面對儲能系統電池復雜的管理挑戰,該如何應對?

發布日期:
2021-12-15

中國儲能網消息:中國在聯合國大會上宣布,到2030年實現碳峰值,到2060年實現碳中和的目標。我國電化學儲能將進入快速增長期。預計從2020年到2050年,電化學儲能裝置的安裝空間將增加近400倍,到2050年將達到6億千瓦。

如何有效地管理和維護如此大規模的電池資產將成為一個嚴峻的挑戰。大量的單體電池組合在一起形成容器儲能。由于不同單體電池的容量、內阻、開路電壓等實際參數的差異,隨著運行時間的延長,電池資產的安全高效運行和維護將遇到一系列問題:

1.?容量損失:單體電池形成電池組。電池組的容量符合“桶原理”。最差電池的容量決定了整個電池組的容量。為了防止電池過充和過放電,電池管理系統的邏輯設置如下:在放電過程中,當最低單體電壓達到放電截止電壓時,整個電池組停止放電;在充電過程中,當最大單體電壓達到充電截止電壓時,停止充電。在這種控制邏輯下,電池組的容量無法充分利用,導致電池組容量損失。

2.?問題電池預警和定位:大型儲能系統將由數千個電池組成。每個電池的衰減速度不同,健康狀況也有很大不同。我們應該能夠從容量、內阻、電壓和溫度等方面準確描述每個電池的健康狀態,并提前預測可能存在安全問題的電池,只有及時更換才能保證儲能系統的整體安全。

3.?儲能電池容量計算及壽命預測:隨著儲能系統的運行,儲能電池容量將繼續下降。雖然BMS計算SOH,但由于BMS硬件計算能力弱,數據量有限,計算的SOH誤差較大。現階段儲能系統的實際容量是多少,未來可以循環多少次,衰減率是否與電池制造商技術協議中約定的一致,對于這些投資者來說是一個黑箱,投資者無法準確估計未來的投資收益。

4.?運維分散,成本高:隨著儲能項目的增加,很多儲能項目只在本地部署EMS。項目現場應24小時有人值班。沒有統一的遠程系統進行集中操作和維護。運行維護人員接到報警,不能分析判斷報警原因。操作和維護需要時間和精力。這涉及到一系列技術問題,如單體電池內阻、容量預測和估算、電池組一致性評估、電池壽命預測、電池微短路安全預警、電池不一致再平衡等,由于計算和存儲容量的限制,傳統的BMS只能保存短時間的數據,不具備復雜的計算和分析能力,只能完成電池監測數據采集、實時充放電管理等數據少、計算量小的功能。

因此,通過BMS很難解決這些技術難題。為了解決上述問題和挑戰,國內外一些學術機構和高科技公司開始使用大數據和人工智能技術,結合云的超級計算和大數據存儲能力,計算和分析海量電池數據,對蓄電池進行智能診斷,實現智能操作和維護。騰訊-清華聯合團隊依托騰訊數據中心海量電池數據,建立了電池故障預測模型,可以提前5-30天發現故障電池。

麻省理工學院braatz的研究小組在《自然》雜志上發表了電池壽命預測模型,該模型能夠準確預測電池壽命。使用前100個循環數據,可以準確預測電池壽命,預測誤差僅為9.1%。國內外許多高校也對電池組的一致性做了大量的研究,并發表了許多相關論文。

將這些電池智能分析和診斷方法標準化、商業化,構建電池資產管理平臺,快速接入各種儲能電池資產,實現快速智能分析、診斷、運行和維護,具有重要價值。萬科能源科技有限公司在電池資產管理平臺產品化、商業化方面進行了多年的技術實踐和探索,今年發布了電池資產管理平臺2.0版??蛻艨梢酝ㄟ^將電池資產數據連接到平臺上,快速獲取電池診斷報告,使客戶能夠全面、及時地掌握當前和預測未來電池健康狀況,提前識別安全風險,確保電池資產的安全高效運行和管理,為資產持有人的收入保駕護航。萬科能源還擁有自主知識產權開發的綜合能源智能運營服務平臺。康勝新能源以“互聯網新能源”為理念,以物聯網、大數據和人工智能技術為基礎,為用戶側儲能、電力側儲能、網側儲能、微電網等多種場景下的能源資產提供能源管理,確保能源資產安全,提高資產利用效率,降低資產運營維護成本,創造客戶價值。


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