啟揚方案:儲能電站BMS電池管理系統(tǒng)解決方案

在雙碳目標的推動下，國內(nèi)風電、光電等新能源行業(yè)得到快速發(fā)展，國家能源局數(shù)據(jù)顯示，截至6月底，全國發(fā)電裝機容量約24.4億千瓦，其中，可再生能源發(fā)電裝機達11.18億千瓦。但是可再生能源存在許多先天不足，比如風能、太陽能等存在間歇性問題，這也導致新能源發(fā)電存在隨機性與波動性。

針對當前光伏、風電不穩(wěn)定的問題，大規(guī)模新型儲能的研發(fā)和廣泛應用有望成為根治新能源并網(wǎng)消納的良藥。今年6月，發(fā)改委、國家能源局發(fā)布了“關于進一步推動新型儲能參與電力市場和調(diào)度運用的通知”，明確新型儲能可作為獨立儲能參與電力市場，為儲能在電力系統(tǒng)中的應用和發(fā)展再添動力。

圖片源于網(wǎng)絡

新型儲能是除抽水蓄能外的其他以輸出電力為主要形式的儲能，從技術上分為電化學儲能、物理儲能、電磁儲能、熱儲能、化學儲能等。在新型儲能技術中，以鋰離子電池為主的電化學儲能占據(jù)主要的市場份額，具有響應速度快、布置靈活、建設周期短等特點。隨著能源轉(zhuǎn)型的不斷深入，電化學儲能電站已成為電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要組成部分。

電化學儲能應用在發(fā)單側(cè)、配送電側(cè)和用戶側(cè)環(huán)節(jié)，在發(fā)電側(cè)可提高發(fā)電的穩(wěn)定性和發(fā)電質(zhì)量；在輸電環(huán)節(jié)，可降低輸電的成本；在配電環(huán)節(jié)，可以緩解企業(yè)和用戶用電壓力，促使電網(wǎng)的升級擴容；在送電環(huán)節(jié)，可通過峰谷差套利，進而減少企業(yè)和用戶用電成本。

電池儲能系統(tǒng)由電池組、儲能變流器（PCS）、能源管理系統(tǒng)（EMS）、電池管理系統(tǒng)（BMS）以及其他電氣設備共同組成。電池組負責儲電；儲能變流器（PCS）控制電池組充放電過程，進行交直流的變換；能源管理系統(tǒng)(EMS)進行數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡監(jiān)控和能量調(diào)度；電池管理系統(tǒng)（BMS）負責監(jiān)控電池儲能單元內(nèi)各電池運行狀態(tài)，保障儲能單元安全運行。

電池管理系統(tǒng)（BMS）

儲能BMS因為電池組數(shù)量龐大，大多采用從控、主控、總控組成的三層架構(gòu)。

從控：電池單體管理單元BMU，負責采集單體電池信息如電壓、溫度，計算分析電池的SOC和SOH，實現(xiàn)對單體電池的主動均衡，并通過CAN接口將信息上傳。

主控：電池簇管理單元BCU，負責收集BMU上傳的各種電池信息，采集電池組的組電壓、溫度、電流、總電壓信息，漏電檢測，狀態(tài)異常時斷電保護；計算分析電池組的SOC和SOH，并通過CAN接口將信息上傳；

總控：電池陣列管理單元BAMS，對整個儲能電站的電池進行集中管理。向下連接各個電池簇管理單元，采集電池簇管理單元上傳的各種信息；向上與能源管理系統(tǒng)進行信息交互，通過以太網(wǎng)上傳采集的電池信息，接收EMS系統(tǒng)下達的電池運行參數(shù)；通過CAN或RS485與變流器通信，BMS將電池狀態(tài)量及異

常信息發(fā)送給變流器，儲能變流器PCS接到BMS告警信息后應進行相應的保護動作。

儲能系統(tǒng)整套設備體積較大，坐落的環(huán)境也較為復雜，因此需要良好的抗干擾能力以及穩(wěn)定的通訊能力，因此需要采用高穩(wěn)定性的ARM嵌入式硬件。

電池簇管理單元BCU可采用啟揚IAC-IMX6UL-CM核心板，基于NXP i.MX6UL 處理器設計，Cortex-A7架構(gòu)；核心板接口豐富，采集電池剩余電量、溫度、電流、電壓等各類信息；支持2路以太網(wǎng)口，支持2路帶隔離的CAN接口和多路RS485、RS232串口，滿足設備與電池單體管理單元和電池陣列管理單元數(shù)據(jù)通信功能；工業(yè)級元器件，工業(yè)級寬溫，能夠承受復雜環(huán)境帶來的挑戰(zhàn)。

電池管理系統(tǒng)主機是儲能電池系統(tǒng)中的電池陣列管理單元的主要設備，可采用啟揚IAC-IMX8MP-CM核心板硬件，基于NXP i.MX8M Plus處理器，四核Cortex-A53架構(gòu)，主頻1.6Ghz，滿足性能需求；大容量存儲設計，支持系統(tǒng)長期數(shù)據(jù)存儲；擁有豐富的接口，MIPI、LVDS、HDMI等顯示接口，可連接10.1寸高清觸摸屏幕，顯示各類數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)就地監(jiān)控和能量管理；擁有雙路千兆網(wǎng)口；支持M.2接口擴展SSD，實現(xiàn)更靈活的存儲方案選擇；擁有多路RS232、RS485等數(shù)據(jù)通訊接口，可輕松應對各類場景下的多種功能需求；2路CAN-FD高速接口，支持多路帶隔離串口，可實現(xiàn)對多套分布式儲能系統(tǒng)的監(jiān)控；支持5G模塊數(shù)據(jù)通訊，帶來更快地響應速度和物聯(lián)網(wǎng)化構(gòu)建需求。