电化学储能

最新推荐文章于 2026-01-06 08:38:59 发布

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本文详细阐述了电池管理系统(BMS)、能量管理系统(EMS)和储能变流器(PCS)在储能系统中的角色，包括它们的结构、功能以及在电池保护、状态监控等方面的作用，强调了这些组件在确保储能系统安全、高效运行中的关键性。

概述

储能系统是以电池为核心的综合电源控制系统，完整的电化学储能系统主要由电池组、电池管理系统（BMS）、能量管理系统（EMS）、储能变流器（PCS）以及其他电气设备构成。

在储能系统中，电池组将状态信息反馈给电池管理系统BMS，BMS将其共享给能源管理系统EMS和储能变流器PCS；EMS根据优化及调度决策将控制信息下发至PCS与BMS，控制单体电池/电池组完成充放电等。

各部分主要功能：

电池管理系统BMS：担任感知角色，主要负责电池的监测、评估、保护以及均衡等；

能量管理系统EMS：担任决策角色，主要负责数据采集、网络监控和能量调度等；

储能变流器PCS：担任执行角色，主要功能为控制储能电池组的充电和放电过程，进行交直流的变换。

BMS（电池管理系统）

BMS（BatteryManagementSystem，电池管理系统），BMS电池系统俗称之为电池保姆或电池管家，是配合监控储能电池状态的设备，电芯一起组成电池系统。

BMS对电池的基本参数进行测量，包括电压、电流、温度等，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命。
BMS需要计算分析电池的SOC（电池剩余容量）和SOH（电池健康状态），并及时上报异常信息。

结构

BMS系统大多都是三层架构，硬件主要分成从控单元、主控单元和总控单元。

1）底层：从控BMU，为单体电池管理层。由电池监控芯片及其附属电路构成，负责采集单体电池的各类信息，计算分析电池的SOC（电池剩余容量）和SOH（电池健康状态），实现对单体电池的主动均衡，并将单体异常信息上传给主控。

2）中间层：主控BCU，为电池组管理层。收集BMU上传的各种单体电池信息，采集电池组信息。计算分析电池组的SOC和SOH。

3）上层：总控，为电池簇管理层。负责系统内部的整体协调以及与EMS、PCS的外部信息交互，根据外部请求控制整个BMS系统的运行过程。

BMS对电池的保护措施

1、监测和控制电池的状态储能BMS可以监测电池的电压、电流、温度、SOC和SOH等参数，以及其他有关电池的信息。

2、SOC（State of Charge）均衡电池组使用期间，经常会出现电池SOC不平衡的情况，使得电池组的性能下降甚至导致电池故障。储能BMS可以通过电池均衡技术来解决这个问题，即通过控制电池之间的放电和充电，使所有电池单体的SOC保持一致。均衡时取决于电池的能量是耗散了还是在电池间转移了，又可以分为被动均衡和主动均衡两种模式。

3、防止电池过度充电或过度放电电池过度充电或过度放电是电池组件容易出现的问题，过多和过少的充放电都会使电池组元件受到损害。对电池进行过度放电和过度充电可能会导致电池组件容量减少，甚至使其无法使用。因此，储能BMS使用在电池充电时会对电池电压进行控制，保证电池的实时状态，同时在电池达到最大容量后停止充电。

4、确保系统远程监测和报警储能BMS可以通过无线网络等手段进行数据传输，将实时数据传送到监测端，同时可以根据系统的设定，定期发送故障检测和警报信息。储能BMS还支持灵活的报告和分析工具，可以生成电池及系统的历史数据和事件记录，以支持数据监视和故障诊断。

5、提供多种保护功能储能BMS可以提供多种保护功能，以防止电池短路、过流等问题的发生，并保证电池组件之间的安全通信。同时，它也可以检测并处理单元故障、单点失效等事故。

6、控制电池的温度电池的温度是影响电池性能和寿命的重要因素之一。储能BMS可以监测电池温度，并采取有效的措施来控制电池温度，防止温度过高或过低对电池造成损害。

总之，储能BMS可以对电池储能系统进行全面的监控和控制，确保它们的安全性、稳定性和性能，从而实现储能系统的最佳效果。

此外，储能BMS还可以提高储能系统的使用寿命和可靠性，降低维护成本和操作风险，并提供更灵活、可靠的储能解决方案。

EMS（能量管理系统）

EMS（Energy Management System）又称能量管理系统，虽然在整个储能系统中占比并不是很大，但是却是整个储能系统中极为重要的核心构件。

一方面直接负责储能系统的控制策略，而控制策略则影响系统内电池的衰减速率和循环寿命，从而决定储能的经济性；另一方面还监控系统运行中的故障异常，起到及时快速保护设备、保障安全性的重要作用。

如果说将储能系统比作人体，那么EMS则是人的大脑心智。

结构

EMS能量管理系统构成一般分为设备层、通讯层和应用层。

设备层：需要能量采集变换（PCS、BMS）做支撑；
通讯层：主要包括链路、协议、传输等；
信息层：主要包括缓存中间件、数据库、服务器，其中数据库系统负责数据处理和数据存储，记录实时数据和重要历史数据，并提供历史信息查询；
应用层：表现形式包括APP、Web等，为管理人员提供可视化的监控与操作界面，具体功能涵盖能量变换决策、能源数据传输和采集、实时监测控制、运维管理分析、电能/电量可视分析、远程实时控制等。