什么是儲能BMS

BMS全稱是Battery Management System，它是配合監(jiān)控儲能電池狀態(tài)的設備，主要就是為了智能化管理及維護各個電池單元；防止電池出現(xiàn)過充電和過放電現(xiàn)象，延長電池的使用壽命；實時采集電池的狀態(tài)信息，上傳數(shù)據(jù)到后臺實現(xiàn)遠程監(jiān)控。它是儲能電池系統(tǒng)的核心子系統(tǒng)之一。

BMS電池管理系統(tǒng)單元包括BMS電池管理系統(tǒng)、控制模組、顯示模組、無線通信模組、電氣設備、用于為電氣設備供電的電池組以及用于采集電池組的電池信息的采集模組。一般BMS表現(xiàn)為一塊電路板，即BMS保護板，或者一個硬件盒子。

電池管理系統(tǒng)（BMS）的基本框架包括動力電池包殼體及密封保護的硬件模塊、高壓分析盒（BDU）及BMS控制器。

儲能BMS工作原理

儲能電池充放電的過程中，BMS實時監(jiān)測儲能電池電池模組和各電池芯的溫度、電壓、電流和主充電狀態(tài)（SOC）等數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，就發(fā)出報警信號，斷開電池模組接觸器，從而規(guī)避安全風險。

儲能BMS的架構

BMS系統(tǒng)大多都是三層架構，硬件主要分成從控單元、主控單元和總控單元。

底層：從控BMU，為單體電池管理層。由電池監(jiān)控芯片及其附屬電路構成，負責采集單體電池的各類信息，計算分析電池的SOC(電池剩余容量)和SOH(電池健康狀態(tài))，實現(xiàn)對單體電池的主動均衡，并將單體異常信息上傳給主控。

中間層：主控BCU，為電池組管理層。收集BMU上傳的各種單體電池信息，采集電池組信息。計算分析電池組的SOC和SOH。

上層：總控，為電池簇管理層。負責系統(tǒng)內部的整體協(xié)調以及與EMS、PCS的外部信息交互，根據(jù)外部請求控制整個BMS系統(tǒng)的運行過程。

也有少數(shù)采用四級結構，從下往上分別是模組級BMU、電池簇級BCU、系統(tǒng)級CMU和子陣級SACU，四級結構層層遞進，實現(xiàn)對電池系統(tǒng)的監(jiān)測、保護和智能化管理。

儲能BMS的三種技術

儲能系統(tǒng)中的電池管理系統(tǒng)（BMS）是保證儲能系統(tǒng)安全和性能穩(wěn)定的重要組成部分?，F(xiàn)在市場上主要存在三種類型的BMS技術，包括分布式BMS、集中式BMS和模塊化BMS。

分布式BMS管理系統(tǒng)是指測量單元和其他的電子設備直接安裝到和單體電池一體的電路板中的結構。

分布式BMS管理就是擁有極高的擴展性，可以精細到單體電池的擴展，適應適應不同容量、不同規(guī)格型式的模組和電池包。同時連接可靠性高，電池和測量電路結合緊密，也減小了干擾和誤差。安全性也很高，也易于維護。

集中式BMS管理系統(tǒng)是指將所有電芯統(tǒng)一用一個BMS硬件采集的系統(tǒng)，適用于電芯少的場景。

集中式BMS具有成本低、結構緊湊、可靠性高的優(yōu)點，一般常見于容量低、總壓低、電池系統(tǒng)體積小的場景中，如電動工具、機器人（搬運機器人、助力機器人）、IOT智能家居（掃地機器人、電動吸塵器）、電動叉車、電動低速車（電動自行車、電動摩托、電動觀光車、電動巡邏車、電動高爾夫球車等）、輕混合動力汽車。

模塊化BMS管理系統(tǒng)是將電池單體分為若干模塊，每個模塊都具有獨立的監(jiān)測和控制系統(tǒng)，通過通信協(xié)議將信息傳輸至主控制器。

模塊化BMS的核心優(yōu)勢在于其靈活性和可擴展性。通過將電池組分成多個部分，每個部分由獨立的BMS模塊管理，可以簡化故障排查和維護過程。此外，這種設計方式還可以提高系統(tǒng)的可靠性和安全性，因為任何一部分的故障都不會影響整個系統(tǒng)的運行。

儲能BMS技術要求

儲能與一般電池的BMS相比更為復雜，要求更高。

管理電池容量量級相差大。儲能BMS管理的電源達到了MWh級別，串并聯(lián)電池數(shù)量極大。

儲能BMS有更嚴格的并網(wǎng)要求。儲能EMS需要與電網(wǎng)連接，對諧波、頻率等有更高要求。而動力電池BMS一端與電池相連，另一端與整車的控制及電子系統(tǒng)相連接，技術要求相對更低。

儲能BMS的具體功能

1.單體電池電壓均衡功能

此功能是為了修正串聯(lián)電池組中由于電池單體自身工藝差異引起的電壓、或能量的離散性，避免個別單體電池因過充或過放而導致電池性能變差甚至損壞情況的發(fā)生，使得所有個體電池電壓差異都在一定的合理范圍內。要求各節(jié)電池之間誤差小于±30mv。

2.電池組保護功能

單體電池過壓、欠壓、過溫報警，電池組過充、過放、過流報警保護，切斷等。

3.數(shù)據(jù)采集功能

采集的數(shù)據(jù)主要有：單體電池電壓、單體電池溫度、組端電壓、充放電電流，計算得到蓄電池內阻。

4.SOC/SOH診斷功能

根據(jù)實時測量蓄電池模塊電壓、充放電電流、溫度和單體電池端電壓、計算得到的電池內阻等參數(shù)，通過分析診斷模型，得出單體電池當前容量或剩余容量（SOC）的診斷，單體電池健康狀態(tài)（SOH）的診斷、電池組狀態(tài)評估，以及在放電時當前狀態(tài)下可持續(xù)放電時間的估算。

5.熱管理

電池模塊在充電過程中，將產生大量的熱能，使整個電池模塊的溫度上升，因而，BMS的熱管理應運而生。

6.故障診斷和容錯

若遇異常，BMS會給出故障診斷告警信號，通過監(jiān)控網(wǎng)絡發(fā)送給上層控制系統(tǒng)，判斷故障電池及定位，給出告警信號，并對這些電池采取適當處理措施。而其中電池旁路或能量轉移等技術的，能使單體電池發(fā)生故障時，以避免對整組電池運行產生影響。

儲能BMS產業(yè)鏈

從電池管理系統(tǒng)行業(yè)產業(yè)鏈來看，上游主要為材料，中游為BMS的生產，下游為應用。上游材料主要為集成電路、印制電路板、電子元件、線束、輔助材料等。中游的電池管理系統(tǒng)可細分為后備電池BMS和動力鉛蓄電池BMS、儲能鋰電BMS、3C鋰電BMS和EV鋰電BMS等。電池管理系統(tǒng)下游主要包括動力電池、儲能電池、鋰電池、數(shù)據(jù)中心等。

代表企業(yè)

協(xié)鑫儲能

協(xié)鑫儲能是專注于智慧儲能領域的產品與解決方案于一體的高新技術企業(yè)。公司擁有一流的新能源系統(tǒng)和電力系統(tǒng)研發(fā)平臺及海內外資深技術人員團隊，團隊的儲能行業(yè)經驗豐富，具備產品項目與工程項目的綜合設計應用能力。公司通過自主儲能領域軟件與硬件嵌套運行的核心技術，開展以產品開發(fā)、項目開發(fā)、儲能產品與系統(tǒng)的銷售、儲能項目運營等業(yè)務為主的業(yè)務工作，提供兼容光伏、風力、常規(guī)發(fā)電等為電源，新型電化學鋰離子電池為能量載體，集中式與分布式應用場景為服務對象的綜合型智慧能源解決方案及對應產品系統(tǒng)。

華塑科技

華塑科技是一家專注于電池安全監(jiān)控和運行管理平臺的創(chuàng)新型高科技公司。為全球關鍵電源用戶提供穩(wěn)定可靠的電池安全監(jiān)控產品和服務。公司成立于2005年，專業(yè)從事鉛酸電池BMS、儲能鋰電池BMS、EV動力電池BMS和電池監(jiān)控數(shù)據(jù)平臺運營服務的研發(fā)和銷售。經歷十余年的技術創(chuàng)新和數(shù)以萬計的項目經驗積累，產品與服務廣泛已應用于云計算、數(shù)據(jù)中心、通信網(wǎng)絡、儲能、軌道交通、新能源汽車以及商業(yè)和工業(yè)設施關鍵電源領域，華塑能夠根據(jù)用戶需求，快速制定最優(yōu)解決方案，具備應對需求變化的快速調整能力，已成為國內電池安全監(jiān)控領域知名品牌企業(yè)。

高特電子

高特電子成立于1998年，是一家以技術創(chuàng)新為驅動、專業(yè)致力于電池檢測及電池 管理系統(tǒng)等產品研發(fā)和制造的國家級高新技術企業(yè)，公司對電池特性和失效機理具有深刻的理解和積累，以及豐富的產品研發(fā)經驗。具有對電池狀態(tài)算法核心技術、系統(tǒng)架構和產品研發(fā)的能力。在電池狀態(tài)SOX診斷和雙向主動均衡技術上處于行業(yè)領先地位。高特電子是電池管理系統(tǒng) BMS 領域唯一家擁有電池管理系統(tǒng)核心芯片和電池失效分析診斷模型核心專利技術的高新技術企業(yè)。目前已申請國內外專利 150余項，其中發(fā)明專利80余項，所有產品核心技術均為自主研發(fā)，技術居國際領先水平。

貝盛儲能

貝盛儲能成立于2023年4月，注冊資本1億元，總部和生產基地設在浙江省湖州市，蘇州設立研發(fā)和銷售中心。浙江貝盛儲能科技有限公司隸屬于貝盛控股旗下，是一家全球領先的儲能行業(yè)綜合解決方案服務商。貝盛儲能秉持珍貝集團“品德、品質和品牌”的企業(yè)文化，堅持科技創(chuàng)新和自主研發(fā)，打造技術領先、質量穩(wěn)定、安全可靠的儲能產品。貝盛儲能依托貝盛控股和珍貝集團強大的平臺品牌、渠道和資源優(yōu)勢，聚焦全球戶用和工商業(yè)儲能市場，為全球客戶提供光伏組件+儲能系統(tǒng)+PCS一體化解決方案，致力于成為全球領先的儲能行業(yè)綜合解決方案服務商。

精控能源

精控能源從2015年開始專注于“智慧動力電源系統(tǒng)、智慧電化學儲能系統(tǒng)、智慧氫燃料電池系統(tǒng)”的技術研發(fā)與產品應用。公司秉承“技術創(chuàng)新”“產品創(chuàng)新”“模式創(chuàng)新”的“三創(chuàng)新”理念，專利申請總量233項，公司承擔江蘇省碳達峰、碳中和重大科技成果轉化項目，建有江蘇省鋰電池工程技術研究中心、智能車間，榮獲江蘇省“專精特新”及“潛在獨角獸企業(yè)”等稱號。

企業(yè)自主研發(fā)iCCS六維度主被動安全智慧儲能系統(tǒng)，攻克了“工業(yè)六基”電化學儲能系統(tǒng)熱失控安全風險,熱管理以及系統(tǒng)壽命等難題。公司已成長為華東地區(qū)最專業(yè)和規(guī)模最大的儲能系統(tǒng)集成企業(yè)。

納通能源

納通能源成立于2017年，注冊資本3,666.7萬元，擁有上萬平米的逆變器及儲能系統(tǒng)的先進研發(fā)、制造及測試基地，年產能1GW以上。公司通過自主開發(fā)的光伏并網(wǎng)逆變器、光儲逆變器、鋰電池系統(tǒng)，以及能源管理系統(tǒng)(EMS)、鋰電池管理系統(tǒng)(BMS)和物聯(lián)網(wǎng)云平臺等核心技術，為客戶提供分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)、家庭和商業(yè)儲能的系統(tǒng)解決方案。公司擁有核心產品及系統(tǒng)獨立完整的知識產權。截止目前，公司已獲授權知識產權100余項，其中發(fā)明專利近11項，已獲評江蘇省瞪羚企業(yè)、高新技術企業(yè)、專精特新企業(yè)、姑蘇創(chuàng)業(yè)領軍人才企業(yè)、高新區(qū)領軍人才（高成長）企業(yè)、蘇州光伏儲能工程技術中心等多項榮譽，產品銷往全球40多個國家和地區(qū)。

*企業(yè)推薦自國能網(wǎng)·2023年度儲能榜單

儲能BMS的應用領域

新能源發(fā)電儲能系統(tǒng)：新能源發(fā)電領域，如太陽能、風能等，確保電能的存儲和釋放過程安全、高效，提高能源利用效率。

微電網(wǎng)系統(tǒng)：在微電網(wǎng)中，BMS作為核心組件之一，實現(xiàn)對分布式能源的優(yōu)化調度和管理，保障微電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

移動通信基站儲能：移動通信基站中提供備用電源支持，確保通信網(wǎng)絡的穩(wěn)定運行，電網(wǎng)不穩(wěn)定或斷電情況下提供關鍵電源保障。

家庭儲能系統(tǒng)：家庭儲能系統(tǒng)中，配合太陽能板等分布式發(fā)電設備，實現(xiàn)家庭用電的自給自足和能源管理。

電動汽車充電基礎設施：電動汽車充電站中，不僅保障充電過程的安全，還通過儲能系統(tǒng)提高電網(wǎng)穩(wěn)定性和充電性能。

工業(yè)儲能應用：工業(yè)領域，BMS用于儲能系統(tǒng)以實現(xiàn)電能的調峰、優(yōu)化電能賬單，以及作為備用電源使用。

電網(wǎng)和發(fā)電廠儲能：電網(wǎng)側用于頻率調節(jié)、動態(tài)適應間歇性電源和負載變化，以及作為電網(wǎng)的備用電源

儲能BMS發(fā)展趨勢

BMS研發(fā)技術門檻高，而我國產業(yè)鏈不夠成熟，因此BMS芯片高度依賴進口。不過，隨著國內企業(yè)對BMS的逐漸重視，以及技術人才的儲備，目前已在中低端消費電子BMS領域實現(xiàn)一定的替代份額，性能已靠齊國際先進水平，在手機及TWS耳機的鋰電池管理應用上已于國內多家品牌大廠量產，在筆記本電腦的應用上也得到認可和采用。隨著新能源市場的蓬勃發(fā)展，產業(yè)缺芯背景下，國內同樣亟需實現(xiàn)新能源汽車、儲能等BMS芯片的進口替代，國內公司正摩拳擦掌，紛紛加大布局投入中，目前寧德時代、比亞迪、欣旺達等電池廠也在積極找尋國產替代供應商，已有部分公司開始進入早期驗證合作階段。

內容資料來源：能課堂、浙江明度新能源有限公司、中聯(lián)慧能、 華經產業(yè)研究院等