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高精度电池SOC估算助力提升储能系统竞争力

北极星储能网  · 公众号  ·  · 2024-10-24 19:16

正文

文丨北极星储能网

作者丨清稚

随着储能系统价格降至成本线,项目的投资回报率已经很难通过优化设备投资获得进一步提升, 因而储能行业愈加重视以控制管理技术提升储能价值,BMS企业首先承载了强化管理能力的期望。

无论是要提升储能安全性还是增加持续收益能力,BMS对电池SOC的测算精准度都是一个重要突破口。此时,一家自研“车规级”BMS的企业, 以误差低于2%的高精度SOC估算能力, 站在了聚光灯下。

力高新能云BMS


为储能“保值” 急需提升SOC估算精度

在市场愈加重视储能的收益能力的大背景下, 若要推动储能参与交易、提高储能经济性,就无法忽视BMS对电池SOC的估算能力。

SOC包括电池的剩余电量、电池健康状态SOH、能量SOE、功率SOP等多重数据。在汽车领域,电池SOC估算误差大可能影响加速和爬坡等性能指标;但在储能领域, SOC将深度影响储能系统的寿命、能效、安全性,继而影响储能项目整体价值。

更精准的SOC预估,意味着储能BMS更精确控制电池的充放电深度,即可以最大限度防止过充过放,减少能量损失,有助于优化储能系统的运行效率。而SOC的预估精准度提高后,能减缓电池的老化速度,延长储能使用寿命,避免频繁更换电池等运维成本支出,继而提高储能项目整体经济性。

另一方面,近年来随着单体储能电芯容量增大、能量密度提升,储能行业对安全的要求也在提升,一旦发生安全事故,还会带来财产损失,令储能收益预期大打折扣。因而行业亟需以更智能和更精确的手段,更早地识别电池内部状态细微变化,实现早期预警。这也将依赖SOC估算能力的提升。

然而电池内部机制极为复杂,现有SOC估算方法误差很难控制,当前仅有少数几家企业可以将SOC估算误差可以控制在5%以内。而作为 第三方BMS龙头代表,力高新能已经可以将误差控制在2%以内。

自2010年成立,力高新能14年间已成为国内最大第三方BMS供应商。作为多个国家标准的起草单位之一,力高新能也是国内首获车规级BMS ASIL D认证的第三方企业。在基于汽车BMS的丰富经验和“车规级”制造能力之上,力高新能率先拓展了储能专用BMS赛道。截至2024上半年,力高新能源已累计接入服务近5GWh储能,产品广泛应用于国家电投、国核动力、华润等众多项目案例。


误差≤2%  AI+大数据实现精准把控

今年7月以来,以浙江为主的工商业储能项目热度骤减,背后原因之一就是储能项目投资收益不达预期。 这一问题,其实可以通过BMS对SOC状态的准确预估改善, 但估算难度较高、目前鲜有企业能够在此实现突破。

目前业内电池SOC分析估算的传统方法存在一定缺陷,如放电法实验时间长、无法实时估算;开路电压法中,估算准确度会受到电池放电化学反应影响;而安时积分法依赖于初始电量和电流,误差累积无法及时修正是SOC估算的普遍痛点。

作为此前汽车领域BMS和储能BMS的龙头代表,力高新能以海量历史经验数据为参考,通过将时序架构与AI相融合,实现了对SOC估算精度的突破。

结合当前前瞻性的神经网络时间序列技术, 力高新能在Encoder-Decoder模型中,结合电池温度、电流、内阻等因素的实时反馈,可以更准确地捕捉电池运行中的细微变化,并依托AI分析未来变化趋势, 从而实现对未来数值的准确预测,减少与真实值之间的单点误差。

力高SOC估算模型数据展示(图源: 力高新能源

上图为力高新能时序模型的可视化展示,其中“BMS”表示本地BMS的估计值,“Estimate”表示云BMS时序模型的估计值,“Real”表示真实SOC值。左下图红色线表示BMS与真实值之间的单点误差,蓝色线表示时序模型与真实值之间的单点误差,可见,红色线普遍位于蓝色线之上,表明时序模型的估算精度优于BMS中的传统算法。

在磷酸铁锂电池测试案例来看, 力高新能“云BMS的”对充电SOC估算误差≤1.5%,放电SOC误差≤2%, 可见这一方法显著提高了SOC估算的速度、精度与稳定性,且估算精度优于传统BMS算法。


储能交易时代来临 BMS制胜决战局

在能源转型大背景下,储能电站已被纳入多种电力交易服务,储能市场交易时代幕布徐徐拉开。 但储能若想真正实现“一体多用、分时复用”,其实还面临数字化技术能力的挑战。

从储能多种商业模式来看,在最基础的峰谷套利机制下,一旦BMS控制策略不当,可能会导致储能充电不足或过度放电,直接减少储能收益。

而调频辅助服务要求储能频繁地响应,会加速电池的老化,导致储能寿命缩短,影响储能投资回收周期。 而SOC的精准预估,可以令储能实现更高的调节精度,更准确地跟踪电网调度指令从而获取更高的收益。

在电力需求响应等模式下,储能设备也要根据电网的需求及时调整。 此时更要求SOC 对电池状态有准确的监测和控制,否则无法获得需求侧响应补贴收益。

力高新能凭借其独特SOC预估技术,可以更高效地管理储能系统充放电,有助于提升储能系统充放效率、降低系统运行成本,并延长储能系统的使用寿命,让储能具备更好的议价能力,获取更高收益,继而在一次调频、调峰、电力现货市场等多种商业模式中灵活切换并获取多重收益。

近两年储能市场增速迅猛,连续两年翻倍式增长,而且相关预测显示,预计在2030年中国新型储能装机将达到31386万千瓦,较2023年还有10倍的增长空间。在这样大容量、大规模储能发展过程中,业内都在预测,储能即将发生大洗牌。

对于当前挣扎于“价格战”的储能企业来说,其实应该注意到,各方更关注的是储能真正的价值,即设备实际的运行效果以及实际的收益能力。为此,拥有高安全性、高可靠性、高稳定性的BMS才能破局。力高新能所拥有的高精准SOC预估能力BMS,相当于储能领域的利剑,可以从最核心层出发,提升储能经济性、挖掘储能的价值,继而保障行业持续高质量发展。

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