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安全和经济性是一直伴随和推动储能行业发展的两大杠杆。在136号文发布之后,储能行业预计将经历愈发残酷的淘汰赛,这两个特性将是企业生存与成长的关键。
尤其当储能走向数智化转型过程中,该如何带来安全和经济性?4月10日的北京储能展,细思阳光电源《BM²T电池管理技术白皮书》,发现龙头企业已正式驱动“价值”转型,并做出了“关键”动作,即电池数据将是打开储能市场化、发挥其价值的开关。
白皮书显示,阳光电源的产品正基于三电融合以及实时监测(Monitoring)和动态管理(Management)的双重机制,通过电池的系统级管理,完成储能系统整体安全管理和效率的提升,推动储能行业面向数智化的全面升级。
解读来看,这本白皮书透露出阳光电源内部已突破了电池管理以BMS为核心的认知、打造出电池到电网的储能系统级生态,实现贯穿储能全生命周期的“价值提效”,涵盖后期的电力交易、电力辅助服务或者简化运维,真正适应电网需求。
所以,为什么这个时候提电池数据?“价值提效”又是如何实现的?
电池≠储能系统,储能“价值提效”需要解决电池低效应用现状
2024年,EPRI发布的《电池储能系统故障原因分析报告》显示,电池管理等控制问题导致的异常占比高达46%。
很多火灾安全事故的直接原因都是电池热失控,因而电池管理对于储能来说至关重要。尤其是对于储能运营来说,电池的寿命对于整体收益至关重要。
阳光电源储能事业部首席技术专家周俭节指出,当下很多电池管理只是“单兵作战”、不是系统层面的管理,这种方式大多仅从外部表征确诊,“哪痛医哪”的方式只是临时解决方案,并不能解决根源问题。储能运用最理想的目标是让电池“寿终正寝”、“自然死亡”,这需要考虑电池状态、使用场景等,最突出的管理误区有四个方面。
首先就是对于电池数据监测不全面。因为单一数据无法全面展现电芯的真实情况,电芯热失控报警不及时现象依然存在。当下多数企业聚焦于对电芯温度的监测,但对于温度传感器的过度投入,并不能带来储能安全的全面提升。
其次,业内现对于电池状态预估技术手段不成熟,因而导致对电芯的SOC/SOH状态预估不准确。而且如果无法找到准确的阈值、盲目设置边界,还可能掩盖部分电芯亚健康状态,为系统安全造成隐患。
另外,储能领域数据大量存在孤岛效应。“尤其是不同厂商的组件叠加在一起,导致接口不统一、通信协议不统一,数据无法有效传输,孤岛现象更严重。”这种情况导致了电芯管理的失效。与之相反,业内还存在数据无意义交换,获取数据却没有去管理,没有去利用。
最后,储能行业还面临关键故障定位不准确的痛点。由于预警阈值一刀切、设置不准确,单一故障还有可能触发多个并联故障,给客户带来了更多焦虑,也给故障分析排查增加了难度。
可以看到,从电芯状态的难以精准估测、故障告警频繁、故障定位的不精准、难以提取有效数据并协同系统调控……种种问题,单一看BMS是解决不了问题的。
阳光电源指出,储能系统的目标应以电网能量调度需求为导向,打通从电池到系统所有层级,以系统整体观让电池有效用起来。这也是为什么阳光电源在储能业内首次发布《BM²T电池管理技术》白皮书的原因。
其中的BM²T指的是是一种综合性的电池管理技术,其核心两个M则指的是通过实时监测(Monitoring)与动态管理(Management)的双重机制,对电池系统进行信号采集-状态评估-主动调控的全流程闭环管理,最终实现储能系统安全、高效、长寿命。
但要实现这样的功能,不仅考验企业对于储能系统全栈技术的理解,还要具备相当的技术实力与经验储备,更需要人工智能、大数据和物联网前沿技术的支撑。阳光电源做到了各种技术的跨界融合与高效利用。
数智化、系统级技术高效融合,破解低效管理四大短板
虽然同样是电池管理,但阳光电源作为储能系统集成商,其看到的技术革新方向更具整体观,这与普通电芯厂家或第三方BMS企业所聚焦的单一环节技术升级存在显著差异。
周俭节指出,“我们要让每1颗电芯,在1个智慧系统中,实现每1度电的价值最大化。”这需要企业在技术观、价值观、生态观的全面进化。
基于上述电池储能管理的四大短板,阳光电源提出了策略:深入研究从电网到系统、从系统到电池的垂直化管理,包括围绕电池的电特性、热特性和力特性等多维度管理,构建电池全生命周期模型,强化电池信号可感、状态可知、联动可控三层架构创新,打造智能化系统级的电池管理。
但是,实现这种管理架构的难度极大。周俭节指出,这需要从系统调度层面知道电池的“生老病死”。阳光电源持续多年位居全球储能系统装机量头部,拥有了全球最丰富的多品牌电池破坏性实验数据,以及全球不同电力系统下的项目工程应用数据。“在如此规模基础的数据训练出来的模型,才能知道各种情况下如何管好电池、管好交易。”
从电池的信息来源来说,储能系统需要从高精度、多维度、低时延来保障信息的可被感知。“传感是提供设备的一个确定性,但这种确定性是需要专家经验来识别的。” 阳光电源致力于以确定性技术,即多维度的精准识别来解决电化学的不确定性。
通过采用直流一体化采样技术,引入温度补偿、共模干扰抑制等技术,实现全温度范围、全生命周期、全频段干扰下的高精度检测。“在热失控的平台期,磷酸铁锂电池体系的平台期没有明显特征,这对电池监测来说是一个重大挑战,但已被阳光电源攻克。”利用电池单体的“双峰呼吸效应”,以及电芯膨胀力规律性变化特性,阳光电源也开发SOC/SOH估算算法,实现对电池SOC和SOH状态的精准估算。
同时,为了保证这些信息可用,阳光电源全栈自研,实现了储能系统内部通信方式统一,取代传统的分层式架构,大幅提升了对安全故障的响应速度,也提升了规模化构网支撑的响应能力。
还要保证信息有效。周俭节指出“行业内很多预警在真实使用时候都是‘无效预警’。我们要在准确的时间点告诉客户要做什么,这就是感知技术的价值。”行业内大家都在宣扬能提前2小时、提前24小时、甚至提前7天预警,但单纯去卷预警的提前量是没有实际价值的,准确度的提升才更关键。阳光电源与清华大学联手打造的电池运行状态大数据平台,就是为了发挥这一价值。通过建立多维度的耦合以及多物理场的机理模型,企业率先对BOL、SOL、EOL、RUL等电池核心状态估算做了更为全面的定义,可以更高效配合控制策略。
最后,实现了信号可感、状态可知,汇集了各类丰富的数据之后,其目的都是为了最终实现系统可控,“交直流联动控制是白皮书最终的落脚点。我们要让交流侧电气特性反映在直流侧,然后根据三大技术来打造交直流一体化管理。”最终,以智能化的控制管理全面提升储能的安全性与经济性。
据阳光电源介绍,在已有技术的基础上,结合这些数据的充分利用,可以帮助AI热管理技术,降低产品功耗34%;将电芯SOH误差控制在2%, 1GWh储能电站在每天一充一放模式下、年放电量增加7.3GWh;提前实现热失控预警,预警准确度≥99%,帮助系统进行分断关断,提升安全性……这对于储能项目运营者和投资者来说,就是储能精准管理技术的价值体现。
在储能行业发展前期,企业若要领跑需要的是前瞻战略眼光;而若想在储能长期发展过程中一直保持领跑,则考验的是企业的综合实力。
阳光电源从技术到产品研发其实一直走在了储能行业前端,而在产品之外它还发挥了重要的行业舵手导向作用。近年来,阳光电源基于电化学储能、电力电子、电网的“三电融合”理念,结合对于锂电储能的深刻认识,精准找到了行业痛点并对症下药,已经陆续发布了《干细胞电网技术白皮书》、《工商储解决方案白皮书》、《直流拉弧技术白皮书》、《电池管理技术白皮书》,填补了三电领域的各类技术空白。
面对接下来储能行业所面临的深刻变革,阳光电源认为,痛点依然来自于安全,这需要企业先打好基础,再持续通过技术创新创造价值,以更高品质的产品和更深刻的管理服务,满足电力市场交易对储能直流侧到交流侧技术要求的提升。
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