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直击储能大会|协能科技李志强:基于物联网架构的新型储能系统介绍

作者:中国储能网新闻中心 来源:数字储能网 发布时间:2022-10-10 浏览:

中国储能网讯:9月7—9日,由工业和信息化部节能与综合利用司、国家能源局能源节约和科技装备司、浙江省能源局联合指导,中国化学与物理电源行业协会联合232余家机构共同支持的第十二届中国国际储能大会在杭州洲际酒店召开。本次大会由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会、中国科学院电工研究所储能技术组和中国储能网联合承办。

大会以"共创储能新价值,共建市场新格局"为主题,聚焦新型储能安全持续发展,针对储能产业面临的机遇与挑战等重点、热点、难点问题展开充分探讨,分享可持续政策机制、资本市场、新型储能系统集成技术、供应链体系、商业模式、标准、示范项目应用案例、新产品以及解决方案的普及和深化应用。

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913家产业链企业,3317位嘉宾参加了本届大会,其中154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。

大会组委会邀请杭州协能科技股份有限公司技术总监李志强做《协能科技:基于物联网架构的新型储能系统介绍 》主题报告。以下是发言主要内容:

李志强:大家下午好!我汇报的题目是能源数字化——基于物联网架构的新型储能系统,主要是从物联网跟BMS的角度介绍一下储能。

首先对我们协能做一个简单介绍,我们公司是杭州协能科技,成立于2012年,刚开始做芯片,从2014年做第一个储能项目,2015、2016年基本上是做海外的储能。2018年开始才真正做国内的,比如三大电网侧储能我们都参与了。2019年以后每一年储能项目都是翻番的状态,截止到2021年协能的出货量超过了3GWh,发展得还是比较快的。

协能科技的主要业务分三大块,第一块是动力BMS,包括车上的BMS和二轮车的后备电源的BMS。第二块是储能和向外的拓展业务,主要是指储能的BMS和基于物联网的大数据平台这一块,以及衍生业务。第三块是梯次利用,主要是讲全生命周期的理念。

协能科技的技术主要特点是六个方面:

第一是用于主动均衡,因为我们有自有的主动均衡芯片,基于协能科技自己的芯片做了主动均衡的相关产品,对电池的一致性和使用寿命有显著提升。

第二是1500V加强绝缘的BMS系统,协能科技我们是国内最早研发1500V BMS,也是最早批量使用1500V BMS的公司。

第三是产品认证,因为协能科技从一开始做1500V就把认证公司引进进来,所以我们的认证比较齐全,也是比较完整的。

第四个是基于物联网技术的能源大脑,主要是提供安全运维和数据分析的能力。

第五个是梯次利用,主要是数据的分析处理,电池的分选分容,以及智能算法,做到电池全生命周期的管理。

第六个是自主芯片,因为我们还有模拟前端芯片和LDO芯片,都是协能科技自有的芯片,基于自己的芯片,可以保证供应链的稳定和产品可靠性。

现在储能市场的规模是非常大的,大家看今年的市场就可以看出来,是一个爆发式的增长,基于这种增长的情况下,那么多电池的安全性、可靠性怎么保证,这个数据是很重要的,所以我们说能源就是数据。

现在的站点有很大的问题,一个是站点非常分散,比如BMS、PCS、EMS和其他的动环设备,相对是各自独立的,虽然有局部联动,但是还没有做到太好的联动,并且站点都是相对分散的。

第二个是网络安全,现在这么多数据都要上EMS上的云端,那安全怎么保障,也是很大的问题。

第三个是海量数据,因为现在电池数量特别多,基于这么多电池,我们怎么保证数据分析的准确性、可靠性。

第四个是电池的健康,因为电池在运行过程中,会有各种各样的不确定因素,因为这些不确定性因素的存在,会导致电池电抗的分析不能准确做出来。

所以在现在整个储能运行或者是设计的过程中,确实存在着很多不太安全的因素。

左边是传统的三级架构的BMS架构,从下面每个电池包的从控到电池簇的主控和电池堆的总控。协能科技的解决方案是在三级架构的基础上向上延伸,可以做到四级、五级甚至六级,我们叫3+X架构。为什么叫X?右边的图是BMS往上,可以到EMU网关,网关这一层相当于第四级架构,第四级架构可以在舱级、堆级做更详细的、更准确的管理;到了第五级就是SMC这一级,这是站控系统,通过这个系统可以对整个电站的直流侧的数据进行分析计算和运维;第六级可以做到云端,通过云端大数据对电池的系统进行整体的分析。

协能科技的方案是打破原来的三级架构,重新做新的智能总控和舱级管理SMC设备,通过这些设备构建数字孪生的能源大脑。基本实现手段,一个是从云端、站级、舱级三级,通过多维度、多手段的方向,实现整个安全性的保证。第二个是从物联网的角度,利用低代码标准化的方案,我们做到的是自主研发的物联操作系统,另外一个是云边协同的方案,还有自定义的软件、硬件,通过这些方式来实现BMS能源物联网的架构。第三个是网络层,网络层用的是多种模式,因为我们的南向和北向网络接口和网络协议都非常灵活,基于比较灵活的模式,来实现全功能网络配置管理。

这个架构可以说更明确,我们灵活在每个EMU,比如两级架构的可以跟簇级的系统,可以通过网口进行通信。如果是电站级的三级架构的情况下,可以通过总控来跟EMU进行通信,通信完了以后可以直接上传到云端或者是用手机APP来查看,也可以通过站控级系统来整站进行管理。

另外我们的右边是SMU的单元,我们定义是舱级的BMS系统,这个舱级系统,因为现在一个集装箱里面可能有多个电池堆,但是消防空调系统只有一套,如果是用每个堆对应一套总控或者叫做堆控系统,消防空调跟BMS的关联性就不是一一对应的关系,可能会有一些冲突存在。我们用这个舱级系统,作用就是一个集装箱解决一个预制舱里面,就装一套这样的SMU,通过这个SMU跟消防空调进行通信,它们形成一对一的关系。至于PCS或者电池堆,一个舱控系统可以跟多个电池堆同时通信,也可以跟多台PCS同时通信,这样就把整个系统架构做得更加扁平化。

不管是哪一级,EMU也好,SMU也好,或者SMC也好,这几级都可以直接到云端,也可以直接通过手机APP来查看,所以说这样的架构都是非常灵活的。

协能科技的系统还有一个核心的价值是做到智能运维,主要实现的是远程的设备管理,包括每一级的BMS系统和物联网架构都可以做远程管理。另外一个是电池性能监测,我们对电池堆、电池簇、电池集装箱里面的所有电池状况进行监测。第三是可以做到安全预警,在分析这些数据的时候会发现有些电池可能状态不好,我们能够快速把它分析出来做提前安全预警。第四个是智能巡检,这个智能巡检通过BMS对每个电池的状态进行分析,从运维的角度来巡检所有的电池,并且可以做到远程升级和远程数据查看分析。最后一个是系统工单,通过各种各样的方式预警,可以做到自动报表的生成,自动生成工单管理,形成闭环处理。通过这些方式,我们最终达到系统安全高效运转的目的。

这是协能科技的智能总控,智能总控是做成舱级,是虚拟电堆的管理,可以跟几个电堆并行管理。二是丰富的设备连接,包括跟PCS、EMS、动环以及各种设备平台都可以做相应的连接。三是边缘计算,我们的边缘计算也可以做到多种数据处理要求的实现。四是物联网的联动控制,还有安全的网络功能,以及远程维护、自主物联操作系统,我们主要实现的重点是建模上,通过C语言与脚本混合编程来实现所有的功能,以及我们的集中模板管理和应用商店,我们可以把所有的程序,多种接口开放给用户,用户可以从我们应用商店里面拿一些协议和接口,就可以做相应的联动处理。

站控设备管理主要是做数据分析、设备管理、开放生态,右边的几张图片是我们站控系统的图片,有一部分功能可以结合EMS实现。

云端能源大脑部分,通过一张图就可以查看我们的项目在什么位置,而且不一定只是针对储能,其他业务也可以传输到我们系统里面来,所以我们这个系统是一个能源大脑的概念。我们可以通过远程对数据进行分析,可以对设备进行管理,并且不同用户可以运行不同策略,并且我们可以支持海外和国内的各种不同应用。

这是协能科技实际应用案例,协能的第一个项目是在海外使用分布式的BMS远程维护,因为协能现在做的海外项目比较多,2014年开始逐渐做海外项目,这几年疫情非常严重,尤其海外的疫情更加严重,这种情况下我们这套设备就起了很大的作用,人可以不用到现场,做远程调试和远程维护。

这是协能科技在爱尔兰做的32MWh的储能调频项目,标准容量是50MW25MWh,2C倍率,实配容量是32MWh,全站都用上了我们边缘计算的网关,主要实现远程的设备管理和运维功能。

这是国内2017年就在规划、今年才执行的金寨项目,这个项目总共200MWh,其中100MWh用了协能科技网关和站控系统,也就是第四级和第五级系统。我们通过这些系统,通过建模和上游系统进行分析,做到全站的设备管理跟运维。

接下来简要说一下我们的产品,上面这几个是总控、主控、从控,我们常规的BMS产品。最左下角的产品从控是16串的从控,体积非常小,而且特点是外挂式的,它的采集和通信是分开的,接线非常方便,安全性非常高,少去了转接的麻烦,所以说这款产品也是我们的主打产品,展台上都有产品展示,大家可以去看一下。最右边的是我们的网关产品。

协能科技从开始做储能以来做的海外项目比较多,现在协能的项目遍布全球六大洲50多个国家和地区,并且协能科技的出货量也逐年快速攀升,我们累积订单量已经超过5GWh,今年1-8月份订单量超过3GWh,出货量超过2GWh。

这是协能科技的一个典型案例,国内第一个1500V储能系统,位于山东聊城,系统最高电压达到了1425V,用的是协能的1500VBMS。

这是协能科技目前做的最大的单站项目,345MWh的风电储能项目,实配容量达到392MWh。这是我们的储能案例,可以看出协能科技从2014年开始做第一个储能项目,这个表格项目截止到2022年6月份。我们列的都是比较大的项目,这里有很多100多MWh、200多MWh、300多MWh的项目,各种应用场景、各种项目地点,案例非常丰富。

我简单做这个汇报,如果有兴趣大家可以到协能科技展台进行交流。谢谢大家!

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关键字:物联网 储能系统

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