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在储能市场高爆发驱动下,储能BMS装机量将大幅攀升,未来储能BMS或将迎来超百亿市场空间,据GGII预测,2025年中国储能BMS市场空间达到178亿元;储能BMS标准化、智能化、主要元器件国产化是未来发展趋势,目前因产业发展尚不成熟,降本增效还有很大提升空间;储能BMS市场主体主要分为专业第三方BMS厂商和储能电池生产厂商,两者相互补充,共同驱动BMS市场发展。
注:如无特殊说明,以下储能BMS均指锂电池储能BMS。
(本文来源:微信公众号“新产业智库”ID:weixin-gg-ii)
截至到2021年,我国新型储能累计装机约为570万千瓦,根据国家发改委、国家能源局出台的《关于加快推动新型储能发展的指导意见》,到2025年,我国新型储能装机容量达到3000万千瓦以上,根据GGII统计,截止今年6月,已有12省份明确规定十四五期间新型储能装机量,至2025年已规划新型储能装机量合计超40GW;政策的加持下,国内新型储能拥有空前发展空间。作为电化学储能系统不可或缺的核心部件之一,借此发展机遇,储能BMS在市场、技术、安全等方面将得到长足发展,据GGII预测,至2025年中国储能BMS市场价值达到178亿元(含出口海外),年复合增长率达到47%。
2021-2025年中国储能BMS市场规模及预测(亿元,%)
资料来源:高工产研新能源研究所(GGII)、2022年7月
BMS用于保障电池安全、提升电池DOD水平、延长电池循环寿命。
BMS(电池管理系统)具有实时监控电池电压、电流、温度的功能,进而实现对SOC、SOH等电池状态的计算,在此基础上实现对电池的均衡管理、热管理、故障报警等功能,以保证电池组安全、可靠、高效、经济运行。储能BMS不同于车用BMS,车用BMS对适应环境要求更高:宽温度范围、高抗震性、高防水性等,但汽车能量系统相对较小,而储能系统更复杂、庞大,充放电深度更深,寿命周期更长,储能BMS需要应对更复杂的能量管理体系。
储能BMS 标准化、芯片国产化、智能化是当前主要发展趋势
从架构管理上来看,储能BMS有向分布式多层管理架构发展的趋势,一般而言大型储能系统的BMS为三层架构,由电池管理单元、电池组管理单元和电池簇管理单元组成,当前也有厂商推出其3+X层级设计,架构可延伸至箱级、阵控级以及云端级管理。从均衡技术上来看,主动均衡技术具有管理效率高,均衡电流大,能量耗散小的优势,通过电池单体之间相互的能量转移,最大程度保证电池的充放电效率,同时避免以热量形式消耗能量带来的安全风险,均衡电流提升至0.5~5A级,均衡效果更明显;但被动均衡系统故障率、成本控制更低,一些小规模场景下如工商业侧,反复充放电下的电能消耗更小,全生命周期度电成本更低;主动均衡是否能成为未来主流的技术路线,将在正文详细分析。
从产品标准化进程来看,储能BMS标准化、模块化是产品升级的共同方向,目前储能BMS标准化程度很低,不同厂家的系统尺寸、接口类型、通讯协议、保护装置、控制策略差异巨大,导致BMS无法做成标准件,无法互换通用,大幅度提升储能系统成本,储能BMS标准化,使储能从项目真正转变到产品,亟需依赖产业链的协同进步。从BMS核心元器件来看,国产化渗透率有望得到持续提升,目前BMS芯片主要依赖海外进口,储能行业快速发展以及海外缺供带来的影响下,储能BMS芯片的缺口需要填补,受此推动,国产替代加速。
储能BMS产业链上游由IC芯片、PCB板、线束等厂商构成,下游为储能系统集成商、风光发电厂商等,芯片厂商有德州仪器(TI)、意法半导体(ST)、英飞凌等,系统集成商有南都电源、国轩高科、平高集团、南瑞继保等,风光发电企业有金风、东方日升、阿特斯等。
储能BMS市场主要由储能电池企业和专业的第三方BMS企业构成,电池企业如宁德时代、比亚迪等自供BMS,第三方BMS企业有高特电子、科工电子、协能科技、天邦达等。头部电池企业自营BMS,可以将关键电池数据掌握在自己手里,保证电池信息安全性,其次电池厂商熟知自身电池性能及各项指标,利于建立更高效的储能系统,并及时发现电池运行隐患,同时自营BMS可以更好控制系统构成成本,提升系统市场竞争力;将储能BMS外包,企业早期经营成本可以控制得更低,专业性也更有保障;据GGII调研数据显示,2022年上半年,头部第三方BMS企业出货量均大幅增长,科工电子等厂商出货量较去年同期翻番。电池厂商自营BMS和将BMS外包相互补充市场,形成动态稳定市场格局。
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