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導語：本文從儲能電池綜述、電池本體產品需求和電池管理系統需求三個維度綜述了電網側儲能對儲能電池的需求。
一、儲能電池綜述
1、電化學儲能綜述
（1）相比較其它儲能方式，電化學儲能電站（系統）主要優勢包括：
設計靈活、配置方便：模塊化設計，通過并聯可實現20MW以上級別系統規模，不 受地理條件限制
響應速度快：毫秒級時間尺度內實現額定功率范圍內的有功無功的輸入和輸出
精確控制：能夠在可調范圍內的任何功率點保持穩定輸出
雙向調節能力：充電為用電負荷，放電為發電電源，額定功率雙倍的調節能力
（2）儲能電站面向電網側及新能源消納實際運行需求，在以下方面開展應用示范：
移峰填谷；新能源儲能互補；調頻服務+“虛擬同步機”；斷面功率控制；動態無功支撐；大電網緊急控制；微網/冷熱綜合能源；黑啟動/熱備用。
2、儲能容量選擇
儲能容量選擇，需綜合考慮系統潮流、調峰、調頻、調壓及緊急控制等各方 面需求；目前，儲能容量選擇主要受限于建設運營成本約束。
（1）調峰、調頻、緊急控制：主要是面向解決全網性問題，客觀上儲能配置越大越有效。調峰需求能量型儲能，一般不小于2h，調頻和緊急控制需求功率型儲能，持續時間一般小于0.5h即可。
（2）調壓：主要考慮電網的動態無功需求，功率型儲能，容量越大，動態無功支撐能力越強。
二、電池本體產品需求
1、電池選型：選型原則
（1）滿足電網調頻的持續高倍率充放電；
（2）滿足電網調頻，調峰需求的充放電循環次數；
（3）滿足電網調頻需求的滿充放轉換的快速響應；
（4）滿足電網要求的穩定運行以及安全性；
（5）滿足收益要求的成本及系統效率；
（6）滿足電池易維護，電站無人值守的設計要求；
（7）滿足電池高效使用的SOC運行范圍；
（8）滿足環境要求的寬工作范圍。
2、電池參數對比
3、電池選型：成組方案對比
4、選型建議
綜合比較各電池技術參數：
（1）鉛炭電池成本較低，但倍率特性低、循環壽命短、響應速度慢及存在環保問題；
（2）全釩液流電池具有較高的倍率特性、循環次數高，但其功率及能量密度低、占地 面積大，且高成本；
（3）鋰離子電池具有較高的能量和功率密度，較高的倍率特性、寬SOC運行范圍、循 環次數高等優勢，其中三元鋰離子電池具有更高的能量及功率密度，但存在安全性 及成本問題。
（4）根據總體需求，兼顧電網調頻和調峰等其他應用場景。
5、鋰離子電池的風險
國內外近期發生多起鋰離子電池儲能電站火災 事故。
7月2日，韓國靈巖一風力發電園區內ESS儲能 設備發生重大火災事故，造成706㎡規模電池 建筑和3500塊以上鋰電池全部燒毀。
鎮江揚中某用戶側儲能項目，8月初項目中的 磷酸鐵鋰電池集裝箱起火并燒毀。
事故一旦發生就會造成嚴重后果，對鋰離子電池熱事故特征參數識別、熱失控早期預警、 安全聯動和消防防護顯得尤為重要。
6、鋅溴液流電池的探索
合適的電化學儲能體系特征：價格合適；安全可控；易于部署；資源豐富。
（1）安全性高、不存在燃燒爆炸風險的化學體系
（2）單液流體系管路簡單
（3）電解液為水體系，利于 散熱，不會燃燒
（4）體系封閉、環境壓力小 5 原料易得、價格適中
三、電池管理系統需求
1、儲能電站BMS系統概述
大型儲能系統電站可應用于發電側或電網側的調頻調峰或削峰填谷，其中儲能電站BMS實現對電池運行狀 態量（電壓、電流、溫度、絕緣等）的監測，進而實現對電池狀態剩余電量（SOC）、電池健康狀態（ SOH）的分析和評估，對電池組（堆）實現均衡管理、控制、故障告警、保護及通訊管理的系統裝置，其 目的是實現電池組的安全、穩定、可靠、高效、經濟的使用。
儲能系統BMS采用三層典型架構：
從控模塊（電池數據采集單元） 第一層主要采集單體電池電壓、溫度等信息，對 電池狀態進行計算，作均衡、熱管理執行控制。
主控模塊（電池簇控制模塊） 第二層主要負責電池組端電壓采集、電流采集、 絕緣檢測、電池狀態計算、繼電器控制、均衡策 略、數據通信等。
總控模塊（電池堆控制模塊） 第三層主要進行數據顯示、查詢、參數設置、數 據計算、通訊、數據保存等。
2、功能需求
（1）電池模型：電池模型采用增強型自校正(ESC)鋰離子電池等效電路模型，考慮 溫度、滯回電壓、歐姆電阻、RC階數等影響因素，并能夠為SOC 估計算法提供模型基礎。
（2）電池SOC估算：電池儲能設備荷電狀態（SOC）采用高精度的安時積分+開路電壓 校正方法，采用神經網絡法對磷酸鐵鋰電池SOC進行估算，將估算 誤差控制在5%范圍內，具有較高的估算精度。
（3）電池均衡控制：基于電池單體電壓、單體SOC、單體SOH以及歷史數據等綜合均 衡判據，采用被動均衡+主動均衡控制策略，大幅改善成組電池 的一致性、可用容量、電池壽命。
（4）集成高速通信規約：支持雙網冗余連接模式，通信協議采用IEC-104、IEC-61850 系列等標準規約，提升信息傳輸速率。
（5）電池安全保護
采用ASIL-B級保護策略，具備先進的自我故障診斷和容錯技術，對模塊自身軟硬件具備自我檢測功能， 硬件保護措施不會因為BMS故障造成儲能系統安全問題；
具備完善的軟硬件保護設計，采用分級預警、告警以及保護動作等分級保護系統，電壓、溫度等具備變 化率保護、多級閾值保護等。
具備完善的SOE以及故障錄波功能，豐富的本地與遠程的數據記錄功能，滿足現場運行狀態的監控以及事后分析的要求，做到歷史事件可追溯、故障問題可分析，做到歷史事件可追溯、故障問題可分析，有效解 決儲能系統發生故障時責任不清問題；
具備多層級消防聯動保護系統設計，具備pack級的消防，采用多傳感器融合技術（特征氣體、煙霧、溫 度），結合非標鋰電池熱失控判斷算法，實時監控電池熱失控階段，實現鋰電池熱失控早期分級預警，并在 鋰電池發生火情第一時間進行滅火最小單元干預控制。
（6）防護措施
一、儲能電池綜述
1、電化學儲能綜述
（1）相比較其它儲能方式，電化學儲能電站（系統）主要優勢包括：
設計靈活、配置方便：模塊化設計，通過并聯可實現20MW以上級別系統規模，不 受地理條件限制
響應速度快：毫秒級時間尺度內實現額定功率范圍內的有功無功的輸入和輸出
精確控制：能夠在可調范圍內的任何功率點保持穩定輸出
雙向調節能力：充電為用電負荷，放電為發電電源，額定功率雙倍的調節能力
（2）儲能電站面向電網側及新能源消納實際運行需求，在以下方面開展應用示范：
移峰填谷；新能源儲能互補；調頻服務+“虛擬同步機”；斷面功率控制；動態無功支撐；大電網緊急控制；微網/冷熱綜合能源；黑啟動/熱備用。
2、儲能容量選擇
儲能容量選擇，需綜合考慮系統潮流、調峰、調頻、調壓及緊急控制等各方 面需求；目前，儲能容量選擇主要受限于建設運營成本約束。
（1）調峰、調頻、緊急控制：主要是面向解決全網性問題，客觀上儲能配置越大越有效。調峰需求能量型儲能，一般不小于2h，調頻和緊急控制需求功率型儲能，持續時間一般小于0.5h即可。
（2）調壓：主要考慮電網的動態無功需求，功率型儲能，容量越大，動態無功支撐能力越強。
二、電池本體產品需求
1、電池選型：選型原則
（1）滿足電網調頻的持續高倍率充放電；
（2）滿足電網調頻，調峰需求的充放電循環次數；
（3）滿足電網調頻需求的滿充放轉換的快速響應；
（4）滿足電網要求的穩定運行以及安全性；
（5）滿足收益要求的成本及系統效率；
（6）滿足電池易維護，電站無人值守的設計要求；
（7）滿足電池高效使用的SOC運行范圍；
（8）滿足環境要求的寬工作范圍。
2、電池參數對比
3、電池選型：成組方案對比
4、選型建議
綜合比較各電池技術參數：
（1）鉛炭電池成本較低，但倍率特性低、循環壽命短、響應速度慢及存在環保問題；
（2）全釩液流電池具有較高的倍率特性、循環次數高，但其功率及能量密度低、占地 面積大，且高成本；
（3）鋰離子電池具有較高的能量和功率密度，較高的倍率特性、寬SOC運行范圍、循 環次數高等優勢，其中三元鋰離子電池具有更高的能量及功率密度，但存在安全性 及成本問題。
（4）根據總體需求，兼顧電網調頻和調峰等其他應用場景。
5、鋰離子電池的風險
國內外近期發生多起鋰離子電池儲能電站火災 事故。
7月2日，韓國靈巖一風力發電園區內ESS儲能 設備發生重大火災事故，造成706㎡規模電池 建筑和3500塊以上鋰電池全部燒毀。
鎮江揚中某用戶側儲能項目，8月初項目中的 磷酸鐵鋰電池集裝箱起火并燒毀。
事故一旦發生就會造成嚴重后果，對鋰離子電池熱事故特征參數識別、熱失控早期預警、 安全聯動和消防防護顯得尤為重要。
6、鋅溴液流電池的探索
合適的電化學儲能體系特征：價格合適；安全可控；易于部署；資源豐富。
（1）安全性高、不存在燃燒爆炸風險的化學體系
（2）單液流體系管路簡單
（3）電解液為水體系，利于 散熱，不會燃燒
（4）體系封閉、環境壓力小 5 原料易得、價格適中
三、電池管理系統需求
1、儲能電站BMS系統概述
大型儲能系統電站可應用于發電側或電網側的調頻調峰或削峰填谷，其中儲能電站BMS實現對電池運行狀 態量（電壓、電流、溫度、絕緣等）的監測，進而實現對電池狀態剩余電量（SOC）、電池健康狀態（ SOH）的分析和評估，對電池組（堆）實現均衡管理、控制、故障告警、保護及通訊管理的系統裝置，其 目的是實現電池組的安全、穩定、可靠、高效、經濟的使用。
儲能系統BMS采用三層典型架構：
從控模塊（電池數據采集單元） 第一層主要采集單體電池電壓、溫度等信息，對 電池狀態進行計算，作均衡、熱管理執行控制。
主控模塊（電池簇控制模塊） 第二層主要負責電池組端電壓采集、電流采集、 絕緣檢測、電池狀態計算、繼電器控制、均衡策 略、數據通信等。
總控模塊（電池堆控制模塊） 第三層主要進行數據顯示、查詢、參數設置、數 據計算、通訊、數據保存等。
2、功能需求
（1）電池模型：電池模型采用增強型自校正(ESC)鋰離子電池等效電路模型，考慮 溫度、滯回電壓、歐姆電阻、RC階數等影響因素，并能夠為SOC 估計算法提供模型基礎。
（2）電池SOC估算：電池儲能設備荷電狀態（SOC）采用高精度的安時積分+開路電壓 校正方法，采用神經網絡法對磷酸鐵鋰電池SOC進行估算，將估算 誤差控制在5%范圍內，具有較高的估算精度。
（3）電池均衡控制：基于電池單體電壓、單體SOC、單體SOH以及歷史數據等綜合均 衡判據，采用被動均衡+主動均衡控制策略，大幅改善成組電池 的一致性、可用容量、電池壽命。
（4）集成高速通信規約：支持雙網冗余連接模式，通信協議采用IEC-104、IEC-61850 系列等標準規約，提升信息傳輸速率。
（5）電池安全保護
采用ASIL-B級保護策略，具備先進的自我故障診斷和容錯技術，對模塊自身軟硬件具備自我檢測功能， 硬件保護措施不會因為BMS故障造成儲能系統安全問題；
具備完善的軟硬件保護設計，采用分級預警、告警以及保護動作等分級保護系統，電壓、溫度等具備變 化率保護、多級閾值保護等。
具備完善的SOE以及故障錄波功能，豐富的本地與遠程的數據記錄功能，滿足現場運行狀態的監控以及事后分析的要求，做到歷史事件可追溯、故障問題可分析，做到歷史事件可追溯、故障問題可分析，有效解 決儲能系統發生故障時責任不清問題；
具備多層級消防聯動保護系統設計，具備pack級的消防，采用多傳感器融合技術（特征氣體、煙霧、溫 度），結合非標鋰電池熱失控判斷算法，實時監控電池熱失控階段，實現鋰電池熱失控早期分級預警，并在 鋰電池發生火情第一時間進行滅火最小單元干預控制。
（6）防護措施
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