中国储能网讯：2021年由湖南省工业和信息化厅、湖南省商务厅、长沙市人民政府、中国化学与物理电源行业协会联合主办，100余家机构共同支持的湖南（长沙）电池博览会暨首届中国国际新型储能技术及工程应用大会在长沙圣爵菲斯大酒店召开。此次大会主题是“新储能、新动力、新发展”。

会后，为了能让参会代表有更深入的行业交流，小编经过演讲专家本人同意和审核，将演讲专家的速记整理如下：

谢建江：尊敬的各位专家，各位领导，同行，大家下午好！就像郭所一开始讲到的，坚持到第三天的下午，大家都是对储能的真爱，希望我的一点点BMS领域的分享能让大家有所收获。

我是来自杭州高特电子的谢建江，分享的题目是BMS在储能系统中重要性探讨，也是对储能系统BMS未来发展的探讨。

今天的内容主要包括三个方面，一个是储能的现状，二个是BMS重要性的分析，第三个部分是我们公司简单的介绍。

储能已经上升到国家战略，而电化学储能是实现国家战略的重要技术支撑。

面对现在非常火热的电化学储能，大家可能也或多或少看到一些问题，我这里做了一个简单总结，围绕着四个方面。

第一，安全，现在大家都知道本体安全比前几年有很大的提高和进步，但大家悬着的心始终无法放下，因为到目前为止无法避免电池本体发生热失控和其他安全风险的问题。二个是现在BMS有很多的检测，表面的温度、电压等，但是相对来讲检测的手段比较单一，而且是外在的检测，无法提前预知内在的情况，无法科学的预知潜在的风险。

第二，成本，也是投资储能和建设储能一个非常关注的方面。大家都在关注初次投资的成本，这也好算，但无法准确计算全生命周期的度电成本、全生命周期的安全成本、全生命周期的运维成本，到现在为止储能系统缺乏数据，所以投资储能的时候往往由于这些因素无法得到确切的评估，在很多投资项目当中缺乏一个充分的科学依据。

第三，目前储能系统大家也非常关注效率和收益，我们说由于电池本体的一致性，在实际运行中无法做到预期的转换效率和预期的循环效应，所以无法保障我们如期的储能系统收益。

第四，寿命和回收，磷酸铁锂电池虽然说回收利用率较高，但是目前回收收益低，整个行业也普遍的认为希望磷酸铁锂能够延长它的循环寿命，从而降低回收造成其他的社会资源损失，从而体现更高的社会效益。

面对这四个方面的储能发展的现状，我们现在有什么样的解决办法？我相信第一个大家非常认同，为了安全，我们要增加消防的设备，甚至现在有90%以上的初期方案可能都会增加气体探测、灭火剂、二次水消防，三道消防措施，所以在一定程度上让用户有一定的放心，但是另外一方面初始成本增加明显，增加了明显的初始成本；同时加了这些措施后是不是系统高枕无忧了呢，未来是不是在全生命周期过程中没有其他问题了？第二个由于现在储能系统的不确定性因素，尤其安全方面的，所以现在很多储能项目投了高额的保险，也增加了大量的初始成本。第三个我们现在都在说储能云平台，基于大数据来做电池的诊断分析、安全分析，开展的情况如何？等下跟大家做分享。

有了这些措施之后，是不是整个储能系统确实可靠了呢？我想不一定，这也是我想围绕BMS的重要性做一个剖析的前提。

BMS的重要性，随着储能的发展大家越来越认可BMS发挥的重要性，我从三个方面来进行阐述，第一改善电池的单体的一致性，提高储能系统的使用效率，延长循环寿命方面做剖析。第二BMS如何在实现智能安全预警及诊断方面，有哪些手段，我们做了哪些工作，可能大家也听了很多，我们再跟大家做回顾。第三从未来的发展趋势来分析，BMS要发挥非常重要的作用，未来的BMS或者是当下的BMS应该做哪些改良？为储能系统的安全、长寿面运行提供保障。

分析一致性之前，我们先普及一下为什么一致性这么敏感，为什么一致性问题不可避免。引起一致性的原因有两个方面，一个是受到材料、制造工艺、加工过程中的工序等不一致性；第二是由于各个单体所处的运行环境，尤其是温度的差异，造成了老化趋势不一致，这两个不一致叠加在一起，尤其是电池运行的后期，离散性和可充放电容量比预期要差很多。我们做了很多的项目，已经有一些数据，从后面反应的离散性，比预期的大得多。

这个不一致性的问题大家都知道，有一些是固有存在的，有一些与系统设计有关。不一致性有什么样的危害？不一致性其实木桶短板效应，多米诺骨牌效应，一旦出现了单体的落后，整个储能系统、储能堆出现离散性的扩散，进入一个快速的衰减期。我们希望木桶短板越迟出现越好。

不一致性一旦发生，将导致劣化加速，进入恶性循环，带来安全性能的下降，收益下降。不一致性，是真正意义的围绕着储能系统发展的最严重的问题。

面对这个不一致性，我们有什么样的解决办法？首先想到的是提高电池的本体一致性，毫无疑问这个办法是最好的办法。从材料学、工艺，从整个生产制造的环节一致性，无法做到电池本体一致。现在大家都在谈的280电芯，是从众多280电芯，可能是正负5%、3%甚至更大范围内的电池里挑出280容量出来的。实际上这是一个科学规律，符合正态分布，无法做到真正意义上的一致。二是早期的铅酸电池不一致性也没有问题，可以人工维护。但现在储能系统的PACK工艺，包括整个系统工艺，自动化程度非常高，哪怕投入高昂的成本也无法取得比较好的效果和受益。所以现在行业比较公认的是BMS通过均衡的方法，是延缓或者是治愈电池非一致性重要的手段。

BMS均衡来维护非一致性，一个是被动均衡，一个是主动均衡，被动均衡我们叫做消耗均衡方式，电池单体的两端小功率的电阻，通过放电发热的方式，让这部分的能量有一定的消耗，以至于其他的电池能够有更多的时间进行充电，被动均衡的缺点比较明显，就是无法对容量低的电池进行补电，大部分电池高的电池进行均衡的话，相当于要把电池簇内90%以上的高容量放下来，才能弥补10%低的电池，让它们的趋势保持一致，这个效率是非常低的。在这样的情况下我们就想到了主动均衡。主动均衡大家有听说，但是主动均衡有哪几种？哪一种效果好？可能平时也困扰着大家在选择BMS或者是储能系统选择BMS的困惑。借此机会跟大家稍微普及一下。我认为目前主动均衡主要有四类，第一类是模组或PACK内可实现单体间均衡，但模组或PACK间需二次均衡；第二类是通过在BMU模块内内置DCDC电源，对落后的电池进行补电。第三种也是现在行业内比较热的，通过模组旁路或者是簇内串入DC模块的均衡方式；第四类是高特一直在坚持，也是在技术上有较大优势的cell  to  cell的主动均衡。

我简单的罗列一下。这个图组左边就是模组内的均衡，240串的系统，有20个模组或PACK，每个模组累的单体通过电力电子技术段实现单体间电压一致，但是模组间，模组内单体的均衡导致模组间电压的不一致，在这样的情况下需通过模组与模组之间二次均衡才能保证所有单体的一致性，在这样的情况下就增加了二次均衡的成本，也增加了工艺的复杂性。

右边的cell  to  cell均衡方式等下介绍。

这里不引用其他厂家的图，我通过口述的方式给大家做描述。

如果用组串式的PCS方式，避免多簇并联，可以有效避免簇与簇间的非一致性的出现，有一定的作用，但不同的簇内仍将发生单体不一致性的问题，出现容量不一致性的问题，比如说现在行业内说的一模组一均衡，一簇一管理，如果把容量低，放电末期某个模组先达到保护下限的模组，通过DC电源进行旁路，继续让剩下的模组进行放电。在一定程度上延长了这个簇的可用时间。但是大家也应该可以理这个模组内的这个单体并没有因为旁路而改变这个模组内单体之间的一致性。旁路的模组启动之后，接下来的每次充放电这个模组都会发生被旁路的机会。所以实际上虽然延长了一定的充放电的时间，但是没有从本质来改变落后单体的现状。这么说大家能不能理解？

第二也很容易理解，在不同的簇并联模式的，一般在放电末期出现一个出到达保护下限，整个堆就要进入结束状态，实际在那个落后簇的簇端串入一个DC电源，簇端电压叠加个3伏、5伏，几个簇电压保持一致，整个堆继续进行充放电，同样的道理，可能这个充放电的时间是得到了一定的延长，但是这个簇内的单体跟其他单之间的差异并没有被缩小也没有被改变。这些主动均衡可能起到了一定的延长充放电的时间，但是没有改变离散性的趋势。

在这样的情况下我们高特十年前一直在倡导c2c的双向主动均衡！我们的主动均衡在簇内任意两个单体之间实现能量转移，因为我们谁也没法预计哪一个单体出现容量落后。所以我们通过C2C均衡总线，当末一个单体落后的时候可以找到簇内对应的容量比较高的或者是电压比较高的单体，通过双向主动均衡的技术实现双向的能量转移，把高的能量转到低容量的单体里，可以在不同的单体之间实现随意的转移。所以这样的话就很好的解决了簇内不同模组间或者是不同PACK内的不同单体间的双向能量转移。这样的话真正意义上实现了单体电池的一致性的维护。通过对落后电池的均衡可以有效的缩小单体电池之间电压和性能的差异，从而从充放电效益上真正提升充放电和循环时间。

这也是我们实际的根据项目的数据再加上后面的推演，我这里跟大家简单的解释一下，就这边的一条绿色的曲线，是我们实际的项目的运行曲线，实际运行8到9年，容量达到80%左右，进入退役期，黄色的曲线是心目中理想的曲线，这个电池正常的衰减可以达到12年以上的寿命。但是绿色的跟黄色之间的距离差距非常大，这也是实际项目当中真实的问题。通过我们这条蓝色的主动均衡的曲线，在第二年，比如说第一第二年由于本体的一致性和使用环境造成了一致性的还不足以反应单体之间的差异，所以这两年左右的时间电池的不一致性表现的不敏感，两年之后我们也有大量的数据证明非常明显的出现电池的离散性，所以它的衰减会比较快，这个时候我们启动主动均衡，主动均衡始终让单体保持在一个比较理想的衰减趋势，可以比较明显看到主动均衡后电池衰减减缓带来的充放电时间和循环寿命的延长，我们这个项目的数据至少可延长25%以上。

现在我跟大家分享一下实际项目当中用的检测电池的早期安全隐患的方法。

第一，基于非线性SOS诊断模型，结合了电压、单体温度离散性，包括我们也检测了直流阻抗，在实际运行过程当中采集了一个阻抗的变化率，温度的变化率，包括每个单体的漏电流等参数，建立了评价模型，从而建立一个完整的从检测到识别到预警到隔离的完整安全防护体系。目前这个体系在实际的BMS系统中应用，对SOS储能系统的安全等级进行分级。比如说分成0到9级，0是风险最低，10是风险最高。我们会根据风险发出相应的预警，我们通过实际的项目也得到了一些验证，在大部分的内短路也好，内部的漏电流也好，提前几天，提前个把月的时间能够发现风险。

内阻，跟电池的安全性能没有线性关系，电池安全性能的关系，更多停留在理论的研究的层面，我们也通过实际的项目应用通过捕捉实时的电流电压数值，通过不同的荷电状态，衰减率、温度场来反应阻抗变化，图上大家看到的阻抗是实际的真实的内阻值。实际上我们看到的这几个阻抗特别大的单体在实际的充放电过程中离散性比平均离散性大得多，可放容量低得多。所以基本上平时的温升和一般的温升快得多，这个是比较有效的，也得到了验证。

大数据跟BMS怎么结合，如果BMS实施秒级的数据往云平台送，云平台接口的吞吐量是巨大的压力，如果秒级上传100MWh储能系统一年就是200T，云端有没有这么大的空间来存储，处理之后云端有关没有必要保存，这是很现实的问题。从BMS储能系统的实施安全诊断的需要出发，未来的BMS肯定云边协同的架构。

在设备端有一定的秒级数据采集分析、诊断能力，送到云端，云端更多的横向数据进行深度的确认和加工，再下设保护逻辑和优化算法，这样的BMS架构是未来能够发挥重要作用的方向。

所以我们说BMS在以下三个方面，第一通过主动均衡可以有效的解决单体的离散性，延长电池的充放电的时间，延长收益，第二通过实际有效的SOS的安全预警和诊断的方法来提前发现一些安全风险。第三未来通过云边协同的架构来真正意义上建立基于大数据的边缘计算的功能，对储能电池系统的安全预警，实现真正的全生命周期的安全可控。

下面我简单介绍一下我们高特电子，高特点子专注于储能BMS，从业超过20年，我们已经具备了从核心芯片到产品，到BMS的数据服务的完整产业链，也努力打造基于BMS2.0的技术生态，就是说我们要从BMS的芯片到BMS后端的算法+服务的完整技术生态，成为BMS行业的头部企业。

截止到2021年11月，本年的业绩是1.3GWH。

我们参与标准的修订，这是我们的一些专利。

大家可能非常关心的是BMS对储能系统有这么重要的，有什么样架构的BMS才能实现以上三方面的功能，我跟大家分享下我们新一代BMS产品。

这个1500VBMS的架构，主机是双CPU设计，因为BMS很重要，如果一个CPU挂了还有一个CPU运行，在安全方面有很大的冗余，也预留了算力，还有256G的固态硬盘，如果云端的实时数据无法存储的情况下，BMS是云端的分布式服务器，秒级的实时数据支持云端的分析。当然这也是对云端数据的备份。现在的基本架构，主控到堆控货主机，数据上送效率低，我们结合新一代BMS需求，在主控上完成了网络接口的开发，从主控到上面的主机，通过网络的形式，让数据效率更高，让所有的报警实现毫秒响应，为电池防控预留了足够的时间。我们也做到了主动均衡和被动均衡的端口全兼容，为用户考虑了初始投资可以用被动均衡，两年之后发现系统确实可能离散性不及预期，怎么办？只要换一个模块，不需要更换线束，因为主动均衡和被动模块做到了兼容，从用户的角度来讲预留了方便更换的机会。

我们希望通过技术的提升，重新定义现在的储能BMS，BMS已经从原来的基本要求实现电压的检测，实现基本的控制保护，发展成为未来安全诊断、为储能系统的安全保驾护航的2.0的要求。

我的分享就是这些，谢谢大家！