互联网智慧能源项目可研报告项目建议书

互联网智慧能源项目可研报告项目建议书内容摘要：

系统 （ PCS）电池 屏柜是由逆变器柜、 PCS 柜 、交流柜、电池柜、通讯柜组屏使用 的结构 屏柜。 广泛 应用于 电厂 电站、配网自动化系统 及其 直流电源 应用 领域。 电池管理系统方案 电池系统单元管理系统（ Battery Array Management System）由 BAMS 主机及工业触摸屏组成，负责管理一个 PCS 对应的电池系统单元的全部电池， BAMS可以管理对应数量的 BCMS。 BAMS 包括了两个功能模块： BAMS 主机、触摸屏。 电池系统单元管理系统（ BAMS）主要功能如下： （ 1） 接受 BCMS 上报电池电压，电池温度，电池组串电流等常规维护信息，并记录充放电次数，开始 /结束充 /放电时间 /温度 /电流 /电压等信息，产生相应模拟量数据库。 （ 2） 接受 BCMS 上报报警和保护事件信息，并产生事件日志数据库。 （ 3） 接受就地监控系统的查询，上报电池系统单元模拟量数据以及告警和保护事件信息。 （ 4） 统计估算下辖电池系统单元剩余电量（ SOC），评估电池系统单元的健康状况（ SOH）。 18 （ 5） 在就地监控系统和 PCS 的配合下完成电池系统单元的最大可用容量标定和 SOC 的标定。 （ 6） 与就地监控系统通信，完成下列功能： 1)电池系统单元出现过压 /欠压 /过流 /高温 /低温 /短路以及其他 异常时向就地监控系统发送告警和保护信息 ； 2)电池管理系统自检以及异常时向后台监控系统报警 ； 3)上传常量数据库 ； 4)上传事件日志数据库 ； 5)上传 SOC/SOH 信息。 （ 7） 与 PCS 通信，完成下列功能： 1)电池系统单元出现过压 /欠压 /过流 /高温 /低温 /短路以及其他异常时向 PCS 发送告警信息，使 PCS 进入待机状态 ； 2)电池管理系统自检以及异常时向 PCS 发送告警信息 ； 3)上传每个电池组串的 SOC 信息，协助 PCS 进行每个电池组串的充放电功率控制。 （ 8） 为本地操作提供人机界面和授权管理，完成电池管理系统参数设定。 （ 9） 为远程操作提供通信接口和授权管理，完成电池管理系统参数设定。 （ 10） 通讯异常报警，在与 PCS 或后台监控系统通信出现异常时在本机通过人机界面报警。 （ 11） 接受就地监控系统的授时信号接收，对时。 表 BAMS 主机技术规格 BAMS 模块型号 PW1005BAMS 通信接口 RS485x2， CANx1， Ether10/100Mx2 存储扩展 SD 卡扩展槽，最大 16GB 扩展容量 事件日志数据库 10000 件事件记录，包括异常种类，发生时间，保护动作 常量数据库 存储最近 10 天的全部电压 /电流 /温度 /时间等常量信息，同时每月定期上报备份信息到后台监控系统。 BAMS 供电 12VDC，与电池组直流隔离 BAMS 功耗 30W 外型尺寸 长 *宽 *高： 230mm x 132mm x 125mm 表 BAMS 主机接口及连线 接口 接口描述 功能描述 线束定义 19 RS485 ~ Kbps通信速率 BAMS 可以通过 RS485 总线与 PCS通信 屏蔽差分双绞线， 1KV 绝缘 CAN Open5 接口500Kbps 支持 ， BAMS通过 CAN总线和 BCMS通信 屏蔽差分双绞线， 1KV 绝缘，Open5 接口 Ether RJ45， 10/100 BaseTX BAMS通过 Ether与储能站后台监控进行通信 超五类屏蔽双绞线 USB 连接触摸屏，传输触摸屏控制信号 VGA 15Pin VGA 连接触摸屏，传输触摸屏图像信号 BAMS 电源线 2芯连线， 12VDC电源 为 BAMS 提供电源 最小 1mm2铜芯线，1KV 绝缘 触摸屏功能及规格介绍 PW1005 系统采用的 15 英寸 工业触摸屏，用于人机界面交互，通过触摸屏进行参数设定以及信息查询等工作。 表 触摸屏技术规格 触摸屏型号 PW1005TP 屏幕尺寸 15“ 分辨率 1024x768 亮度 450lm（ typ.） 工作温度 0~55℃ 接入电源 DC12V_4A， 177。 10% 通信接口 VGAx1， USBx1 表 触摸屏接口及连线 接口 接口描述 功能描述 线束定义 触摸屏电源线 2芯连线， 12VDC电源 为触摸屏提供电源 最小 1mm2铜芯线，1KV 绝缘 USB 连接 BAMS，传输触摸屏控制信号 VGA 15Pin VGA 连接 BAMS，传输触摸屏图像信号 蓄电池管理 系统 负责 对电池堆的运行工况（ 电流 、电压、温度、电量） 进行实时监测，完成电池的均衡保护，根据电池运行状况调整充放电 策 略。 主要由 电池管理模块（ BMU）、电池组控制单元（ GCU）和系统管理单元（ SMU）以及 充 /放电保护 设备单元组成。 如下图： 20 SM U P C SG C U 1电池组 1 . 1电池组 1 . 2电池组 1 . 4电池组 1 . 3电池组 1 . nB M U 1 . 1B M U 1 . 2B M U 1 . 4B M U 1 . 3B M U 1 . nRS485RS485电流检测电流检测熔断隔离断路器熔断隔离断路器R S 4 8 5R S 4 8 5主接触器主接触器R S 4 8 5R S 4 8 5以太网连接到监测系统与控制系统统以太网连接到监测系统与控制系统统熔断器熔断器 图 49 电池管理系统 BMS示意图 （ 1）电池管理系统的要求 在储能电站中，储能电池往往由几十串甚至几百串以上的电池组构成。 由于电池在生产过程和使用过程中，会造成电池内阻、电压、容量等参数的不一致。 这种差异表现为电池组充满或放完时串联电芯之间的电压不相同，或能量的不相同。 这种情况会导致部分过充，而在放电过程中电压过低的电芯有可能被过放，从而使电池组的离散性明显增加，使用时更容易发生过充和过放现象，整体容量急剧下降，整个电池组表现出来的容量为电池组中性能最差的电池芯的容量，最终导致电池组提前失效。 因此，对于磷酸铁锂电池电池组而言，均衡保护电路是必须的。 当然，锂电池的 电池管理系统不仅仅是电池的均衡保护，还有更多的要求以保证锂电池储能系统稳定可靠的运行。 （ 2）电池管理系统 BMS 的具体功能 基本保护功能 21 1） 单体电池电压均衡功能 此功能是为了修正串联电池组中由于电池单体自身工艺差异引起的电压、或能量的离散性，避免个别单体电池因过充或过放而导致电池性能变差甚至损坏情况的发生，使得所有个体电池电压差异都在一定的合理范围内。 要求各节电池之间误差小于177。 30mv。 2） 电池组保护功能 单体电池过压、欠压、过温报警，电池组过充、过放、过流报警保护，切断等。 3） 数据采集 功能 采集的数据主要有：单体电池电压、单体电池温度（实际为每个电池模组的温度）、组端电压、充放电电流，计算得到蓄电池内阻。 通讯接口：采用数字化通讯协议 IEC61850。 在储能电站系统中，需要和调度监控系统进行通讯，上送数据和执行指令。 4） 诊断功能 BMS 应具有电池性能的分析诊断功能，能根据实时测量蓄电池模块电压、 充放电电流、温度和单体电池端电压、计算得到的电池内阻等参数，通过分析诊断模型，得出单体电池当前容量或剩余容量（ SOC）的诊断，单体电池健康状态（ SOH）的诊断、电池组状态评估，以及在放 电时当前状态下可持续放电时间的估算。 根据电动汽车相关标准的要求《锂离子蓄电池总成通用要求》（目前储能电站无相关标准），对剩余容量（ SOC）的诊断精度为 5%，对健康状态（ SOH）的诊断精度为 8%。 5） 热管理 锂电池模块在充电过程中，将产生大量的热能，使整个电池模块的温度上 升，因而， BMS 应具有热管理的功能。 6） 故障诊断和容错 若遇异常， BMS 应给出故障诊断告警信号，通过监控网络发送给上层控制系统。 对储能电池组每串电池进行实时监控，通过电压、电流等参数的监测分析，计算内阻及电压的变化率，以及参考相对温升等综合办法，即时检查电池组中是22 否有某些已坏不能再用的或可能很快会坏的电池，判断故障电池及定位，给出告警信号，并对这些电池采取适当处理措施。 当故障积累到一定程度，而可能出现或开始出现恶性事故时，给出重要告警信号输出、并切断充放电回路母线或者支路电池堆，从而避免恶性事故发生。 采用储能电池的容错技术，如电池旁路或能量转移等技术，当某一单体电池发生故障时，以避免对整组电池运行产生影响。 管理系统对系统自身 软硬件具有自检功能，即使器件损坏，也不会影响电池安全。 确保不会因管理系统故障导致储能系统发生故障，甚至导致电池损坏或发生恶性事故。 （ 3）电池管理 方案建议 1） 均衡保护技术 目前常用的均衡方法有能量消耗法（电阻均衡）和能量转移法（储能均衡）。 能量消耗法一般是通过控制器控制电阻网络的通断对电池单元进行分流均衡，这种方法可以同时对多节电池进行均衡，控制简单。 但是均衡过程中如果电阻选的过大，则均衡电流太小，效果甚微；如果电阻选的过小，则电阻功率很大， 系统能量损耗大，均衡效率低，系统对热管理要求较高，需要进行 温度检测控制，均衡效果也并非很理想。 但由于该方法实现简单，成本低，所以在相当场合得到广泛采用。 图 410 能量消耗电池保护技术原理 23 能量转移法是利用电池对电感或电容等储能元件的充放电，对不均衡电池进行单独操作间，达到电池间的能量转移。 这种均衡充电方法一般控制网络复杂，安全性管理要求高，其最大的优点是充、放电 （工作）使用中，都可平衡各单元电池的功能，且不消耗锂离子电池组的电能。 由于其实现复杂，成本也很高，所以目前使用较少，只有在高要求场合被采用。 在本次方案中，建议采用能量转移法，以实现电池性能和可靠性的最优化。 2）切断 保护技术 对于电池的过压、欠压、过流等故障情况，采取了切断回路的方式进行保护。 对瞬间的短路的过流状态，过流保护的延时时间一般至少要几百微秒至毫秒，而短路保护的延时时间是微秒级的，几乎是短路的瞬间就切断了回路，可以避免短路对电池带来的巨大损伤。 在母线回路中一般采用快速熔断器，在各个电池模块中，采用高速功率电子器件实现快速切断。 3） 蓄电池在线容量评估 SOC 在测量动态内阻和真值电压等基础上，利用充电特性与放电特性的对应关 系，采用多种模式分段处理办法，建立数学分析诊断模型，来测量剩余电量 SOC。 分析锂电池的放电特性 ,基于积分法采用动态更新电池电量的方法 ,考虑电池自放电现象 ,对电池的在线电流、电压、放电时间进行测量；预测和计算电池在不同放电情况下的剩余电量，并根据电池的使用时间和环境温度对电量预测进行校正，给出剩余电量 SOC 的预测值。 为了解决电池电量变化对测量的影响，可采用动态更新电池电量的方法，即使用上一次所放出的电量作为本次放电的基准电量，这样随着电池的使用，电池电量减小体现为基准电量的减小；同时基准电量还需要根据外 界环境温度变化。