高性能模塊化液流電池BMS測試方法

更新時間：2024-07-11 點擊次數(shù)：886

一、什么是液流電池BMS？

液流電池是美國NASA于1974發(fā)明的一種新型電化學(xué)儲能技術(shù)，電池系統(tǒng)由電堆單元、電解質(zhì)溶液、控制管理單元等部分組成（見圖1），電池通過正、負(fù)極電解質(zhì)溶液的活性物質(zhì)發(fā)生可逆氧化還原反應(yīng)，進而實現(xiàn)電能和化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化。

高性能模塊化液流電池BMS測試方法

與鋰離子電池相比，液流電池具有更安全環(huán)保（無燃燒爆炸風(fēng)險）、循環(huán)壽命更長（＞15000次）、響應(yīng)速度更快（ms級）等優(yōu)勢，已成為大容量長時儲能的主要發(fā)展路線之一。根據(jù)國家發(fā)改委發(fā)布的《“十四五"新型儲能發(fā)展實施方案》，百兆瓦級液流電池技術(shù)已成為“十四五"新型儲能發(fā)展的核心技術(shù)，并作為產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的重點方向。

BMS是液流電池的“大腦"，具有電池參數(shù)檢測、報警、控制、狀態(tài)估算、保護、通訊等功能。與鋰離子BMS相比，液流電池BMS還需要監(jiān)測電解液壓力、流量、液位、泵電流、泵頻率等相關(guān)參數(shù)。因此，液流BMS在功能、測試要求上也與鋰離子BMS存在一定差異。接下來將為您詳細解讀相關(guān)測試標(biāo)準(zhǔn)和要求。

二、測試需求分析

（一）參考標(biāo)準(zhǔn)

針對液流BMS測試，業(yè)界主要參考標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）GB∕T 34131-2023 電力儲能用電池管理系統(tǒng)

（2）NB∕T 42134-2017 全釩液流電池管理系統(tǒng)技術(shù)條件

（二）測試項目

以GB/T 34131-2023《電力儲能用電池管理系統(tǒng)》（以下簡稱“新國標(biāo)"）為例，要求液流電池BMS應(yīng)具備數(shù)據(jù)采集、通信、報警和保護、控制、狀態(tài)估算、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)存儲、計算和統(tǒng)計等功能。下面著重針對數(shù)據(jù)采集、報警和保護等相關(guān)功能做重點說明。

（1）數(shù)據(jù)采集

根據(jù)新國標(biāo)6.2.2部分要求，液流BMS宜具備采集電堆電壓、電堆電流、電解液溫度、電解液壓力、電解液流量、電解液液位狀態(tài)、泵電流、泵頻率和閥門狀態(tài)等功能，這要求測試裝置應(yīng)具備電解液壓力、流量、溫度等物理量高精度模擬功能，模擬精度應(yīng)≤0.2%。

高性能模塊化液流電池BMS測試方法

（2）報警

新國標(biāo)在6.4.2和6.4.3部分要求，液流電池管理系統(tǒng)的報警內(nèi)容應(yīng)包含：溫度越限、流量越限、壓力越限、液位越限、漏液故障等，應(yīng)在一級報警發(fā)出后300ms內(nèi)發(fā)出停機指令，并在5s內(nèi)斷開電池簇或電池陣列充放電回路。在二級報警發(fā)出后300ms內(nèi)發(fā)出降低電池運行功率指令。因此，BMS測試裝置應(yīng)具備電解液壓力、流量、溫度等物理量寬范圍輸出功能，應(yīng)留有一定輸出裕量。

（3）其他

此外，新國標(biāo)針對狀態(tài)估算、控制、參數(shù)設(shè)置等做了相關(guān)要求，與鋰離子BMS類似，此處不再贅述。

（三）測試要求解讀

液流BMS一般通過高精度傳感器將電壓、電流、壓力、流量、液位等物理量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電壓/電流信號（如0~10V、4~20mA，見下圖）進行測量。同時，為匹配研發(fā)制造、第三方檢測等用戶在不同場景下的檢測需求，新國標(biāo)規(guī)定了型式評價、出廠檢驗、抽樣檢驗三類場景，而這些場景也分別對應(yīng)不同的檢測項目。因此，對于液流BMS測試裝置，應(yīng)至少滿足以下要求：

（1）功能參數(shù)：精度、范圍等指標(biāo)能滿足、宜適當(dāng)優(yōu)于新國標(biāo)要求，以匹配未來3~5年儲能BMS的發(fā)展；

（2）系統(tǒng)架構(gòu)：軟硬件應(yīng)做到靈活、可按需配置，以滿足不同場景的使用需求。

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