俄烏沖突仍在持續(xù)升級,其背后的能源安全問題愈加嚴峻,而前段時間的四川限電事件也折射出能源供需平衡面臨的挑戰(zhàn)。
那么,我們該如何破解能源危機這道世界級難題呢?“儲能”或許是一個關鍵的答案。
儲能:超級“充電寶”與“穩(wěn)定器”
儲能是指借助特定設備來存儲多余的能量,等需要時再釋放這些能量。整個過程類似于用收集到的能量給一只巨大的“充電寶”充電,必要時再使用這只“充電寶”進行供電。
由于風電、光伏等新能源發(fā)電極易受到天氣的影響,所以供電時會出現電量不穩(wěn)定的問題,而儲能可以充當“穩(wěn)定器”的角色,保障電力系統(tǒng)的持續(xù)運行。
儲能
如今儲能已成為必不可少的支撐技術,被廣泛應用于各類場景,例如發(fā)電側的發(fā)電站、發(fā)電車,輸配電側的輸電站、輸電車、配電站,以及用電側的工業(yè)級儲能、企業(yè)級儲能、家用儲能等。
BMS:儲能系統(tǒng)中的“安全戰(zhàn)士”
儲能的各類應用都離不開電池管理系統(tǒng)(BMS)的保駕護航。BMS能夠實時監(jiān)控電池狀態(tài)、智能管理電池,這對于儲能系統(tǒng)來說至關重要。
然而,當前儲能BMS的發(fā)展之路仍布滿荊棘,面臨著精準測量、電池安全、算法開發(fā)等重重挑戰(zhàn)。
荊棘一
監(jiān)測之困
電池監(jiān)測精度是提高儲能系統(tǒng)性能的關鍵,但這也對儲能BMS提出了非常高的要求,因為BMS必須實時監(jiān)控單個電池電芯,提供極高精度的電壓、電流和溫度數據,才能對系統(tǒng)狀態(tài)作出準確評估,以便采取正確的電池管理措施。
荊棘二
惹火之患
儲能電池起火、爆炸事故層出不窮,使得電池安全成為廣受關注的話題。今年3月,德國南部某公寓樓地下室發(fā)生火災,因電池儲能系統(tǒng)出現技術缺陷而爆炸,其沖擊波甚至掀翻了整個屋頂結構。所以,如何強化BMS的電池保護功能,提高儲能電池的安全性,減少類似事故的發(fā)生是亟需深入思考的問題。
荊棘三
算法之壁
BMS作為儲能系統(tǒng)的“大腦”,其電量計的算法開發(fā)極具挑戰(zhàn)性。工程師團隊不僅需要具備電化學、物理、電氣和電子工程、固件開發(fā)和數據科學等多個方面的知識和技術,還需要擁有十分豐富的實踐經驗,才能夠設計出近乎完美的BMS,而這也大大增加了儲能BMS 算法的自主研發(fā)難度。
儲能BMS披荊斬棘的“通關秘技”
MPS目前推出的BMS高性能解決方案可覆蓋各類高低壓儲能場景,如家用儲能、數據中心、通訊基站以及大型儲能等。其中,MPS 模擬前端產品MP2797和電量計MPF4279x系列產品具有三大“秘技”,可以助力儲能BMS一路“披荊斬棘”。
MP2797
秘技一
精準之劍
MP2797集成了兩個獨立的模數變換器(ADC),可以分別對電池電壓(V)、充/放電電流(I)以及芯片溫度(T)進行高精度監(jiān)測。同時,MP2797的每個電芯(Cell)都具有電壓電流(VI)同步功能,搭配MPS電壓電流混合算法的電量計芯片MPF4279x使用,能協助客戶抓取電池特征數據,并基于此建立精準的電池模型,從而準確地預估儲能電池的剩余電量(SOC)和健康狀態(tài)(SOH)。
這種精確預測有助于后續(xù)的電池智能管理,進而有效提高儲能電池的利用率。例如在停電、限電時為企業(yè)提供更多備用電源,降低生產經營風險,或是幫助企業(yè)利用晝夜峰谷價差減少更多用電成本,提高經濟效益。
電池電壓測量和電流測量誤差曲線
秘技二
安全之盾
在精準的數據監(jiān)測基礎上,MP2797能夠在儲能電池出現狀況時立即發(fā)出預警并采取相應的電池管理措施,保障儲能電池的安全使用。
不僅如此,MP2797還集成了高邊驅動。一方面,高邊驅動采用“切斷電源”的電池保護方式會比低邊驅動“切斷地”的方式更加可靠。另一方面,與低邊驅動相比,高邊驅動在觸發(fā)保護的同時仍可保持與MCU的通訊,從而避免了數據的丟失。值得一提的是,高邊驅動還能隔離電源信號,從而節(jié)省了隔離設計的隱藏成本。
MP2797的典型應用電路
秘技三
組合Buff
MP2797作為一款可靠的電池管理器件,提供了較為完整的電池監(jiān)控、預警和保護解決方案,MPF4297x則能夠提供峰值功率,計算電池阻抗,判斷電池的老化程度,精確預估電池的循環(huán)壽命與實時輸出能力。由MP2797和MPF4279x組成的一站式解決方案進一步提升了儲能電池測量的精準性,同時也免去了設計人員自主開發(fā)SOC算法的復雜過程。
此外,采用同步降壓變換器MP4581可以帶來高集成度和高效率,而添加4/6通道的高速信號隔離器MP276xx還能幫助實現多個FE級聯模式下的相互通訊。選用MPS的這些產品組合為儲能BMS疊加了更多Buff(額外增益),不但優(yōu)化了系統(tǒng)性能,也提高了設計效率。
MP2797和MPF42791組成的一站式解決方案
儲能既是支持新型電力系統(tǒng)的重要技術和基礎裝備,也是實現“碳達峰”與“碳中和”兩大目標的有力支撐。在綠色轉型的大背景下,儲能技術得到了大力發(fā)展與廣泛應用。而BMS作為儲能系統(tǒng)的關鍵一環(huán),仍被困于多重荊棘之中。
MPS新品MP2797等高性能解決方案則有效擊破各項難題,助推儲能BMS“披荊斬棘”,為客戶提供更理想的產品選擇。
審核編輯 黃昊宇
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