比亞迪儲能系統(tǒng)簡介
依托先進鐵電池技術(shù)、大功率雙向換流技術(shù)和電池管理技術(shù)組建的大型儲能系統(tǒng)（energystoragesystem，ESS）解決方案，大規(guī)模儲能系統(tǒng)可滿足能源存儲、調(diào)峰、調(diào)頻等需求，有效平滑風(fēng)能、太陽能等新能源發(fā)電出力波動，提高上網(wǎng)電能質(zhì)量，保證電網(wǎng)安全。
因地制宜提供的集裝箱式、站房式等不同類型的儲能解決方案，可滿足客戶不同的應(yīng)用需求。實地安裝實例見圖2和圖3。
1?比亞迪換流設(shè)備技術(shù)
模塊化換流器（powerconversionsystem，PCS），效果圖和系統(tǒng)構(gòu)成見圖4和圖5。
該PCS采用最先進的三電平逆變技術(shù)和模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要用于儲能系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換及調(diào)功調(diào)頻功能，并具有轉(zhuǎn)換效率高、輸出諧波含有率低、允許工作環(huán)境溫度范圍大、設(shè)計緊湊、易于維護等優(yōu)點。
人性化的觸摸屏操作界面，方便就地操作和信息查詢。可利用遠程監(jiān)控系統(tǒng)進行檢查及修改系統(tǒng)設(shè)置，維修響應(yīng)速度快。
PCS的具體特點如下：
1）直流主回路。直流主回路主要由直流斷路器、預(yù)充電路、泄放電路、直流EMI濾波器，主要是實現(xiàn)電池輸入的通斷控制、浪涌電流抑制、過流保護、電磁兼容濾波等功能。
2）DC/AC。DC/AC部分是PCS功率變換的關(guān)鍵部分，主要由直流電容、IGBT、及IGBT驅(qū)動和保護模塊組成，通過IGBT的高頻開通、關(guān)斷實現(xiàn)交流和直流轉(zhuǎn)換和能量的雙向流動。
3）正弦濾波器。正弦濾波器主要是將DC/AC輸出的高頻方波電壓中的高頻諧波濾除，轉(zhuǎn)換為諧波符合要求的正弦波。
4）交流主回路。交流主回路部分主要由交流斷路器、交流接觸器、交流預(yù)充電路、交流EMC濾波器組成，主要是實現(xiàn)與交流電網(wǎng)或負載的通斷控制和過流、短路保護、EMC濾波。
5）信號采集。信號采集部分主要實現(xiàn)了對直流側(cè)電壓、電流，交流側(cè)電壓、電流信號的高精度檢測，信號處理功能以及故障信號的檢測功能。
6）控制部分。控制部分是PCS的核心部分。采用TI高性能工業(yè)級數(shù)字信號處理器TMS320F28335作為核心處理器，該處理器支持32位浮點運算、具有150M的高速處理能力，專用高精度PWM輸出，16路12位A/D采樣。
7）HMI部分。監(jiān)控顯示部分采用7英寸高分辨率LCD液晶觸摸屏作為人機接口，提供了友好的人機交互界面，完美實現(xiàn)PCS就地控制功能。
2?比亞迪電池管理系統(tǒng)
電池管理系統(tǒng)（BMS）包括3層結(jié)構(gòu)：
①電池組管理模塊（BMU）；
②電池串管理模塊（BECU）；
③儲能電池單元管理模塊（BSMU）。
BMS能夠?qū)崿F(xiàn)電池狀態(tài)監(jiān)視、運行控制、絕緣監(jiān)測、均衡管理、保護報警及通信功能等，通過對電池的狀態(tài)的實時檢測，保證系統(tǒng)的正常穩(wěn)定安全運行；
監(jiān)測電池的一致性，通過均衡對電池進行維護，保證電池系統(tǒng)的使用效率及壽命。結(jié)構(gòu)示意見圖6。
電池管理系統(tǒng)的主要功能包括：①充放電管理功能；②保護功能；③監(jiān)測功能；④報警功能；⑤自診斷功能；⑥本地運行狀態(tài)顯示功能；⑦統(tǒng)計存儲功能；⑧安全管理功能；⑨故障診斷功能；⑩熱管理功能；k通信功能。
BMS停機控制策略
1）一般停機控制策略。系統(tǒng)運行過程中，電池狀態(tài)達到設(shè)定限值如電壓限值或SOC限值等，則儲能電池單元系統(tǒng)自動進入待機狀態(tài)。
2）緊急停機控制策略。若系統(tǒng)當(dāng)前故障（如煙霧報警等）會造成火災(zāi)、觸電等安全事故，此時BMS會立即將故障信息反饋到就地監(jiān)測系統(tǒng)，控制PCS停止系統(tǒng)運行，若規(guī)定時間內(nèi)PCS無響應(yīng)，則電池管理系統(tǒng)自行控制系統(tǒng)停止儲能電池單元運行，以確保系統(tǒng)運行的安全性。
?BMS在線被動均衡
單體電池在批量生產(chǎn)過程中，由于原料及生產(chǎn)工藝的自然波動，單體電池的容量、內(nèi)阻、電壓及自放電率均會有一定的偏差，同時在使用過程中隨著充放電循環(huán)次數(shù)增加及存儲時間、溫度等影響，單體電池容量衰減也會出現(xiàn)不一致，導(dǎo)致在同一電池串內(nèi)的單體電池出現(xiàn)不一致，降低了整個儲能電池單元的容量利用率。
因此，需對電池進行均衡，提高電池的一致性。電池均衡裝置由BMU執(zhí)行放電均衡，放電均衡電路是將放電電阻通過電池選通開關(guān)與電池單體并聯(lián)，通過對電池單體進行放電實現(xiàn)電池放電均衡。
3.比亞迪磷酸鐵鋰電池
比亞迪儲能系統(tǒng)采用的磷酸鐵鋰電池，可滿足兆瓦級功率輸出需求，該電池已經(jīng)成功應(yīng)用于比亞迪純電動汽車e6、K9等。
電池安全性
磷酸鐵鋰電池采用特殊防爆閥與蓋板激光焊接技術(shù)，防爆閥啟動壓力穩(wěn)定。根據(jù)各種安全測試電池內(nèi)壓測試數(shù)據(jù)，設(shè)定合理的啟動壓力，保證了單體電池在各種極限情況下（如針刺、撞擊、短路、過充/放、火燒、加壓等）不爆炸，具體見圖7。
電池串安全
磷酸鐵鋰電池串主回路設(shè)計采用了多重保護方法，具體如下所述：
1）負荷隔離開關(guān)。主要用于實現(xiàn)電池串的隔離。
2）主接觸器。在BMS的控制下，實現(xiàn)電池串的自動并網(wǎng)、離網(wǎng)、故障隔離及故障后恢復(fù)并網(wǎng)功能；電池系統(tǒng)處于運行過程中，當(dāng)BMS檢測到故障信號時，機組發(fā)出告警信息，同時控制接觸器的關(guān)斷，系統(tǒng)停止運行。
3）直流熔斷體。采用直流超快速熔熔斷體，當(dāng)電池組一次回路發(fā)生意外事故或者短路時，主回路電流值瞬時增大，大電流能快速地熔斷熔斷器，從而切斷一次回路，有效的保護電池組，進一步防止故障擴大造成次生故障。
儲能系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域
基于比亞迪先進的磷酸鐵鋰電池技術(shù)、電池管理技術(shù)、能量轉(zhuǎn)換技術(shù)和控制管理技術(shù)，可以提供滿足各種需求的大型電力能源存儲解決方案。
儲能的主要應(yīng)用見圖8，包括：①發(fā)電側(cè)，如平滑新能源輸出；②輸配電網(wǎng)側(cè)，如電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰；③配電側(cè)/用戶側(cè)，如削峰填谷、獨立供電。
平滑新能源輸出（發(fā)電側(cè)）?
面對能源供應(yīng)的需求量日益增加和環(huán)境污染，新能源如太陽能作為一種清潔能源日漸受到世界各國的重視。
由于太陽能具有間歇性和隨機性特點，其發(fā)電上網(wǎng)功率實時變化，對電網(wǎng)穩(wěn)定性產(chǎn)生一定影響，通過控制儲能的充放電穩(wěn)定太陽能輸出，減少棄光，維持上網(wǎng)功率在一個穩(wěn)定范圍內(nèi)，保證供電質(zhì)量。見圖9。
?電網(wǎng)調(diào)頻（輸配電網(wǎng)側(cè)）?
調(diào)頻可以分為一次調(diào)頻和二次調(diào)頻。電池儲能系統(tǒng) 屬于二次調(diào)頻，和傳統(tǒng)能源調(diào)頻相比，具有無可比擬的 響應(yīng)速度和控制精準(zhǔn)度，其調(diào)頻效果遠遠超過傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn) 發(fā)電設(shè)備。
電池儲能可以成為優(yōu)質(zhì)調(diào)度資源，通過接受電網(wǎng)調(diào)度指令完成調(diào)頻任務(wù)。通過調(diào)頻將電網(wǎng)頻率波動控制在允許的范圍內(nèi)，見圖10。
?削峰填谷（用戶側(cè)）
隨著經(jīng)濟發(fā)展，電力系統(tǒng)中發(fā)電與用電的供需平衡 重要性日趨突出，電力部門積極尋找各種方法保證電力 系統(tǒng)的安全可靠性。其中峰谷分時電價是一種較為普遍 方式，基于峰谷電價，通過儲能實現(xiàn)能量搬移，同時獲 得節(jié)能收益。
節(jié)能效益＝峰期放電電量×峰期電價單價－谷期充 電電量×谷期電價單價－平期充電電量×平期電價單價 ＋其他收益（如補貼）。加入儲能的負荷、儲能充放電 曲線見圖11
參考資料：比亞迪電力儲能設(shè)備與電動汽車應(yīng)用現(xiàn)狀分析；作者：鄒德天，潘燕，吳貝科，常麗芳，武志剛 （比亞迪股份有限公司，廣東 深圳 518118）
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