專家:某大型儲(chǔ)能電池管理系統(tǒng)公司 副總經(jīng)理
專家:各位嘉賓大家好，現(xiàn)在我給大家做關(guān)于儲(chǔ)能 BMS 技術(shù)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)方面的介紹，今天講 解的內(nèi)容主要包括四個(gè)方面，第一，儲(chǔ)能行業(yè)的背景;第二，儲(chǔ)能 BMS 技術(shù)的介紹;第三，儲(chǔ)能 BMS 產(chǎn) 業(yè)鏈及發(fā)展的分析;第四，儲(chǔ)能 BMS 市場(chǎng)的分析。
第一部分，儲(chǔ)能行業(yè)的背景。儲(chǔ)能的應(yīng)用場(chǎng)景也非常廣泛，在整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)從電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、 用戶側(cè)都有它的應(yīng)用場(chǎng)景。電源側(cè)就是發(fā)電側(cè)，它能起到平滑波波動(dòng)，電源調(diào)頻、消納棄風(fēng)棄光等一些 作用。電網(wǎng)側(cè)是電源側(cè)和用戶側(cè)的中間環(huán)節(jié)，所以儲(chǔ)能的作用更加明顯，它能夠起到調(diào)峰調(diào)頻，延緩電力 設(shè)備投資，也能夠優(yōu)化電網(wǎng)的潮流。用戶側(cè)是電網(wǎng)的末端，作為用戶側(cè)來講，儲(chǔ)能夠?qū)崿F(xiàn)削峰填谷，提高 供電可靠性，降低電費(fèi)，解決配網(wǎng)末端的配電容量的問題，在微電網(wǎng)跟配電網(wǎng)也有它相應(yīng)的作用。
儲(chǔ)能雖然現(xiàn)在非常熱，整個(gè)市場(chǎng)也受到資本的追捧，但是目前國內(nèi)外儲(chǔ)能發(fā)展面臨的困難也是非常 大的，尤其在國內(nèi)，主要有三方面的困難。第一是市場(chǎng)主體地位，儲(chǔ)能雖然在近期的政策當(dāng)中，已經(jīng)明 確儲(chǔ)能作為電源的市場(chǎng)主體地位，但是由于儲(chǔ)能的目前度電成本遠(yuǎn)不能達(dá)到光伏或風(fēng)電的度電成本，所 以目前沒有為儲(chǔ)能出臺(tái)或制定獨(dú)特的價(jià)格機(jī)制。第二，即使按照光伏的上網(wǎng)電價(jià)，或者火電的上網(wǎng)電價(jià) 輔助服務(wù)的政策，儲(chǔ)能都難以實(shí)現(xiàn)盈利。在用戶側(cè)，各個(gè)省尤其是浙江、江蘇、廣東等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)也 出臺(tái)了一些促進(jìn)用戶側(cè)儲(chǔ)能發(fā)展的一些電價(jià)政策。第三方面，儲(chǔ)能是一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)，尤其是電池技術(shù)， 由于本體的安全問題較為突出，所以儲(chǔ)能目前也面臨著技術(shù)安全風(fēng)險(xiǎn)與安全監(jiān)管的一些問題。
2023 年國家仍然為儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；l(fā)展、高質(zhì)量發(fā)展出臺(tái)了一些重要的政策。第一，國家能源 局第一次發(fā)布信息電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書，國家能源局也在 2023 年的能源監(jiān)管工作要點(diǎn)當(dāng)中，對(duì)加強(qiáng) 市場(chǎng)監(jiān)管和安全監(jiān)管提出了嚴(yán)格的要求，為儲(chǔ)能的發(fā)展提供了政策監(jiān)管的約束，相對(duì)來說儲(chǔ)能的無序 發(fā)展可能會(huì)得到一些限制。
儲(chǔ)能在國內(nèi)發(fā)展有什么樣的基礎(chǔ)和優(yōu)勢(shì)?國內(nèi)發(fā)展有三方面的基礎(chǔ)和優(yōu)勢(shì)。第一，我國有巨大的新 能源發(fā)電的需求，也有強(qiáng)大的電網(wǎng)支撐，通過新能源基地的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)即發(fā)即并網(wǎng)的條件，同時(shí)也可以實(shí) 現(xiàn)減少棄風(fēng)棄光，也能提高電網(wǎng)的消納能力。第二，儲(chǔ)能的產(chǎn)業(yè)鏈比較完整。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)， 儲(chǔ)能相關(guān) 的，規(guī)模以上的產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)已經(jīng)超過2 萬家，為儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了非常好的產(chǎn)業(yè)的支撐。第三，國內(nèi)尤 其是電化學(xué)儲(chǔ)能為主的各類新型儲(chǔ)能技術(shù)研究也投入非常大，也有一些新的突破，為未來多種技術(shù)的百花 齊放奠定了基礎(chǔ)。作為新型電力系統(tǒng)的重要支撐技術(shù)，國家、地方也是持續(xù)的推出
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了一些支持政策，各類高校也非常迅速的完善了教育學(xué)科設(shè)置，2024 年第一批儲(chǔ)能專業(yè)的本科以上 的專業(yè)人才，也即將面向儲(chǔ)能行業(yè)。
儲(chǔ)能當(dāng)中 BMS 是一個(gè)什么樣的角色?儲(chǔ)能里面最關(guān)鍵的三要素包括決策系統(tǒng)的 EMS、執(zhí)行系 統(tǒng) PCS、感知系統(tǒng) BMS 這三個(gè)系統(tǒng)，形成一個(gè)有機(jī)的整體實(shí)現(xiàn)對(duì)電池充放電的管理，包括對(duì)電池安 全的管理。這個(gè)圖上可以非常直觀的看到，雖然 BMS 的價(jià)格在儲(chǔ)能系統(tǒng)里的占比不到 6%，但是它 的重要性可想而知，感知是決策的依據(jù)，是執(zhí)行系統(tǒng)的重要的數(shù)據(jù)來源。大家通常都知道 BMS 是電 池的保姆，是電池的檢測(cè)、感知。未來的新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的發(fā)展，儲(chǔ)能的作用會(huì)日益的顯 現(xiàn)出來，所以如何保障儲(chǔ)能系統(tǒng)安全、高效、長壽命運(yùn)行，現(xiàn)有的 BMS 的功能是不能滿足未來的發(fā) 展需要的，現(xiàn)在的 BMS 的功能主要是 PPT 的左邊部分，就是電池狀態(tài)的檢測(cè)，主要是模擬量的檢測(cè)， 電壓、電流、溫度檢測(cè)，同時(shí)在模擬量的檢測(cè)基礎(chǔ)之上，實(shí)現(xiàn)對(duì)狀態(tài)的診斷分析，主要是單體的SOC (State of Charge，荷電狀態(tài))、SOH(State of Health，健康狀態(tài))以及各種通訊狀態(tài)的分析。 控制和保護(hù)是 BMS 最基本的功能，在電池組充放電過程當(dāng)中出現(xiàn)過壓、欠壓、過溫、壓差過大、絕緣超 標(biāo)等情況時(shí)，BMS 要及時(shí)的發(fā)出保護(hù)信號(hào)，甚至要實(shí)現(xiàn)最后的保護(hù)。充放電管理的主要是響應(yīng) PCS 和 EMS 的協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組的充放電。通訊由于 BMS 是重要的數(shù)據(jù)來源，包括與 PCS、EMS 內(nèi)部的 通訊也是非常復(fù)雜且重要的。這些功能是 BMS 初級(jí)階段或者儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的初級(jí)階段所需要的功能。
隨著儲(chǔ)能電站實(shí)際應(yīng)用或者充放電的循環(huán)增加，儲(chǔ)能電站的最大的問題一個(gè)是安全問題，一個(gè)是維 護(hù)問題。雖然我們?cè)诿恳粋€(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)里面都配置了消防系統(tǒng)，但大家都知道消防是最后控制事態(tài)擴(kuò)大的 一個(gè)辦法，它無法去預(yù)防、抑制安全事故的發(fā)生，在這樣的情況下，唯獨(dú)能夠解決問題的只有兩個(gè)方面， 第一，電池本體技術(shù)的提升。第二，通過其他感知或者是 BMS 的感知，能提前感知、預(yù)測(cè)電池的失控 風(fēng)險(xiǎn)。近兩年來，電池本體尤其在安全技術(shù)上的突破微乎其微，現(xiàn)在磷酸鐵鋰為主體的鋰離子電池的安 全本體的技術(shù)突破已經(jīng)受到材料限制，難以突破，在這樣的情況下，BMS 未來必須要承擔(dān)對(duì)電池安全狀 態(tài)的提前預(yù)警和診斷，或者利用大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)，能夠提前去發(fā)現(xiàn)電池的一些熱失控風(fēng)險(xiǎn)，將是 BMS 的一個(gè)重要功能，也是未來 BMS 廠家之間技術(shù)差異化的重要指標(biāo)。第二， 電池到了后期以后， 電池會(huì)表現(xiàn)出比較明顯的離散性，就是單體之間電壓跟容量的差異，在這樣的情況下， BMS 能否實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)感知，自動(dòng)維護(hù)，減少人工維護(hù)，現(xiàn)在的 PACK 工藝自動(dòng)化程度非常高， 幾乎無法通過人工干預(yù) 的方式對(duì)電池實(shí)現(xiàn)維護(hù)，而且一旦人工介入，維護(hù)的成本也非常高。在這樣的情況下，維護(hù)對(duì)未來儲(chǔ)能 系統(tǒng)的重要性不言而喻，維護(hù)的主要責(zé)任大家還是期待 BMS 的一些智慧化的自動(dòng)運(yùn)維等功能。
第二部分介紹儲(chǔ)能 BMS，從架構(gòu)，重要性和特殊性，目前 BMS 的技術(shù)路線， BMS 的重點(diǎn)和 難點(diǎn)四個(gè)方面進(jìn)行介紹。我們都知道新型的電力系統(tǒng)的特點(diǎn)就是源網(wǎng)荷儲(chǔ)互動(dòng)，現(xiàn)在負(fù)荷也是電源， 電源在一定程度上也是負(fù)荷，所以是一個(gè)復(fù)雜的源網(wǎng)荷儲(chǔ)互動(dòng)系統(tǒng)。儲(chǔ)能在源側(cè)、網(wǎng)側(cè)、荷側(cè)都將發(fā)
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揮不同的重要作用，儲(chǔ)能是實(shí)現(xiàn)荷隨源動(dòng)、源隨荷動(dòng)或源荷互動(dòng)的重要支撐技術(shù)。
儲(chǔ)能系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要表現(xiàn)在五個(gè)方面。第一，電芯現(xiàn)在由于單體容量較小，所以一個(gè)大型的 儲(chǔ)能系統(tǒng)都有上百萬顆電芯，像 GWh 的儲(chǔ)能電站，基本上都要是百萬個(gè)以上的電芯，是一個(gè)復(fù)雜的 組成系統(tǒng)。第二，電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)相對(duì)于汽車的電池系統(tǒng)來講，一般都是 800 伏、1500 伏的高電壓， 同 時(shí)也面臨著大電流、長壽命、長循環(huán)的要求，這是儲(chǔ)能與車最大的區(qū)別。尤其對(duì)用戶側(cè)來講，未來的儲(chǔ) 能系統(tǒng)的循環(huán)壽命基本上是 8,000 次以上的要求。第三，作為儲(chǔ)能的一個(gè)關(guān)鍵組件，現(xiàn)在電池的價(jià)格比 較高，儲(chǔ)能系統(tǒng)里面電池占到 60%以上的成本。按照新聞所述，2025 年動(dòng)力市場(chǎng)將達(dá)到 TWh 的市場(chǎng) 需求，儲(chǔ)能將達(dá)到百 GWh 以上的市場(chǎng)需求，我認(rèn)為到 2023 年末，整個(gè)市場(chǎng)就會(huì)達(dá)到 100GWh 的需求， 2025 年國內(nèi)外的儲(chǔ)能需求預(yù)計(jì)會(huì)達(dá)到 400-500GWh。第四，磷酸鐵鋰仍然是國內(nèi)外儲(chǔ)能的首選，目 前鈉離子水系電池發(fā)展迅速，超級(jí)電容、壓縮空氣、液流、儲(chǔ)氫、重力儲(chǔ)能在各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景也各有優(yōu)勢(shì)。 目前國內(nèi)磷酸鐵鋰也形成了像刀片技術(shù)，方型鋁殼技術(shù)的競爭。第五，由于第一梯隊(duì)像寧德時(shí)代，比亞 迪兩個(gè)巨頭電池產(chǎn)能的影響，2022 年的儲(chǔ)能市場(chǎng)為第二梯隊(duì)的電池廠提供了非常巨大的空間，2023 年我相信寧德時(shí)代、比亞迪會(huì)重新重視國內(nèi)儲(chǔ)能市場(chǎng)，隨著產(chǎn)能的逐步釋放，國內(nèi)的儲(chǔ)能市場(chǎng)競爭會(huì) 更加的激烈，第二梯隊(duì)尤其是現(xiàn)在第三梯隊(duì)電池廠可能會(huì)提前進(jìn)入到白熱化競爭或者洗牌的局面。
儲(chǔ)能系統(tǒng)里面的決策單元是 EMS， EMS 由于跟電網(wǎng)有密切相關(guān)，目前大型儲(chǔ)能電站的 EMS 主要還是以具有傳統(tǒng)電網(wǎng)背景的一些廠家為主，獨(dú)立第三方的 EMS 廠家在一些用戶側(cè)或者小型的新 能源微網(wǎng)的項(xiàng)目當(dāng)中有一定的應(yīng)用市場(chǎng)。PCS 是儲(chǔ)能的執(zhí)行單元，目前 PCS 技術(shù)發(fā)展也是非常迅速， 在集中式的大功率單機(jī)，分布式的、組串式的小功率單機(jī)，高壓直掛等技術(shù)中都有非常典型的應(yīng)用案例， 技術(shù)各有各的長處，在未來巨大的儲(chǔ)能市場(chǎng)當(dāng)中也有各自的生存空間，但是 PCS 與光伏的逆變器的技術(shù) 比較接近，目前的PCS 的競爭也非常激烈，尤其是單一的 PCS 廠家，目前為了提高市場(chǎng)的占有率，已 經(jīng)開始往系統(tǒng)集成商去轉(zhuǎn)型，以三菱電器為例，三菱電器在 2022 年也承接了不下于 500MWh 的系統(tǒng)集成 項(xiàng)目，像科華也是通過系統(tǒng)集成的項(xiàng)目來提高它的 PCS 銷量。由于光伏行業(yè)沒有 BMS， 所以 BMS 完全是一個(gè)隨著儲(chǔ)能發(fā)展起來的新興技術(shù)。儲(chǔ)能 BMS 也跟車用動(dòng)力電池的 BMS 有一定的相似。
這邊給大家介紹一下大型儲(chǔ)能電站的 BMS 的技術(shù)架構(gòu)，大型儲(chǔ)能電站的 BMS 一般都有三級(jí)架 構(gòu)，電池系統(tǒng)由電池 PACK、電池簇、電池堆構(gòu)成。BMS 也相應(yīng)的有負(fù)責(zé)電池 PACK 檢測(cè)，電池組 檢測(cè)，電池堆檢測(cè)的三級(jí)架構(gòu)，一般電池 PACK 的管理叫從控，電池組的管理叫主控，電池堆的管理 主機(jī)叫總控。左邊的圖上也可以看到，不管是 16 串風(fēng)冷的，還是 64 串液冷的，目前行業(yè)一般都有對(duì) 應(yīng)的參數(shù)的從控模塊，可以跟PACK 進(jìn)行對(duì)應(yīng)。若干個(gè)PACK 串聯(lián)構(gòu)成了一個(gè)電池簇，在電池簇的高 壓箱內(nèi)部要放置一個(gè)電池處管理單元，電池處管理單元的主要作用除了收集電池 PACK 各個(gè)從控模塊 的電池單體的數(shù)據(jù)以外，同時(shí)要采樣電池簇的簇端電壓，簇端電流以及電池簇的絕緣狀態(tài)，控制電池
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簇的斷路器，接觸器的狀態(tài)。同時(shí)電池簇控制管理單元，通過總線或者通過網(wǎng)絡(luò)將電池簇的單體信息、均衡信 息、SOC、SOH 信息送到電池堆管理單元，電池堆管理單元實(shí)現(xiàn)了對(duì)電池簇所有信息的匯總， 像現(xiàn)在 3-4MW 的大機(jī)，一個(gè)電池堆達(dá)到 18 簇，電池堆管理主機(jī)需要匯總 18 個(gè)電子簇的所有信息， 并通過 網(wǎng)絡(luò)與EMS 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互，實(shí)現(xiàn)命令的上傳、下達(dá)，同時(shí)跟PCS 實(shí)現(xiàn)通訊的閉環(huán)，與集裝箱內(nèi)的 其他的一些空調(diào)、消防、門禁等輔控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的聚合和透傳。
其實(shí)在集裝箱當(dāng)中， BMS 主機(jī)已經(jīng)承擔(dān)了集裝箱內(nèi)所有設(shè)備信息，包括電子系統(tǒng)信息的采樣、聚 合、通訊。所以從這個(gè)層面來看，BMS 已經(jīng)成為儲(chǔ)能系統(tǒng)單一單元的大腦。隨著未來尤其是用戶側(cè)技 術(shù)的發(fā)展，BMS 在用戶側(cè)的應(yīng)用場(chǎng)景將承擔(dān)部分 EMS 的功能，因?yàn)樵诖笮偷膬?chǔ)能系統(tǒng)里面一般都有電 網(wǎng)交互的一些特殊要求，所以一般有電網(wǎng)指定的一些 EMS，但用戶側(cè)可能就一個(gè)集裝箱或者就一個(gè)儲(chǔ)能 柜，去配一套 EMS 系統(tǒng)就顯得較為冗余，非常浪費(fèi)，工程也比較復(fù)雜，系統(tǒng)也比較復(fù)雜， 所以未來 BMS 實(shí)現(xiàn)本地 EMS 的功能將成為一種可能。
二級(jí)架構(gòu)跟動(dòng)力電池的有點(diǎn)類似，就是一個(gè)電池簇，若干個(gè)電池 PACK，若干個(gè)電池從控，有一 個(gè)電子簇主控實(shí)現(xiàn)對(duì)電子簇所有信息的采集，實(shí)現(xiàn)跟 PCS、EMS 的通訊，應(yīng)用場(chǎng)景主要在高壓級(jí)聯(lián)， 組串式 PCS 或者用戶側(cè)應(yīng)用場(chǎng)景，工商業(yè)儲(chǔ)能系統(tǒng)當(dāng)中一般只有一個(gè)電池簇的應(yīng)用場(chǎng)景，電池簇的容量 一般是百千瓦到數(shù)兆瓦。
BMS 是儲(chǔ)能特有的組成部分，也跟動(dòng)力 BMS 有一定的相關(guān)性，與動(dòng)力相比，儲(chǔ)能 BMS 還是有它 的特殊性。第一，儲(chǔ)能系統(tǒng)具有深放電、長循環(huán)的要求，尤其到電池系統(tǒng)后期，對(duì)電池的一致性要求更 為敏感，尤其是用戶側(cè)的項(xiàng)目，因?yàn)閷?duì)用戶側(cè)來講，未來削峰填谷將是用戶側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)收益主要的 商業(yè)模式，電池的一致性決定了儲(chǔ)能系統(tǒng)循環(huán)壽命的長短，決定了儲(chǔ)能系統(tǒng)每一次充放電深度以及容量， 在這樣的情況下，要求儲(chǔ)能系統(tǒng)電池系統(tǒng)有比較高的一致性，反過來也要求 BMS 有比較強(qiáng)的電池均衡 能力，所以一般儲(chǔ)能系統(tǒng)都會(huì)要求主動(dòng)均衡技術(shù)，一個(gè)是因?yàn)殡姵卮財(cái)?shù)量比較多，單一的電池簇電壓又 比較高，車用一般的 300 伏、500 伏，電池?cái)?shù)量有限，也只有一簇，車一開始可能對(duì)續(xù)航里程有一定的 要求，但是真正消費(fèi)者買了車以后，他不會(huì)在乎我這個(gè)車跑多少公里去充電，一般都會(huì)留比較多的余量去 充電，儲(chǔ)能不一樣，能多放一度電就是多一份收益。第二，安全性、壽命和成本的要求，BMS 是儲(chǔ)能系 統(tǒng)全生命周期的保姆，BMS 是如何保障全生命周期內(nèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的高效運(yùn)行，其實(shí)在一定程度上也決定 了系統(tǒng)的收益跟維護(hù)成本，比方 BMS 是否具有一些自動(dòng)維護(hù)的功能，這些跟整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)維有關(guān)。 儲(chǔ)能系統(tǒng)里面多處并聯(lián)基本上是常態(tài)，所以防環(huán)流的設(shè)計(jì)也是儲(chǔ)能的BMS 的特殊要求。在大型儲(chǔ)能系 統(tǒng)當(dāng)中，它還面臨著強(qiáng)干擾，所以 BMS 的抗干擾能力、數(shù)據(jù)處理能力、響應(yīng)速度跟車用也有很大的區(qū) 別。比如一個(gè)集裝箱 6.88MWh，接近上萬個(gè)電芯，它的數(shù)據(jù)量達(dá)到了 15,000 個(gè)點(diǎn)，由于電池的安全 性的要求，所以在響應(yīng)方面，如果是 CAN 通訊一般要十幾秒，這顯然是不能滿足電池?zé)崾Э貜陌l(fā)生到感 知，到保護(hù)的時(shí)間要求。儲(chǔ)能 BMS 需要有比較快速的數(shù)據(jù)采集和通訊能力，跟車上的單簇電池的通訊 速度不能相提并論，而且電網(wǎng)側(cè) BMS 的要求就更加高了。
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未來 BMS 如何呈現(xiàn)用戶更多的價(jià)值，提升儲(chǔ)能的安全、經(jīng)濟(jì)性，減少維護(hù)成本，提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的智 能化，自動(dòng)化運(yùn)行水平是 BMS 的核心競爭力。如何發(fā)揮 BMS 的保姆的作用，真正能夠管好電芯，管 好電池系統(tǒng)是BMS 的未來的核心競爭力。
儲(chǔ)能的主要技術(shù)路線目前主要是五類，機(jī)械類、電化學(xué)儲(chǔ)能，還有化學(xué)儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能，電池儲(chǔ)能， 目 前主要是以電化學(xué)儲(chǔ)能為主。BMS 系統(tǒng)的技術(shù)路線可以分從以下五個(gè)維度。從采集方式單體電壓的采 集方式技術(shù)路線上來說，目前主要有兩個(gè)技術(shù)路線，一個(gè)是采用集成電路的方式，第二個(gè)早期因?yàn)殂U酸 電池上也有一些電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用一些分離器件實(shí)現(xiàn)的，目前分離器件由于可靠性成本等方面的原因， 已經(jīng)逐步退出市場(chǎng)。
第二個(gè)技術(shù)路線差異主要體現(xiàn)在均衡的方式上面。由于現(xiàn)在儲(chǔ)能系統(tǒng)的投資收益沒有一些好的模 式，包括目前新能源的強(qiáng)配，系統(tǒng)集成商一味的追求低成本，所以被動(dòng)均衡占了市場(chǎng) 80%以上的份額。主動(dòng) 均衡在用戶側(cè)包括國外的大型儲(chǔ)能當(dāng)中已經(jīng)逐步成為主流。目前主動(dòng)均衡的技術(shù)主要有三類，一類是 只能做PACK 內(nèi)的均衡。第二類是簡單粗暴的開關(guān)電源補(bǔ)電的方式。第三類是一種可以實(shí)現(xiàn)電池簇內(nèi) 不增加任何器件的情況下，實(shí)現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)電池簇內(nèi)任意兩個(gè)單體之間的能量轉(zhuǎn)移的方式。從 2022 年開始， 華為也在推它的一簇一管理，一模組一均衡，包括科華陽光、比亞迪推出的促均衡器的技術(shù)， 他們的技術(shù)主 要不是針對(duì)單體的，是針對(duì) PACK 和電池簇的。
第三，主從間的通訊方式目前也是基于成本的原因。有菊花鏈和 CAN 通訊的方式，相對(duì) CAN 通 訊方式，菊花鏈的通訊方式更簡單，接口非常簡單，PACK 里面 BMS 無法提供除了采集以外的任何 功能，比方講要驅(qū)動(dòng)一些 IO 的功能，菊花鏈?zhǔn)菬o法實(shí)現(xiàn)的。
第四，主要是簇與堆之間的通訊方式。隨著新能源單一的儲(chǔ)能系統(tǒng)的規(guī)模越做越大，未來電池管 理系統(tǒng)內(nèi)部第二級(jí)與第三級(jí)之間的通訊，就是簇與堆之間的通訊，網(wǎng)絡(luò)通訊將成為主流，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)通訊 可以大幅度提高簇與堆之間的通訊效率。
第五個(gè)技術(shù)主要是 BMS 的堆管理主機(jī)技術(shù)。目前因?yàn)榇蟛糠謴S家原來是做動(dòng)力的，或者從做其他 的行業(yè)的 BMS 過來的，比方像兩輪車、低速車或者通訊 4850，儲(chǔ)能 BMS 的主機(jī)的硬件、軟件的技術(shù) 路線各不相同，有采用外掛顯示屏的方式，外掛轉(zhuǎn)換器的方式，有采用購買公控機(jī)的方式或者購買 ARM 核心板的方式實(shí)現(xiàn)功能上簡單的二次開發(fā)，這無法體現(xiàn) BMS 幾家之間的核心競爭力跟差異。BMS 主機(jī) 是整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的大腦，主機(jī)的重要性不言而喻，所以未來在主機(jī)上的硬件的設(shè)計(jì)能力， 包括底層操 作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力，應(yīng)用軟件的開發(fā)能力，包括基于硬件的邊緣計(jì)算的大數(shù)據(jù)挖掘能力， 將是 BMS 技 術(shù)之間的一些主要的差異。BMS 在整個(gè)行業(yè)當(dāng)中還是屬于比較卑微的，就是沒有太多的話語權(quán)，大家都 覺得 BMS 是很重要，但是 BMS 往往在系統(tǒng)集成的項(xiàng)目當(dāng)中沒有話語權(quán)，系統(tǒng)集成商一味的追求低價(jià)， 所以在這樣的情況下，BMS 的行業(yè)就像整個(gè)儲(chǔ)能行業(yè)一樣非常內(nèi)卷。
BMS 主要有五方面的現(xiàn)狀。第一，大家對(duì) BMS 的認(rèn)識(shí)不足，總認(rèn)為 BMS 就是檢測(cè)數(shù)據(jù)，我認(rèn) 6
為 BMS 是對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全、長壽命、經(jīng)濟(jì)性發(fā)揮的價(jià)值沒有被充分的重視和挖掘。第二個(gè)就是同質(zhì) 化競爭，目前基本上都是基于主流的集成電路方案，同質(zhì)化非常嚴(yán)重，受制于芯片產(chǎn)業(yè)的影響嚴(yán)重， 所以 BMS 廠家之間的缺乏核心競爭力，BMS 可以說門檻非常低，但是要做好非常難，它的難度甚至不亞于 做好電芯的難度，做好 PCS 的難度。第三，技術(shù)的瓶頸目前主要還是硬件跟軟件，硬件就是芯片，軟 件就是算法，算法包括硬件涉及到的學(xué)科眾多，由于整個(gè)行業(yè)的內(nèi)卷，BMS 企業(yè)的盈利能力比較弱， 導(dǎo)致了在研發(fā)投入上的不足，所以在實(shí)際的應(yīng)用項(xiàng)目當(dāng)中，BMS 的一些核心， SOC 的算法， 安全診斷， 健康狀態(tài)的診斷技術(shù)大都還是停留在一些早期的算法上面，沒有一些大的突破，也無法引入一些邊緣計(jì) 算，人工智能的技術(shù)，因?yàn)橐彩艿?BMS 硬件主機(jī)處理能力的限制。所以在一定程度上， BMS 技術(shù)的發(fā) 展決定了儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，所以未來的 BMS 的競爭會(huì)更加的激烈，以技術(shù)見長的或者對(duì)技術(shù)投入創(chuàng)新投 入大的創(chuàng)新能力比較強(qiáng)的第三方 BMS 企業(yè)，將受到市場(chǎng)的追捧。第四方面就是標(biāo)準(zhǔn)， 一個(gè)是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)范缺乏，第二，各個(gè)廠家的模組、單體電芯的規(guī)格各不相同，BMS 是非常需要人工投入的工作， 線束的設(shè)計(jì)，線束的加工、現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試，工作量非常之大，包括各個(gè)系統(tǒng)集成商之間保護(hù)參數(shù)各不相 同。2022 年 280 電池曾經(jīng)成為整個(gè)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，但是從 2023 年的第一季度已經(jīng)看到了各個(gè)廠家陸 續(xù)在推出更大容量的電芯，而且容量的參數(shù)各不相同，所以未來仍然會(huì)面臨電池模組、單體容量、單體 尺寸無法兼容的標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)方案。第五方面就是成本和質(zhì)量的兼顧，在全生命周期內(nèi)去考慮 BMS 的 成本我認(rèn)為更加科學(xué)，尤其是主動(dòng)均衡對(duì)改善電池系統(tǒng)的循環(huán)壽命和提升全生命周期的收益的經(jīng)濟(jì)性， 沒有被大家認(rèn)同。從這點(diǎn)來講，主動(dòng)均衡對(duì)在全生命周期當(dāng)中帶來的收益遠(yuǎn)遠(yuǎn)要高于對(duì)主動(dòng)均衡的初期 投資的成本。
儲(chǔ)能 BMS 的重點(diǎn)和難點(diǎn)。第一，就是架構(gòu)方式，標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)的能力，未來的 BMS 的核心功能肯 定需要有強(qiáng)大的算力和算法，強(qiáng)大的算法離不開強(qiáng)大的硬件能力。第二，BMS 未來的核心功能不是 體現(xiàn)在監(jiān)測(cè)數(shù)量的多少，速度的快慢，而是能否診斷電池的安全，能夠預(yù)測(cè)電池的熱失控風(fēng)險(xiǎn)，所以基 于強(qiáng)大的算力跟算法的基礎(chǔ)之上，安全診斷的能力目前也是儲(chǔ)能 BMS 的難點(diǎn)，這也將在相當(dāng)長一段 時(shí)間內(nèi)成為整個(gè)行業(yè)技術(shù)上突破的重要方向?？焖俚捻憫?yīng)能力就是通訊能力，能否做到百毫秒級(jí)的電池 相互的數(shù)據(jù)刷新和通訊的能力，提高保護(hù)的響應(yīng)速度也是 BMS 的系統(tǒng)的一個(gè)難點(diǎn)。自動(dòng)化運(yùn)維， 跟動(dòng)力 相比，儲(chǔ)能 BMS 只要不斷電都在實(shí)時(shí)的工作，所以它的系統(tǒng)的穩(wěn)定性尤為重要。在運(yùn)行過程當(dāng)中， 系統(tǒng)自我診斷的能力，包括系統(tǒng)對(duì)電池的自動(dòng)運(yùn)維的能力，也是目前 BMS 的難點(diǎn)。BMS 能否發(fā)現(xiàn)問 題，自愈問題，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化將是 BMS 發(fā)揮的重要功能。未來的技術(shù)，現(xiàn)在也有一些學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和 企業(yè)在研究，基于單體的無線通訊技術(shù)，基于單體的傳感器技術(shù)，植入到電芯內(nèi)部的能夠更敏感的更早 的發(fā)現(xiàn)電池風(fēng)險(xiǎn)的傳感器技術(shù)，包括過渡性的產(chǎn)品，能夠檢測(cè)安全閥的，能夠比檢測(cè)電池溫度更加敏感 的發(fā)現(xiàn)電池?zé)崾Э氐臋z測(cè)技術(shù)，也是 BMS 的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
第三方面介紹一下儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈，儲(chǔ)能的產(chǎn)業(yè)鏈主要包括設(shè)備廠商、設(shè)計(jì)單位、系統(tǒng)集成商、業(yè)主。
目前國內(nèi)的主流的設(shè)備廠商，電池企業(yè)第一梯隊(duì)的寧德時(shí)代，比亞迪，第二梯隊(duì)，例如億緯鋰能，第
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三梯隊(duì)包括國外的一些廠家，PCS 當(dāng)中像陽光、科華、上能，組串式的像華為、盛虹、上能，包括分布 式我也羅列了很多的廠家。組串式的目前還有一種高壓直掛的技術(shù)路線。EMS 企業(yè)主要有電網(wǎng)背景的電 網(wǎng)系、第三方 BMS 企業(yè)以及部分系統(tǒng)集成商自己做 EMS。電池企業(yè)像寧德時(shí)代，比亞迪自己有一定的 EMS 的系統(tǒng)集成商，像陽光、華為、科陸、南瑞也自己開發(fā)了 BMS，第三方 BMS 企業(yè)以高特節(jié)能為 主，動(dòng)力或者其他行業(yè)的第三方 BMS 企業(yè)正在涌向儲(chǔ)能行業(yè)。其他的輔助件包括空調(diào)、消防、集裝箱 等設(shè)備廠商。系統(tǒng)集成商目前也是有五個(gè)層面，一個(gè)是電池廠，寧德時(shí)代又是電池供應(yīng)商， 也是系統(tǒng)集成商， 光伏企業(yè)像天合、阿特斯、東方日升已經(jīng)慢慢的發(fā)展成為系統(tǒng)集成商。風(fēng)電企業(yè)也一樣，像綿陽金風(fēng)、遠(yuǎn) 景都有自己的系統(tǒng)儲(chǔ)能系統(tǒng)集成商企業(yè)，PCS 的陽光、科陸、上能、科華已經(jīng)不再是單一的PCS 供應(yīng)商， 已經(jīng)發(fā)展成為系統(tǒng)集成商。高壓直掛的像新風(fēng)光、智光、金盤，一出場(chǎng)就做的是系統(tǒng)集成，因?yàn)樗母邏?直掛的特殊性。像其他的系統(tǒng)集成商，原來有電網(wǎng)背景的，像許繼、平高，像上海電氣、中天、華智等原來 做工控行業(yè)的已經(jīng)成為系統(tǒng)集成商，所以目前按照行業(yè)的統(tǒng)計(jì)， 大型儲(chǔ)能系統(tǒng)的系統(tǒng)集成商在全國已經(jīng)不下 于 200 家，這是非?？膳碌囊粋€(gè)數(shù)字，或許 2023 年會(huì)更多，但經(jīng)過市場(chǎng)的洗禮，淘汰的也會(huì)更多。
國內(nèi) BMS 的技術(shù)的發(fā)展水平主要體現(xiàn)在三個(gè)方面。第一，核心芯片目前主要還是依賴進(jìn)口，已有 國產(chǎn)的 AFE(Active Front End，主動(dòng)前端)和 MCU(Microcontroller Unit，微控制單元)應(yīng)用于 儲(chǔ)能行業(yè)的領(lǐng)域。性能跟國外的技術(shù)仍然有一定的差異，當(dāng)然高特也是以自己研發(fā)的 AFE 和主動(dòng)均衡芯 片，2016 年開始研發(fā)，2018 年開始商用，目前應(yīng)用的量也已經(jīng)超過了 15GWh，產(chǎn)品的絕對(duì)指標(biāo)雖有 一定的差異，但產(chǎn)品的穩(wěn)定性也已經(jīng)達(dá)到了國外同等水平。目前基于國內(nèi)儲(chǔ)能市場(chǎng)的特殊性， 像高特 電子也在開發(fā)，基于安全閥檢測(cè)的 AFE，植入電芯內(nèi)部的智能傳感器。第二，算法技術(shù)水平， 主要是 電池狀態(tài)的診斷算法，表現(xiàn)電池的剩余容量、SOC、SOH，包括電池的安全狀態(tài) SOS。這些核心算 法各個(gè) BMS 廠家，包括像寧德時(shí)代這樣的電池廠，應(yīng)該來說在算法上沒有取得突破，算法簡單，仍然 需要定期的去校準(zhǔn)誤差，無法實(shí)現(xiàn)較好魯棒性的自動(dòng)化算法?；陔娦景踩\斷的算法仍然處于初級(jí)階段， 甚至說沒有突破的方向。第三，數(shù)據(jù)處理能力，因?yàn)?BMS 原來大都依賴了汽車 BMS 的技術(shù)，對(duì)儲(chǔ)能 BMS 大數(shù)據(jù)的處理能力，在硬件和軟件上沒有充分的考量，尤其是對(duì)于 3MW 以上的 PCS 所對(duì)應(yīng)的 6MWh 以上的儲(chǔ)能系統(tǒng)，硬件的處理能力尤為明顯，影響了儲(chǔ)能系統(tǒng)安全運(yùn)行的水平。
國內(nèi) BMS 的競爭力也從三個(gè)方面分析。第一，電池廠系統(tǒng)集成商，相對(duì)來說他們的技術(shù)方案比 較單一。大都是基于車用 BMS 的技術(shù)基礎(chǔ)，尤其是寧德時(shí)代、比亞迪，他們的方案也主要是基于自 身的技術(shù)方案，一般不會(huì)為用戶去做一些方案的優(yōu)化，所以用戶的體驗(yàn)包括市場(chǎng)的競爭相對(duì)來說就比較 差，所以寧德時(shí)代、比亞迪也意識(shí)到自身 BMS 的技術(shù)單一，跟整個(gè)行業(yè)的需求還有差距，所以目前 他們也有一種跡象，在陸續(xù)引入一些第三方 BMS 的產(chǎn)品。第二，主流 BMS 企業(yè)也有較為系統(tǒng)的技 術(shù)沉淀和方案，但技術(shù)水平參差不齊。因?yàn)楝F(xiàn)在儲(chǔ)能缺乏核心的盈利能力，所以技術(shù)水平的差異無
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法在價(jià)格上面有所體現(xiàn)，所以目前過分的追求低價(jià)，也是整個(gè)主流 BMS 企業(yè)沒有去關(guān)注研發(fā)投入和 創(chuàng)新能力的提升。我認(rèn)為第三方 BMS 企業(yè)已經(jīng)非常明顯的有梯隊(duì)的感覺，第二梯隊(duì)尤其第一梯隊(duì)當(dāng) 中已經(jīng)缺乏明顯的競爭力和創(chuàng)新力，所以新來的第三方 BMS 企業(yè)沒有一定的軟件硬件、操作系統(tǒng)、 算法等實(shí)力和創(chuàng)新力，是難以超越現(xiàn)在的 BMS 技術(shù)水平。第三，主流 BMS 企業(yè)為了獲得更大的市 場(chǎng)競爭，同質(zhì)化競爭嚴(yán)重，低價(jià)競爭的格局持續(xù)了好長時(shí)間，核心算法跟堆積處理能力不足，受制于行 業(yè)內(nèi)卷研發(fā)，投入不足，高端人才缺乏。BMS 梯隊(duì)就是從車用 BMS 或其他行業(yè)過來的，沒有較長的技 術(shù)積累和產(chǎn)品沉淀期，大部分的儲(chǔ)能系統(tǒng)原先投了都沒有用，所以沒有暴露出 BMS 的一些問題。
國外的 BMS 的發(fā)展水平。核心器件的產(chǎn)業(yè)鏈比較完整，尤其特斯拉技術(shù)水平較為先進(jìn)，其他系 統(tǒng)集成商的技術(shù)水平也一般，知名企業(yè)也比較少，沒有像國內(nèi)那么多，由于缺少電芯的供應(yīng)鏈，未來國 內(nèi) BMS 企業(yè)的機(jī)會(huì)也比較大，國內(nèi)技術(shù)方案比較豐富，尤其是均衡技術(shù)的水平高于國外，BMS 企業(yè) 眾多新技術(shù)、新應(yīng)用研究領(lǐng)先國外。
BMS 技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)從國內(nèi)角度來講，一個(gè)是國產(chǎn)化技術(shù)發(fā)展會(huì)面臨更大的機(jī)會(huì)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法 在 BMS 上的應(yīng)用將成為 BMS 企業(yè)的核心競爭力?；诎踩乃惴?，包括全生命周期的成本分?jǐn)偅?將為 BMS 差異化的競爭提供不同維度的投資收益。另外從內(nèi)部安全，外部安全，熱失控的預(yù)警，包括防護(hù) 的控制，防消結(jié)合方面，都將是未來 BMS 發(fā)展的趨勢(shì)。所以 BMS 未來越來越明顯會(huì)成為整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng) 的大腦，它將更加有必要跟消防系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更多的聯(lián)動(dòng)，達(dá)到高效、節(jié)能、安全、長壽命的運(yùn) 行需要。
儲(chǔ)能BMS 的市場(chǎng)。從按照最新的數(shù)據(jù)，2023 年預(yù)計(jì)新增風(fēng)電裝機(jī) 6,000 多萬KW，接近65GW， 風(fēng)電預(yù)計(jì) 160GW，按此計(jì)算，2023 年儲(chǔ)能的市場(chǎng)就將超過 45GWh，所以儲(chǔ)能市場(chǎng)每年將按照 100% 的增長速度，預(yù)計(jì) 2022 年實(shí)際交付的項(xiàng)目在 30GWh，2023 年將超過 60GWh，采購的項(xiàng)目將超過 100GWh。
競爭的格局。國內(nèi)系統(tǒng)集成商將會(huì)參與更多國際市場(chǎng)的競爭，也會(huì)將國內(nèi)更多的 BMS 的技術(shù)帶 到國外，所以國外 BMS 無法跟國內(nèi) BMS 企業(yè)進(jìn)行同緯度的競爭。在成本、性能等方面，國內(nèi) BMS 企業(yè)已經(jīng)走在了世界的前列，我也認(rèn)為強(qiáng)者恒強(qiáng)，具有核心競爭力和創(chuàng)新能力的第三方 BMS 企業(yè)， 將獲得更多的市場(chǎng)機(jī)會(huì)，也將獲得更多的資金的追捧，面對(duì)激烈的低價(jià)競爭，一般規(guī)模較小的 BMS 企業(yè)，承受力有限，將陸續(xù)面臨洗牌和淘汰。
我認(rèn)為作為投資者來講，主要關(guān)心的不管是初創(chuàng)企業(yè)，還是老牌企業(yè)，尤其是第三方 BMS 企業(yè)， 唯 有靠技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)突圍，因?yàn)?BMS 不是像電池是資本密集型行業(yè)，主要還是輕資產(chǎn)行業(yè)，所以主要 還是看企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力和技術(shù)壁壘。
評(píng)論