鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)是一項(xiàng)涉及多學(xué)科的綜合產(chǎn)品，其中應(yīng)用了電化學(xué)、熱力學(xué)、機(jī)械、電子電氣的相關(guān)技術(shù)。簡(jiǎn)單講就是將能量以電的形式吸收、儲(chǔ)存、釋放的一款產(chǎn)品。
儲(chǔ)能技術(shù)是緊緊牽動(dòng)著新能源行業(yè)發(fā)展的，儲(chǔ)能具有消除晝夜峰谷差，實(shí)現(xiàn)平滑輸出、調(diào)峰調(diào)頻和備用容量的作用，滿足了新能源發(fā)電平穩(wěn)、安全接入電網(wǎng)的要求，可以有效減少棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象。下面是一個(gè)典型的分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)架構(gòu)：
儲(chǔ)能系統(tǒng)由電池、電器元件、機(jī)械支撐、加熱和冷卻系統(tǒng)（熱管理系統(tǒng)）、雙向儲(chǔ)能變流器（PCS）、能源管理系統(tǒng)（EMS）以及電池管理系統(tǒng)（BMS）共同組成。電池通過排列，連接組裝成電池模組，再和其他元器件一起固定組裝到柜體內(nèi)構(gòu)成電池柜體。下面我們針對(duì)其中重要的部分進(jìn)行介紹。
電池
儲(chǔ)能系統(tǒng)所使用的能量型電池與功率型電池是有所區(qū)別的。如果以職業(yè)運(yùn)動(dòng)員舉例，功率型電池就像是短跑運(yùn)動(dòng)員，爆發(fā)力好，短時(shí)間內(nèi)可以釋放大功率。而能量型電池更像是馬拉松運(yùn)動(dòng)員，能量密度高，一次充電可以提供更長(zhǎng)的使用時(shí)間。
能量型電池的另一個(gè)特點(diǎn)是壽命長(zhǎng)，這一點(diǎn)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)是至關(guān)重要的。消除晝夜峰谷差是儲(chǔ)能系統(tǒng)的主要應(yīng)用場(chǎng)景，而產(chǎn)品使用時(shí)間直接影響到項(xiàng)目收益。
熱管理
如果把電池比喻成儲(chǔ)能系統(tǒng)的身體，那么熱管理系統(tǒng)就是儲(chǔ)能系統(tǒng)的“衣服”。電池和人一樣，也需要在舒適的溫度環(huán)境（23~25℃），才能發(fā)揮最高的工作效率。如果電池工作溫度超過50℃，電池壽命會(huì)快速衰減。而溫度低于-10℃時(shí)，電池會(huì)進(jìn)入“冬眠”模式，無(wú)法正常工作。
從電池面對(duì)高溫和低溫的不同表現(xiàn)可以看出，處于高溫狀態(tài)的儲(chǔ)能系統(tǒng)壽命和安全性會(huì)受到巨大影響，而處于低溫狀態(tài)的儲(chǔ)能系統(tǒng)則會(huì)徹底罷工。熱管理的作用就是根據(jù)周圍環(huán)境溫度，來給儲(chǔ)能系統(tǒng)舒適的溫度。從而使整套系統(tǒng)得以“延年益壽”。
電池管理系統(tǒng)（BMS）
電池管理系統(tǒng)的英文名是BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，可以將它看作電池系統(tǒng)的司令官，它是電池與用戶之間的紐帶，主要就是為了能夠提高電池的利用率，防止電池出現(xiàn)過度充電和過度放電。
當(dāng)兩個(gè)人站在我們面前，可以輕易的分辨出誰(shuí)高一些，誰(shuí)胖一些。但當(dāng)成千上萬(wàn)個(gè)人整齊排列在面前，這項(xiàng)工作就變得無(wú)比困難了。而處理這項(xiàng)無(wú)比困難的事情，就是BMS的工作?！案甙质荨钡葏?shù)對(duì)應(yīng)到儲(chǔ)能系統(tǒng)中，是電壓、電流和溫度三個(gè)數(shù)據(jù)。根據(jù)復(fù)雜的算法，可以推測(cè)出系統(tǒng)的SOC（荷電狀態(tài)），熱管理系統(tǒng)的啟停，系統(tǒng)絕緣檢測(cè)和電池間的均衡。
BMS應(yīng)以安全作為設(shè)計(jì)初衷，遵循“預(yù)防為主，控制保障”的原則，系統(tǒng)性的解決儲(chǔ)能電池系統(tǒng)的安全管控。
雙向儲(chǔ)能變流器（PCS）
其實(shí)儲(chǔ)能變流器在日常生活中十分常見，圖片中所展示的就是一個(gè)單向的PCS。
手機(jī)充電器的功能是將家用插座中的220V交流電，轉(zhuǎn)換為手機(jī)內(nèi)電池所需的5V~10V的直流電。這與儲(chǔ)能系統(tǒng)在充電過程中將交流電轉(zhuǎn)換為電池堆所需直流電的模式是一致的。
儲(chǔ)能系統(tǒng)中的PCS可以理解為一個(gè)超大號(hào)的充電器，但與手機(jī)充電器的區(qū)別在于它是雙向的。雙向PCS充當(dāng)了電池堆與電網(wǎng)端之間的橋梁，一方面將電網(wǎng)端的交流電轉(zhuǎn)化為直流電為電池堆充電，另一方面將電池堆的直流電轉(zhuǎn)換為交流電回饋給電網(wǎng)。
能源管理系統(tǒng)（EMS）
一位分布式能源的研究者曾經(jīng)說過“好方案源于頂層設(shè)計(jì)，好系統(tǒng)出于EMS”，由此可見EMS在儲(chǔ)能系統(tǒng)中的重要性。
能源管理系統(tǒng)的存在，是為了將儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)的信息匯總，全方位的掌控整套系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并作出相關(guān)決策，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。EMS會(huì)將數(shù)據(jù)上傳云端，為運(yùn)營(yíng)商的后臺(tái)管理人員提供運(yùn)營(yíng)工具。同時(shí)，EMS還負(fù)責(zé)與用戶進(jìn)行直接的交互。用戶的運(yùn)維人員可通過EMS實(shí)時(shí)的查看儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行情況，做到實(shí)施監(jiān)管。
總結(jié)
儲(chǔ)能產(chǎn)品未來方向?yàn)椋喊踩?、降本、智能化和多元化系統(tǒng)結(jié)合。
1、安全
目前行業(yè)處于大規(guī)模應(yīng)用的初期，相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)滯后已成為行業(yè)面臨的現(xiàn)實(shí)問題。很多工作沒有相應(yīng)的安全制度與監(jiān)管，安全性已經(jīng)成為了儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展的瓶頸。
關(guān)于儲(chǔ)能的標(biāo)準(zhǔn)與安全規(guī)范，世界各國(guó)都在探索中，目前還沒有完善的標(biāo)準(zhǔn)體系。歐美在電化學(xué)儲(chǔ)能應(yīng)用方面走得比較早，相應(yīng)的也有大量的數(shù)據(jù)做支撐。從歐美各國(guó)的實(shí)踐來看，美國(guó)、德國(guó)在很多地方值得學(xué)習(xí)和借鑒。
按照國(guó)家能源局2018年11月印發(fā)的《關(guān)于加強(qiáng)儲(chǔ)能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作的實(shí)施方案(征求意見稿)》，“十三五”期間，我國(guó)應(yīng)初步建立儲(chǔ)能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。
2、降本
由于國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)化程度較低，再加上汽車電池需求旺盛，導(dǎo)致電池供應(yīng)相對(duì)不足，因此儲(chǔ)能系統(tǒng)整體成本還有很大的降本空間。
目前儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用只能在部分地區(qū)做到有經(jīng)濟(jì)性。未來想要得到大規(guī)模的應(yīng)用，還有待于技術(shù)進(jìn)步帶來的成本進(jìn)一步下降和質(zhì)量進(jìn)一步提高，以及政府補(bǔ)貼政策的落實(shí)。未來隨著中國(guó)電力體制改革的推進(jìn)，這方面的應(yīng)用也會(huì)有很大的空間。
3、智能化
大數(shù)據(jù)云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)+等技術(shù)在儲(chǔ)能領(lǐng)域具有廣闊前景，隨著這些技術(shù)的日益成熟，儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)間的融合會(huì)更加深入。對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)感知和數(shù)據(jù)化的管控也開始得到應(yīng)用。
對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、處理和知識(shí)挖掘，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制、精確管理和科學(xué)決策。智能化的儲(chǔ)能產(chǎn)品可以根據(jù)用戶自身情況進(jìn)行需求預(yù)測(cè)，讓能源利用更加高效且提高用戶的收益。
4、多元化發(fā)展
電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的多元化發(fā)展包括：應(yīng)用場(chǎng)景多元化和電池類型多元化。從應(yīng)用場(chǎng)景角度可分為發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)三種。在電池選擇上又可以分為功率型電池、能量型電池和容量型電池。
在電力調(diào)峰、離網(wǎng)型光伏儲(chǔ)能和峰谷價(jià)差儲(chǔ)能，一般需要儲(chǔ)能電池連續(xù)充電或連續(xù)放電兩個(gè)小時(shí)以上，因此適合容量型電池的應(yīng)用。對(duì)于電力調(diào)頻或平滑可再生能源波動(dòng)的儲(chǔ)能場(chǎng)景，則需要儲(chǔ)能電池在秒級(jí)至分鐘級(jí)的時(shí)間段快速充放電，所以比較適合功率型電池的應(yīng)用；而在一些更復(fù)雜的調(diào)頻和調(diào)峰應(yīng)用場(chǎng)景下，能量型電池更適合。
近年來隨著新能源行業(yè)的快速發(fā)展，鋰電池不論在產(chǎn)能，還是在使用成本上都有了較大進(jìn)步。相信隨著行業(yè)的發(fā)展，儲(chǔ)能系統(tǒng)必將更加安全穩(wěn)定而高效。
