中國儲能網(wǎng)訊：完整的電化學儲能系統(tǒng)主要由：電池組、電池管理系統(tǒng)（BMS）、能量管理系統(tǒng)（EMS）、儲能變流器（PCS）以及其他電氣設備構(gòu)成。
在儲能系統(tǒng)中，電池組將狀態(tài)信息反饋給電池管理系統(tǒng)BMS，BMS將其共享給能源管理系統(tǒng)EMS和儲能變流器PCS；EMS根據(jù)優(yōu)化及調(diào)度決策將控制信息下發(fā)至PCS與BMS，控制單體電池/電池組完成充放電等。
什么是PCS？
電化學儲能系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS（Power Conversion System）的拓撲結(jié)構(gòu)與電化學儲能系統(tǒng)的技術(shù)路線密切相關(guān)，理解PCS的拓撲結(jié)構(gòu)對于理解電化學儲能系統(tǒng)技術(shù)路線的選擇有重要幫助。
PCS可以工作在如下兩個狀態(tài)因而肩負著兩個重要功能：
1. 整流器工作狀態(tài)：對儲能系統(tǒng)的電芯充電時把電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換成直流電
2. 逆變器工作狀態(tài)：對儲能系統(tǒng)的電芯放電時把電芯的直流電轉(zhuǎn)換成交流電饋入電網(wǎng)；
因此，PCS是實現(xiàn)直流電芯與交流電網(wǎng)之間的雙向能量傳遞的重要設備。
近年來，由于新型電力電子器件包括IGBT（絕緣柵雙極型晶體管，insolated gate bipolar transistor）和IGCT（集成門極換流型晶閘管, integrated gate commutated thyristor）的發(fā)展及性能提升，高電壓、大功率PCS裝置的生產(chǎn)及應用已成為現(xiàn)實。
具體來說，
電池管理系統(tǒng)BMS：擔任感知角色，主要負責電池的監(jiān)測、評估、保護以及均衡等；
能量管理系統(tǒng)EMS：擔任決策角色，主要負責數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡監(jiān)控和能量調(diào)度等；
儲能變流器PCS：擔任執(zhí)行角色，主要功能為控制儲能電池組的充電和放電過程，進行交直流的變換。
儲能系統(tǒng)中的信息互動架構(gòu)
電池管理系統(tǒng)
BMS（BatteryManagementSystem，電池管理系統(tǒng)），BMS電池系統(tǒng)俗稱之為電池保姆或電池管家，是配合監(jiān)控儲能電池狀態(tài)的設備。BMS和電芯一起組成電池系統(tǒng)。
功能
BMS擔任儲能系統(tǒng)中的感知角色，主要功能是監(jiān)控電池儲能單元內(nèi)各電池運行狀態(tài)，保障儲能單元安全運行。
BMS對電池的基本參數(shù)進行測量，包括電壓、電流、溫度等，防止電池出現(xiàn)過充電和過放電，延長電池的使用壽命。
BMS需要計算分析電池的SOC（電池剩余容量）和SOH（電池健康狀態(tài)），并及時上報異常信息。
BMS擔任儲能系統(tǒng)中的感知角色
電池柜
分層感知架構(gòu)
BMS系統(tǒng)大多都是三層架構(gòu)，硬件主要分成從控單元、主控單元和總控單元。
1）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(gòu)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。
2）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。
3）上層：總控，為電池簇管理層。負責系統(tǒng)內(nèi)部的整體協(xié)調(diào)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。
儲能BMS系統(tǒng)各層功能
技術(shù)要求
儲能BMS比汽車動力電池的BMS更復雜，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(shù)要求相對更低。
儲能BMS技術(shù)要求
市場
目前BMS制造產(chǎn)商主要包括車廠、電池廠與專業(yè)BMS制造商。與動力電池的BMS主要由終端車廠主導不同，儲能電池的終端用戶沒有加入BMS研發(fā)與制造的需求；目前儲能BMS沒有形成領導者，根據(jù)中商情報網(wǎng)統(tǒng)計，專業(yè)電池管理系統(tǒng)廠商市場份額占比約為33%。
BMS對儲能系統(tǒng)安全、壽命、經(jīng)濟的價值沒有被客戶充分認知，價值與價格不對等；另外，BMS需與電芯參數(shù)等呈對應的關(guān)系，各電池廠商模組方案不同、控制策略、保護參數(shù)、通訊協(xié)議、匯流方案等不同，現(xiàn)場調(diào)試工作量大，存在信息孤島問題。
儲能BMS主要參與方與市場格局
儲能BMS現(xiàn)狀
由基本功能向高級功能發(fā)展
1）BMS是儲能系統(tǒng)安全、長壽命、低成本的重要保障。
單體電池的非一致性容易帶來木桶效應，造成實際充放電深度和循環(huán)壽命減少，帶來直接經(jīng)濟損失；同時容易導致電池系統(tǒng)安全性能的下降，直接影響運行安全。
2）目前BMS功能已經(jīng)由監(jiān)測、通訊、保護、顯示、存儲等基本功能向電池系統(tǒng)安全診斷和長壽命運維、系統(tǒng)經(jīng)濟性指標診斷等高級功能發(fā)展。
從技術(shù)上看，主動均衡技術(shù)將成為標準，大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)被應用到電池狀態(tài)算法中；未來低端BMS供應商的生存空間將越來越小。
智慧運維、高級功能等是未來各廠商之間產(chǎn)生差異化競爭的核心要點。
電池管理系統(tǒng)BMS功能
深度結(jié)合大數(shù)據(jù)管理與云邊協(xié)同
BMS設備是構(gòu)建云邊結(jié)合的儲能系統(tǒng)大數(shù)據(jù)平臺與深度挖掘分析功能的重要組成部分。
邊：以BMS為基礎發(fā)展云邊協(xié)同，充分發(fā)揮BMS的數(shù)據(jù)匯聚能力，在站級設備端實現(xiàn)電池系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)的采集、分析、狀態(tài)診斷和評估，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的清洗和預加工；
云：云端基于更多站端的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多維度時空數(shù)據(jù)挖掘、提煉、精加工，實現(xiàn)更詳細、更全面的電池運行狀態(tài)、安全狀態(tài)、儲能系統(tǒng)可靠性的評估，動態(tài)優(yōu)化BMS運行策略及算法模型并下設至設備端，達到最佳安全和經(jīng)濟性的運維模式，實現(xiàn)智慧運維，并為能源匯聚/分配/交易提供數(shù)據(jù)支撐，為儲能系統(tǒng)的價值實現(xiàn)提供保障。
以BMS為基礎發(fā)展云邊協(xié)同
能量管理系統(tǒng)
EMS（Energy Management System，能量管理系統(tǒng)），是儲能系統(tǒng)的決策中樞，充當 “大腦”角色。能量管理系統(tǒng)包括電網(wǎng)級能量管理系統(tǒng)和微網(wǎng)級能量管理系統(tǒng)，儲能系統(tǒng)中提到的EMS一般指微電網(wǎng)級。
構(gòu)成
能量管理系統(tǒng)一般分為設備層、通訊層和應用層。
設備層：需要能量采集變換（PCS、BMS）做支撐；
通訊層：主要包括鏈路、協(xié)議、傳輸?shù)龋?
信息層：主要包括緩存中間件、數(shù)據(jù)庫、服務器，其中數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)負責數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲，記錄實時數(shù)據(jù)和重要歷史數(shù)據(jù)，并提供歷史信息查詢；
應用層：表現(xiàn)形式包括APP、Web等，為管理人員提供可視化的監(jiān)控與操作界面，具體功能涵蓋能量變換決策、能源數(shù)據(jù)傳輸和采集、實時監(jiān)測控制、運維管理分析、電能/電量可視分析、遠程實時控制等。
儲能EMS基本功能
儲能EMS基本架構(gòu)
優(yōu)化運行策略和控制策略設計是要點
優(yōu)化運行策略和控制策略的設計是EMS產(chǎn)品的核心要點和難點。
綜合考慮儲能充放電特性、儲能單元充放電成本、儲能應用效益，在滿足電網(wǎng)調(diào)度控制需求的前提下，進行優(yōu)化運行策略和控制策略的設計，能夠提升儲能系統(tǒng)運行的經(jīng)濟效益和改善各類技術(shù)指標。
電網(wǎng)側(cè)know-how積累形成競爭優(yōu)勢
EMS產(chǎn)品一般作為儲能系統(tǒng)與更上一層信息系統(tǒng)交互的樞紐。
儲能系統(tǒng)通過EMS參與電網(wǎng)調(diào)度、虛擬電廠調(diào)度、“源網(wǎng)荷儲”互動等。
EMS產(chǎn)品與電網(wǎng)調(diào)度等密切配合，并在功能上具備一定相似性，需要公司了解電網(wǎng)的運行特點，深耕電網(wǎng)側(cè)信息化的企業(yè)具備知識know[1]how積累，能夠形成能力復用，具備一定優(yōu)勢。
