guò)放的風(fēng)險(xiǎn)，第二個(gè)是短路風(fēng)險(xiǎn)，第三個(gè)是在應(yīng)用的時(shí)候不均勻性造成電芯不一致的后期效應(yīng)，前期靜態(tài)的時(shí)候在工廠都做了一致性的檢測(cè)，原則上是沒(méi)問(wèn)題，但是在應(yīng)用場(chǎng)景上，一串組之后可能溫度差比較大，靠外面環(huán)境接觸的地方，因?yàn)橛锌照{(diào)設(shè)施，溫度控制會(huì)比較好一點(diǎn)，但靠中間可能只有三毫克，兩個(gè)電芯之間只有三毫米的間隙，這樣的話空氣對(duì)流還是比較困難，所以溫度的一致性在運(yùn)行過(guò)程中實(shí)際上是有比較大的差距。在不同的溫度環(huán)境下充放電電量是不一樣的，這樣就造成規(guī)模應(yīng)用的時(shí)候，本來(lái)比較一致的，使用到一段時(shí)間之后不一致性就會(huì)凸現(xiàn)出來(lái)，不一致性凸現(xiàn)出來(lái)會(huì)有很多的隱患和風(fēng)險(xiǎn)，后面我們會(huì)講到。

這是一塊BMS，實(shí)際上大規(guī)模儲(chǔ)能里有三個(gè)技術(shù)是比較核心關(guān)鍵的，一個(gè)是BMS，第二個(gè)是PCS，第三個(gè)是EMS，任何一個(gè)環(huán)節(jié)做的不好都有可能造成非常大的風(fēng)險(xiǎn)和不良的后果。特別突出介紹一下BMS，電池管理最基本的一個(gè)環(huán)節(jié)也是最實(shí)質(zhì)的一個(gè)環(huán)節(jié)，我想了一個(gè)通用的BMS的，網(wǎng)上也可以搜得到的一塊板，只管12顆電芯或者16顆，可能有一些這方面的專(zhuān)家自己做過(guò)了，大部分可能自己沒(méi)看過(guò)里面BMS電路的情況。

BMS實(shí)際上是一個(gè)比較強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，也是比較復(fù)雜的，里面局部的電路，這是幾顆專(zhuān)用芯片，這是均衡電路的，一共可以管六顆電芯的大概就是這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)。里面有龐大的線路，這會(huì)怎么樣呢？第一，它管理的參量會(huì)比較多，包括運(yùn)行、判斷等等，還有一個(gè)本身的可靠性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于電芯的可靠性。

我把它簡(jiǎn)化了一下，基本上像這樣的一個(gè)BMS，藍(lán)色的部分就是監(jiān)控電路，剛才那塊大板的主要部分，它還有均衡電路，均衡電路目前有兩種，我一會(huì)兒把一個(gè)示意圖再打出來(lái)。我現(xiàn)在要說(shuō)明的是什么呢？目前的這個(gè)是鋰電池的，特別說(shuō)明一下。今天重點(diǎn)講的是鋰電池方面的，實(shí)際上是電化學(xué)蓄電池方面，不排除，不是說(shuō)別的儲(chǔ)能方式不好，因?yàn)槲艺J(rèn)為目前商業(yè)性?xún)r(jià)比比較高的，馬上能夠商業(yè)化應(yīng)用的，大規(guī)模儲(chǔ)能方面鋰電池還是比較優(yōu)選的之一。

講鋰電池多數(shù)是這么一個(gè)情況，我現(xiàn)在一共劃了五條線，這邊是四個(gè)電池，現(xiàn)在叫四個(gè)并接，目前大規(guī)模儲(chǔ)能一般都是三個(gè)，四個(gè)，五個(gè)，甚至八個(gè)，還有做多的是12個(gè)，一會(huì)兒我講為什么是這個(gè)原因?，F(xiàn)在是四個(gè)并接的，視同為一個(gè)電池好了，檢測(cè)電路有5根線，兩根線是檢測(cè)電壓的，還有一根藍(lán)色是檢測(cè)溫度的，還有兩根紅色是做均衡的，是主動(dòng)均衡的。這里面特別說(shuō)明的是一顆電池要有五個(gè)線路，其中還有一個(gè)是電路的回路做主動(dòng)均衡的。

在一個(gè)一MWH的集裝箱里，如果用60安時(shí)的電芯要有5000多顆，如果四個(gè)并起來(lái)這樣的話還有一千多個(gè)回路在里面，所以輔助的設(shè)備和回路造成的不安全因素是非常大的，現(xiàn)在很多集裝箱出問(wèn)題，后面分析起來(lái)，很多跟輔助電路先發(fā)生故障和問(wèn)題有很大關(guān)系。

還有一個(gè)，電芯大家會(huì)看，每個(gè)電芯廠都會(huì)做測(cè)試，實(shí)際上是很難燃燒的，我們也做過(guò)實(shí)際的測(cè)試，你就是一顆電芯，基本上就是600多安回出來(lái)，有的會(huì)到900安一顆電芯，這個(gè)電流會(huì)非常大，如果電人的話把手指就要擊穿掉，但是它不會(huì)燃燒。

反過(guò)頭來(lái)講燃燒是因?yàn)楹芏嗲闆r下，過(guò)充過(guò)放會(huì)漏液，溫度會(huì)比較高，比較高的時(shí)候電極，不同廠家的工藝措施使它內(nèi)部短接，容易和燃燒的鋰電池的液體發(fā)生關(guān)系，這時(shí)候比較容易起火。

畫(huà)這張圖的另外一個(gè)意思，我這邊畫(huà)了四根電池，這邊一個(gè)紅色，現(xiàn)在的BMS檢測(cè)實(shí)際上是這個(gè)紅色的電壓，并不是四顆里面任何一顆的電壓，這個(gè)大家大多數(shù)都是學(xué)過(guò)電的，中學(xué)物理里面都有，并接的時(shí)候電壓位是相等的，所以四個(gè)并接之后檢測(cè)到的電壓是同樣的電壓?？墒沁@四顆電芯里面運(yùn)行一段時(shí)間了不均衡，有的已經(jīng)過(guò)充了，有的已經(jīng)滿了，旁邊的這一顆，兩邊的還比較低，電位，這個(gè)時(shí)候如果按照紅線的位置可能只有到80%的SOC還可以繼續(xù)充電，另外一顆已經(jīng)滿的這個(gè)時(shí)候就會(huì)過(guò)充了，長(zhǎng)期過(guò)充就有可能造成比較危險(xiǎn)的事故。

如果現(xiàn)在是放電，現(xiàn)在比較低的就會(huì)提前達(dá)到了放電的保護(hù)電，不應(yīng)該再放的，再放就過(guò)低了，檢測(cè)出來(lái)的平均電壓在他上面，這個(gè)時(shí)候在BMS和EMS得到的數(shù)據(jù)，它還可以繼續(xù)放電。這個(gè)時(shí)候再放電，這兩個(gè)比較低的就會(huì)過(guò)放，所以過(guò)充過(guò)放電池廠家都會(huì)說(shuō)是致命的損傷。

為什么出現(xiàn)這種情況呢？剛才我們看到了BMS的線路，包括這些個(gè)傳感器等等，這個(gè)成本目前還是比較高的，為了降低成本，它就把幾顆并在一起視同一顆，所以這樣的話就會(huì)造成一個(gè)，因?yàn)榻?jīng)濟(jì)成本的原因造成對(duì)安全性的降低，就違背了原來(lái)BMS最早的初衷，就是要把每一顆電池管住，實(shí)際上就管不住了，這是經(jīng)濟(jì)性上。

這是一個(gè)600顆電池工作三個(gè)月以后的情況，兩個(gè)藍(lán)線之間是允許的偏差范圍，在兩個(gè)線的上側(cè)和下側(cè)都有部分的電芯不一致超過(guò)了要求，在充放電的時(shí)候就有可能造成過(guò)充過(guò)放，時(shí)間關(guān)系就快一點(diǎn)。這是一個(gè)小時(shí)，如果做調(diào)頻的時(shí)候一個(gè)小時(shí)需要調(diào)的波動(dòng)的次數(shù)，還是挺頻繁的，所以比汽車(chē)使用實(shí)際上難度或者風(fēng)險(xiǎn)度是增加的。

這個(gè)地方稍微講一下，BMS兩種，靠上邊的這一種是屬于被動(dòng)的均衡，是有一個(gè)電阻，有一個(gè)開(kāi)關(guān)，如果充電的時(shí)候這顆高了就把這個(gè)開(kāi)關(guān)接上讓電從電阻消耗掉，把電位拉下來(lái)。下面這一個(gè)是主動(dòng)均衡，是靠耦合的辦法，用另外一顆電源給某一個(gè)低的補(bǔ)電，或者把某一個(gè)高的取出去，使它補(bǔ)齊。這樣的話一個(gè)BMS有這么多電芯，如果每一個(gè)都去管理的話就要有這么多個(gè)回路在里面，這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)，這個(gè)出問(wèn)題的概率也是非常大的，目前很多用的都是開(kāi)關(guān)管，開(kāi)關(guān)管某些情況或者設(shè)計(jì)不太好會(huì)有漏電流還會(huì)出現(xiàn)其他的負(fù)作用，這是價(jià)格方面，商業(yè)價(jià)值上，商業(yè)價(jià)值，目前的情況，儲(chǔ)能系統(tǒng)大概在1300-1700千瓦時(shí)的價(jià)格。

現(xiàn)在我們?cè)诖笠?guī)模儲(chǔ)能上，BMS做了一個(gè)創(chuàng)新的改造就是采用了這邊的這一種，沒(méi)有均衡，在電芯上沒(méi)有均衡，我們叫做全電芯單體檢測(cè)，然后小組串均衡，用這樣的辦法既可以監(jiān)測(cè)每一顆電池的安全性又可以解決均衡問(wèn)題，這是我們?cè)?20兆瓦時(shí)的項(xiàng)目上做的。最后一句，目前我們?cè)谧龅囊粋€(gè)項(xiàng)目是在甘肅，這個(gè)項(xiàng)目比較大，一共有720兆瓦時(shí)，一共放了8個(gè)子站，在一個(gè)輸電的等級(jí)線路上掛在不同的地區(qū)，所以我們叫網(wǎng)域，這個(gè)項(xiàng)目現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始實(shí)施了，這個(gè)也就是采用了剛才的BMS的管理技術(shù)，就是單體電芯全檢測(cè)，小組串均衡的一個(gè)技術(shù)。