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高泰昊能张伟峰:BMS对储能系统价值最大化的影响

日期:2019-10-15    来源:中国储能网

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2019
10/15
17:01
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关键词: 高泰昊能 张伟峰 储能系统

  2019年10月11-12日,第六届储能技术在分布式能源与微电网中应用高层研讨会”在深圳召开。来自科研机构、设计院、新能源发电企业、电力公司、系统集成商、电池制造企业、电气元器件企业、新能源制造企业、项目承包商、投融资机构等500余人参加了本次会议。
  在会上,浙江高泰昊能科技有限公司总经理张伟峰分享了主题报告《BMS对储能系统价值最大化的影响》,以下为报告实录:
  张伟峰:各位朋友下午好,我跟大家探讨一下BMS和储能系统价值最大化的关系,大家都知道现在处在储能发展的临界点,这个行业能不能有效、持续的发展下去?跟我们相关的产业链上的各个供应商的产品还是相当有关系的。
  我们主要是做BMS,我从BMS的角度分析一下对于整个储能的影响。主要分为四个部分:一是简单介绍我们公司的情况;二是储能系统价值最大化的途径;三是产品介绍;四是应用案例。
  我们公司在杭州,2001年成立,公司的使命是为新能源电池保驾护航。愿景是成为最可信赖的电池管理专家。我们目前的定位是两个市场,一个是储能市场,一个是电动汽车管理专业供应商。我们的文化是诚信、用心、创新、共赢。我们还有一个方法,我们公司的方法就是我们公司的简称QTC—Quality Time Cost。这是我们做产品三个重要的纬度。这是我们公司的企业资质,包括汽车IATF16949等相关系专利。
  今天重点讲的是价值,储能系统的价值=系统持续产出部分-初始投资-系统运营成本-安全成本。系统产出价值可以随着时间不断积累增加。安全成本开始可能不发生,随着时间的推移不断的累积,直到某一天直接爆发。运营成本的大小可以通过我们的努力不断降低。
  系统产出价值,上午几位老总讲到过各种商业模式和应用场景,产出价值的核心和应用产品、商业模式有关系。每天可以获得产出,N天×每天的收入,我们希望N越大越好,最好是无穷年。安全成本特指安全质量事故造成的超过正常运营的成本,比如说发生火灾,投资都没了更别说产出了。一般的质量事故、质量成本我们包含在系统维护里,因为引起的后果相对来说比较轻微,可以通过维修、升级这种方式弥补,我们的结论是,如果要想获得我们系统产出价值,首先要把安全成本控制为0,因为安全成本不带来任何价值,他可能是负价值。
  系统运营成本,可变的部分是大家可以努力改变的地方,比如说电池的充放电效率,可能跟电芯本体有关系,也跟PCS的效率有关系,可以为业主带来额外的收益。系统的维护成本,人工等各方面的开销,能不能真正做到无人值守、无人维护。
  结合刚才讲到的,我们提取储能系统的核心要求:安全、可靠、低成本,什么是安全?安全是不要损害财产、危及人身、不破坏环境。可靠是长期不间断工作、稳定执行应有的功能、满足性能要求,工作时间越长收获越大。低成本包括初始投资、运营成本低、运营效率高。
  简单说一下安全,行业里有一个标准,最基础的标准是IEC61508,这是工业上的功能安全标准。2011年扩展到汽车上,汽车领域是ISO26262,这是更加针对汽车的安全性要求,非常严格的。医疗、工业都是从IEC61508演化的,对于储能系统而言,目前是没有标准的,我们是做BMS,可以借鉴ISO26262,安全一旦失效后果相当严重,这是比较恐怖的一件事情,从安全的角度来讲,至少要按照标准进行设计。
  我想做到什么样的安全?安全目标是不能起火,我们在这里定义故障,安全故障,只要发生一定会违反安全目标。单个故障一旦发生,会影响安全,定义为单点故障,若2个故障同时发生,会影响安全,定为双点故障。核心是识别消除单点故障,边边角角都得考虑,把违反安全目标的找到并且干掉。
  借助汽车的概念,安全完整度等级,分三个纬度定义:一是E是Exposure;二是C是Controllability;三是S是Severlty。
  一旦发生故障、人身安全,首先人是可以暴露在灾害现场,是逃不掉的。二是控制不了,发生了就一定发生了,严重情况是很严重的,像无锡的大桥突然掉下来,人在现场逃不掉,也控制不了。道理是一样的。
  对应到储能,我们一般不会派一个人进去,就算是一个集装箱也有很多钱,一般是无人值守,当发生问题的时候我们不太可能通过人工的方式干预,车上好歹还有司机干预。一旦起火造成的损失是非常严重的,我们完全可以对应,相当于汽车的S1-A至少S1-B,只有这样才能把我们的系统打造得固若金汤,概率降低了很多很多。
  讲几个简单案例,储能系统里的一个簇,比如说上面写着电池,我们看一下KM1继电器,它可能存在单点故障,BMS充电需要截止,要把继电器断开,继电器不是百分之百断开,可能粘连了就无法断开。无法断开怎么办?得想办法知道粘连了,才会有对策。有些情况下可能检测不出来,这就没办法。QF一般是断路器,断路器一般不太经常的开关,断路器一般都是处于闭合状态,当QF1一旦粘连,如果没有办法诊断,就可能继续充电。整个系统可能有很多,其他的还在充电,这个簇可能还在继续充电,过了一段时间可能出现过压的问题,时间长了电池就有问题了。
  这个案例是主动均衡的一个方法,主动均衡的切换开关,这里有三个电池,开关需要有器件去实现,有继电器、PhotoMOS,不同的器件失效,如果K2失效,选择Cell3做均衡,K3、K4闭合,就会发生短路,非常危险。
  我们看到集装箱很多,刚才也在开玩笑,现在电芯的做法都是像曹操战赤壁火烧联营的做法,一个箱子出了问题,其他都逃不了的,这是比较有风险的,借这个机会和大家分享系一下。
  可靠性,除了安全还要可靠,可靠也是有一套理论体系,这里不多讲。
  可靠性的实现需要从设计、测试、生产方面覆盖,才能把一个产品做得很可靠。
  这是我们的开发流程,客户需求到最后的现场测试,这是一个V型的开发流程,在汽车工业里比较成熟的开发流程。
  这是我们的可靠性的HALT测试(见PPT),可以通过这些方式确保产品是可靠的。
  这是我们公司内部的实验设备,也是为了保证可靠、性能。
  这是我们公司的生产体系,由于全自动的配电机。
  这是我们的质量体系。
  这是我们16949的质量体系。
  整车的BMS和储能的BMS到底有什么区别?本来想在这里多讲一下,没有多少时间我过一下。整车和储能相比,我的结论是储能的要求跟汽车差不多,后果比汽车更严重,一定要以汽车级的电池管理进行开发,16949和ISO的指导下进行储能系统的设计,才可以在方法和体系上保障它的安全、可靠的级别。不是一般的、随便搞两下。

  运营效率今天没时间了,包括BMS厂家、包括PCS厂家,大家怎么把这个系统做得效率高?这是BMS的核心功能(见PPT)、这是我们做的主动均衡方案介绍(见PPT),刚才讲到失效的分析,我们提供的主动均衡解决方案解决了失效安全的问题,我们可以避免刚才说的这些问题,确保在电池端不会发生短路。

  这是我们的产品线,包括我们的储能线、汽车线和保护板线。
  简单介绍几个案例,这是我们车的案例,从2011年到现在接近20万台的各种车,乘用车到大巴车,时间关系只是罗列了几个典型的车型。
  这是储能,接近400MWh,也是从集装箱到轨道交通、地铁都有涉及。
  这里有几个轨道交通超级电容的储能。
  谢谢大家,有问题还可以到我们的展位上交流!
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