移动式电化学储能系统的分析及应用-北极星储能网

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摘要：移动式电化学储能系统是储能系统的一个重要分支，它将蓄电池组、电池管理系统及储能双向变流器等部件集成在集装箱中，具有便于施工安装、维护简单方便、可移动性好等特点，适用于各类新能源工程项目和电力工程项目。本文首先分析了移动式电化学储能系统的构成及各组成部件的特点，其次介绍了以铅炭电池和锂离子电池为基础的系统的主要特点和功能，并对移动式电化学储能系统应用场景以及在应用过程中存在问题进行了分析。

1引言

近年来，随着我国能源生产和消费革命的不断推进，能源互联网这一重要推手引起了全社会的广泛关注和重视。而储能系统是能源互联网的关键组成部分，它是实现可再生能源大规模并网、扩大分布式能源及微电网应用的基础，成为实现能源互联网的要素。

储能系统所采用的技术种类繁多，主要可以分为物理储能、电化学储能、储热及储氢等几大类。由于电化学储能系统具有适应频繁的充放电转换、毫秒级的响应速度、较高的容量等特点以及较为成熟的商业化应用，因此已经在能源互联网项目中得到了较大规模的应用。在近期新建的电化学储能项目中，绝大部分使用的化学电源为锂离子电池、铅炭电池及其他铅酸蓄电池，其技术成熟度也是最高的。

从建设方式上电化学储能系统可分为固定式和移动式。固定式电化学储能系统一般是将系统安置于固定的房屋或舱室中，而移动式电化学储能系统一般是将系统安置于可移动的集装箱内。相对于固定式系统，移动式电化学储能系统将电池、监控系统及能量转换装置等集成在标准的集装箱内，具有较好的可移动性能，便于系统的运输和安装使用，特别适合于一些基础施工难度大、场地面积要求严格、环境相对严苛的地区使用。目前，其在很多微电网和智能电网工程中都得到了应用。

本文对以锂离子电池和铅炭电池为基础的移动式电化学储能系统进行分析。同时，对移动式电化学储能系统在应用过程中面临的问题进行了探讨。

2移动式电化学储能系统的组成

2.1蓄电池组

(1)锂离子电池组

锂离子电池的工作电压高、比能量大、体积小、质量轻、循环寿命长，近年来在新能源领域。按其所使用的电极材料分类可分为钴酸锂电池、磷酸铁锂电池、三元锂电池、锰酸锂电池及负极钛酸锂电池等。其中商业化应用最为广泛的是磷酸铁锂电池，这主要是因为其优异的安全性能和较好的性价比。

目前市场上可见的磷酸铁锂电芯的容量主要为几安时至十安时左右，用于移动式储能系统的电芯容量一般为50安时左右。容量太小会增加电芯串并联数量及电池管理系统的监控点，造成系统整体成本增加。而容量过大又会提升电芯的制造难度并会增加电池组的安全隐患。对于移动式储能系统来说，锂离子电池的能量一般分为500kWh和1MWh两种，采用3.2V50Ah的磷酸铁锂电芯经过串并联实现。为适应储能双向变流器的直流电压输入要求，电池组的电压在500~600V左右。

(2)铅炭电池组

铅炭电池是近年来新兴的一种蓄电池产品，按照其电化学反应原理而言，铅炭电池属于铅酸蓄电池的一种。但由于负极中加入了具有电容性质的碳材料，使铅炭电池的大倍率充放电性能和循环寿命远高于普通铅酸蓄电池。同时，铅炭电池中铅资源的回收利用率极高，可以实现铅的循环使用，即使铅炭电池寿命终止，也存在很大的商业价值。优异的性能、较高的安全性、突出的性价比优势和潜在的商业价值，使得铅炭电池在新能源和电力储能领域得到广泛应用。

铅炭电池的单体容量较大，一般为500~1000Ah，电池的标称电压为2V。对于移动式储能系统来说，铅炭电池组的能量一般分为500KWh、1MWh、1.2MWh和1.34MWh几类，电池组电压在600~700V左右，采用2V500Ah或2V1000Ah的电池串并联实现。与锂离子电池组相比，同样容量的铅炭电池组成本更低，环境适应性更好;同时，由于单体数量少，电池管理系统的监控点少，因此，整个系统的造价也较低。但相比锂离子电池组，铅炭电池的体积和重量更大，因此基于铅炭电池的储能系统的占地面积更大，可移动性也较差。

2.2电池管理系统(BMS)

BMS对于储能系统非常重要，相当于整个系统的“神经系统”，监测并管理电池组及电池单体。BMS的主要作用是监测、评估及保护单体电池及电池组的运行状态。BMS主要由如下设备单元组成：充放电保护单元、储能电池管理模块BMU(含均衡功能)、组端采集模块、储能系统管理单元(含显示)。

储能系统中BMS具备的电池管理功能主要包括：

(1)模拟量测量功能：实时测量电池组电压，充放电电流、温度和单体电池端电压、绝缘监测等参数。

(2)电池组运行报警功能：在电池组运行出现过压、欠压、过流、高温、低温、漏电、通信异常、BMS 异常等状态时，能显示并上报告警信息。

(3)电池组保护功能：在电池组运行时，如果电池的电压、电流、温度等模拟量出现超过安全保护阈值的紧急情况时，BMS 可以就地故障切断，将问题电池组退出运行，同时上报保护信息。

(4)自诊断功能：对BMS 与外界通信中断，BMS 内部通信异常，模拟量采集异常等故障进行自诊断，并能够上报到就地监测系统。

(5)均衡功能：监测电池组内指标偏高或偏低的单体并对其进行均衡控制，提高电池组各项指标的均衡性，保证电池系统使用寿命及可用容量。

(6)运行参数设定功能：BMS 运行各项参数能通过本地在BMS 或储能站监控系统进行修改。

(7)本地运行状态显示功能：BMS 能够在本地对电池系统的各项运行状态进行显示，如系统状态，模拟量信息，报警和保护信息等。

(8)事件及历史数据记录功能：BMS 能够在本地对电池系统的各项事件及历史数据进行一定量的存储。

原标题：移动式电化学储能系统的分析及应用

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