• • • • • • • • • 供电电源：10-30VDC 功耗：<5W+风机功率 每个从板配置电压检测通道30个 每个从板配置温度传感器通道6个 每个从板配置风机驱动接口1个（额定容量1A） 每个从板配置对外CAN通讯接口1路 每个从板配置RS232接口1路 单体电池均衡控制 通过从板串联可满足超过30串电池组的检测
电 池 系 统
电流检测
BCU CAN总线 BMU1 BMU2
…… ……
BMU N
总电压检测
电 温风 压 度机 线 线线
电温风 压度机 线线线
电温风 压度机 线线线 手持设备(RS232)
电 流 +
电 流 -
分流器
电池组电池组1 电池组2
……
电池组N
电池组+
锂离子电池管理系统
• 电池管理系统接口
– 从板接口
• 电池管理系统可提供的参数
– – – – – – – – – – – 电池管理系统自检信息 单体电池电压 电池温度 电池组端电压 电池组工作电流 电池组绝缘状态 最高/低单体电池电压及位置 最高/低温度及位置 电池SOC 电池组容量 电池的最大允许充放电电流
– 电池故障报警 – 电池过压1/2级报警 – 电池欠压1/2级报警 – 电池过温1/2级报警 – 电池低温1/2级报警 – 电池SOC过高1/2级报警 – 电池SOC过低1/2级报警 – 电池绝缘电阻低1/2级报 警 – 电池一致性差1/2级报警 – 维护请求 – 电池编组号码
• 安全性
–钴酸锂<三元<锰酸锂<磷酸铁锂<钛酸锂
• 三元<磷酸铁锂<钛酸锂
锂离子电池简介
• 锂离子电池的工作原理
–充放电原理 –过充电原理 –过放电原理 –高温运行原理 –低温运行原理 –过电流原理 –长期搁置原理
锂离子电池简介
• 锂离子电池的特性表征参数
–电压 –容量 –内阻 – SOC –倍率 –寿命 –工作温度
锂离子电池简介
• 锂离子电池的性能
–充电上限电压与电池充电容量及循环寿命的关系
锂离子电池简介
• 锂离子电池的性能
–高温对电池寿命的影响
锂离子电池简介
• 锂离子电池的性能
–充电电流对充电时间及电池性能的影响
0.3C充电/0.3C放电 1C充电/1C放电
充电时间（分钟）
192
65
300次循环后容量下降（%）
• 应用领域 • 备用电源 • 调频控制 • UPS • 电能质量
储能系统
• NAS电池储能
• 优点 • 储能密度高：1000Wh/L • 可高功率放电：10C • 循环寿命高，4500次（90％DOD） • 转换效率：80－90％； • 缺点 • 需工作温度在300-350℃ • 电池工作时需要一定的加热保温 • 需要设置防爆和防腐安全保护 • 应用领域 • 负荷调峰 • UPS • 可再生储能 • 电能质量
储能系统用锂离子电池 及其管理系统
报告内容
• 储能技术
• 锂离子电池简介 • 锂离子电池管理系统
储能系统
• 为什么要储能？
–削峰填谷 –改善电能质量 –辅助可再生能源并网
储能系统
• 为什么要储能？
容 量 范 围 大 ， 从 几 十 千 瓦 到 几 百
发电侧 输电侧
系统稳定 无功支撑 负荷均衡 可靠供电 频率控制 旋转备用 负荷均衡 出力优化
DC/DC1-7 （25kW）
DC/DC1-8 （25kW）
DC/DC1-9 （25kW） 故障报 警触发 干节点
DC/DC1-10 （25kW） 故障报 警触发 干节点
故障报 警触发 干节点
故障报 警触发 干节点
故障报 警触发 干节点
故障报 警触发 干节点
故障报 警触发 干节点
故障报 警触发 干节点
• 锂离子电池储能
• 优点 • 锂是自然界里最轻的金属元
• • • •
素，比重仅及水的一半，同 时它又具有最低的电负性， 电极电位是-3.045V。所以选 择适当的正极与其相匹配， 可以获得较高的电动势和高 的比能量。 。 其储能密度：100-300Wh/L; 循环寿命：2000~5000次 (80％DOD)； 转换效率：90-98%; 响应速度：ms级；
锂离子电池简介
锂离子电池管理系统
• 锂离子电池的安全性管理
滥用项目
过充电
基本机理
表现形式
解决方案
（1）电池电压超高导致电解液氧化;（2）正 过充电单只电池电压 基于电池组端电压的控制模式失 极锂离子大量拖出导致电池内部结构损坏 高 效，需要严格控制单只电池电压 过高
过放电
（1）电压超低，负极铜基板溶解，嵌入电池 过放电单只电池电压 基于电池组端电压的控制模式失
3.44
5.09
锂离子电池简介
• 锂离子电池的性能
–电池容量利用率对电池循环次数的影响
• 锂离子电池的成组问题
–串联电池组的一致性问题
自放电等增加
锂离子电池简介
P+
上限电压
可用容量
Reduced Restored Runtime Runtime
下限电压
P-
• 锂离子电池的成组问题
–并联电池组的一致性问题——均流
锂离子电池管理系统
• 储能系统
配电系统
CAN总线
PCS-1(250kW)
CAN总线
监控调度PC机
以太网
2MW监控 主机服务器
故障报警触发干节点
DC/DC1-1 （25kW）
DC/DC1-2 （25kW）
DC/DC1-3 （25kW）
DC/DC1-4 （25kW）
DC/DC1-5 （25kW）
DC/DC1-6 （25kW）
储能系统
• 性能对比
储能类型 典型额定功率 100 ~ 2000MW 10 ~ 300MW 5kW ~ 10 MW 10kW~50MW 1~10MW 10kW~1MW 额定能量 4~10小时 1~ 20小时 1秒~30分 2秒~5分 1~10秒 1~30秒 特点 适于大规模，技术成熟。响应慢 ，需要地理资源 适于大规模。响应慢，需要地理 资源 比功率较大。成本高、噪音大 响应快，比功率高 成本高、维护困难 响应快，比功率高 比能量太低 响应快，比功率高。成本高、储 能量低 技术成熟，成本低 寿命短，环保问题 寿命长，可深放，适于组合，效 率高，环保性好。但储能密度稍 低 比能量与比功率较高。高温条件 、运行安全问题有待改进 比能量高。成组寿命、安全问题 有待改进 应用场合 日负荷调节，频率控制和系 统备用 调峰、调频，系统备用，风 电储备 调峰、频率控制、UPS和电 能质量 输配电稳定、抑制振荡 输电系统稳定、电能质量控 制 可应用于定制电力以及 FACTS 电能质量、电站备用、黑启 动 电能质量、备用电源、调峰 填谷、能量管理、可再生储 能、EPS 抽水储能 压缩空气 飞轮储能 超导储能 高能电容 超级电容
– 电磁储能
• 超导储能 • 超级电容储能
储能系统
• 抽水储能
• 优点 • 技术上成熟可靠 • 其容量可以做得很大，仅受
到水库库容的限制。 • 缺点 • 建造受到地理条件的限制 • 在抽水和发电两个过程中都 有能量损失。
• 应用领域 • 调峰填谷 • 系统调频 • 大规模风场电存储和调度。
储能系统
故障报 警触发 干节点
故障报 警触发 干节点
电池及管理系统
电池及管理系统
电池及管理系统
电池及管理系统
电池及管理系统
电池及管理系统
电池及管理系统
电池及管理系统
电池及管理系统
360Ah*135S
360Ah*135S
360Ah*135S
电池及管理系统
360Ah*135S
360Ah*135S
360Ah*135S
电安全
为了达到一定的电压等级，电池大量串联， 电池与地或机壳之间 检测动力电池与地或机壳之间的 对操作人员的人身安全构成威胁 出现绝缘下降 绝缘电阻是否达标
锂离子电池管理系统
• 锂离子电池高性能管理——3S管理
– 荷电状态：SOC – 健康状态：SOH – 功能状态：SOF
锂离子电池管理系统
• SOC估算
• SOH估算方法
– 在线估算 – 在线测试 – 离线测试
锂离子电池管理系统
• SOF估算——最大允许充放电电流
– – – – 低温运行 高温运行 高SOC运行 低SOC运行
锂离子电池管理系统
• 储能系统用电池管理系统架构
输出接口 监控调度系统 CAN1 CAN2 严重报警信号（触点） PCS
严重报警信号（触点）
Unit Delay SOC(k) + + Qmax / UOCV =f(SOC)|SOC=0 + UO(k) Qavi SOC =f(UOCV) UOCV =f(SOC) + +
x
i(k)
∫i(k)dt
锂离子电池管理系统
• SOH表征参数
– 内阻增加 – 容量下降——对储能系统而言很关键 – 倍率下降
机 械 储 能 电 磁 储 能
铅酸电池
kW~50MW
5kW~100MW
分钟~小时
1~20小时 数小时 分钟~小时
电 化 学 储 能
液流电池
钠硫电池 锂电池
100kW-100MW kW－MW
电能质量、备用电源、调峰 填谷、能量管理、可再生储 能、EPS
电能质量、备用电源、UPS
储能系统
锂离子电池储能是目前转换效率最高的储能方式；
锂离子电池管理系统
• 电池管理系统接口
– 主板接口