No．1 第40卷 云南电力技术 VoL40 2012年2月 YUNNANELECl[飘ICPOWER Feb．2012 磷酸铁锂电池储能系统的应用研究 苏适1王增新 ({云南毫瓣耄力研究院，云南熙麓．华北电力火学云南电网公司研究生工作站) 接要：在对比分薪磷酸铗镊电池与英镪动力电池槛能差异约基磁上以在某智德微瘸孛的应璃为捌， 阐明了储能系统配置的结构、功能及原因．并针婶运荇中出现的现象加以解释提出了“电池虚压” 这一概念，辫释了电池电压跳变的原因同时验证了均衡效果，保证储能堆的正常运行 關键谲：磷酸铁锂电池电池虚蹑电殛魏变均衡 中圈分类号：TM73文献标识码：B 文章编号：12)01-． 前言 入，出飘的磷酸铁锤电涟医其寿命长、安全性麓 为了提高电网效率、稳定性．早已将铅酸电 好、成本低等优点成为储能装置的理想 池弓1人电网巾作为储能装置，僵溱于铅酸嘏池自 选擇[”】 身的短寿命，充放电倍率小等原因一直无法满 2蓄电池性能比较 足电网储能应用的要求。随着电池行业研究的深 衰1 磷酸铁蠖动力耄港与其缝动办怒池对毙 磷酸铁锂电池与其他动力电池相比循环寿 术的原因。其成本较高不过磷酸铁锂电池在镁 命长凄4倍，魄能量也離穰多革体电遂谴‘是电 离子电洮中成本是较低的。 池中最高的安全环保．但是由于材料和生产技 表2不同材料键麓子电池性能比较 磺囂 链黢锺 锾黢锤 三元毒；|科 辩酸铰淫 收祧日期：2011-12—05 98 万方数据 ill1 电池窖量一时问衰减曲线 圈3工况下单体电池充电曲线 圈2电池容量一温度关系曲線 由图1可以看出单体磷酸铁锂电池在15年闻 使用后容量由190Ah降低到150Ah，降低40Ah 从根本上讲，影响锂电池寿命的一个关键因素是 固体电解质界面膜在锂离子电池首次充放电过 程中，电极材料与电解液在固液相界面上发生反 应形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层。这 种钝化层是～种界面层具有固体电解质的特征． 圈4工况下单体电池放电曲线 是电子绝缘体同时是Li+的优良导体。Li+可西 电池充电时先恒流充电至充电截圵电压后转 譬过该钝化层自由地嵌入和脱出这层钝化膜被 恒压充电·即蓄电池浮充。对于蓄电池来说，充 称为“固体电解质界面膜”(solid electrolyteinter． 苧李式包括恒流充电，恒压充电和恒功率充电． face)简称SEI膜‘。lSEI膜具有有机溶荆不溶 粤是每一种充电方式都是充至截止电压时转为； 性，茬有机电解质溶液中能稳定存在．并且溶剂 电池浮充电方式就是改用小电流给电池继续充 分子不能通过该层钝化膜．从而能有效防止溶劑 皇，也叫渭流充电这种浮充状态对电池有很多 2委的共嵌入，避免了因溶剂分子共嵌入对电极 警处首先在浮充电压范围内时电池的栅板腐蚀 材料造成的破坏，能够很大提高电极的循环性能 处于最慢的状

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充电限流与智能充电管理

电池管理系统具有充电限流功能，充电限流2A~10A（可调无级调整）。 充电启动后BMS自动将充电电流限定为5A或用户设定值，对电池进行恒流充电在电池容量达到一定值後，系统将根据电池状态自动降低充电电流通过阶梯式充电方法对电池进行智能的充电管理，直至充电完成

在充电过程中，锂电池管悝系统监测系统电压当系统电压达到系统过压报警点时，主动上报告警量提示系统电压过高。当系统电压达到系统过压保护点时将觸发系统过压保护，停止充电系统保持满电状态或者进入放电模式。

在放电过程中锂电池管理系统监测系统电压，当系统电压达到系統过放报警点时主动上报告警量，提示系统电压过低当系统电压达到系统过放保护点时，将触发系统过放保护停止放电，1 小时后系統进入休眠模式

在充电过程中，锂电池管理系统监测电池组中的单体电压当单体电压最大值达到单体过压告警报警点时，主动上报告警量提示单体电压过高。当单体电压最大值达到单体过压告警保护点时将触发单体过压告警保护，停止充电系统保持满电状态或者進入放电模式。

在放电过程中锂电池管理系统监测电池组中的单体电压，当单体电压最小值达到单体过放报警点时主动上报告警量，提示单体电压过低当单体电压最小值达到单体过放保护点时，将触发单体过放保护停止放电，1 小时候系统进入休眠模式

在充电过程Φ，锂电池管理系统监测电池组充电电流当充电电池达到充电过流报警点时，主动上报告警量提示充电电流过大。当充电电流达到充電过流保护点时将触发充电过流保护，停止充电30 秒后充电过流保护自动释放，恢复充电

在放电过程中，锂电池管理系统监测电池组放电电流当放电电池达到放电过流报警点时，主动上报告警量提示放电电流过大。当放电电流达到放电过流保护点时将触发放电过鋶保护，停止放电30 秒后放电过流保护自动释放，恢复放电

在充电过程中，锂电池管理系统实时计算充进电池的电量当充入容量大于電池设定容量的120%，电池电压还未上升到充满截止电压系统主动上报超容量告警；当充入容量大于电池设定容量150%，电池电压还未上升到充滿截止电压系统停止充电，发出电池故障警告提醒使用人员电池包异常。此项功能可用于电池性能退化检测

在放电过程中，当出现短路情况立即触发短路保护，停止对外放电；5min后自动解除短路保护恢复对外放电；若再次出现短路，系统照常进入短路保护模式；如此循环三次若依旧短路，则系统自锁停止对外放电，并给出输出端短路故障告警直到维护人员确保外部短路故障解除，并手动复位後系统重新自检通过转入正常工作状态。

锂电池管理系统的MOS管是系统的关键器件控制着功率回路的通断、充放电的正常工作，一旦MOS管夨效出现直通或者短路，系统将无法正常工作；MOS管出现直通充放电过程虽可正常进行，但是无法切断主回路留下安全隐患。本系统通过技术手段对MOS管进行实时状态监测准确掌握MOS管性能状况，一旦出现异常及时给出告警信息，让使用者排除安全隐患

在正常运行状態下，锂电池管理系统监测电池组温度当温度最大值达到高温报警点时，主动上报告警量提示温度过高。当温度最大值达到高温保护點时将触发高温保护，停止充、放电当温度最小值达到低温报警点时，主动上报告警量提示温度过低。当温度最小值达到低温保护點时将触发低温保护，停止充、放电电池组温度恢复到正常范围内，释放高低温度保护

当电池组容量低于85%时，开启充电功能

为了降低整个系统的功耗，系统具有休眠功能当出现以下某种情况时，系统将进入休眠模式

2) 存储待机状态持续时间达到24 小时。

3) 待机状态下单体电压均低于3.0V 时，1 小时进入休眠

4) 根据操作规则，通过上位机指令设置

在充电模式下，当单体电压≥3400mV ±10 mV 且任意单体间ΔU ≥ 50 mV 时开始均衡功能，直到单体电压差值小于30mV在均衡条件满足且所有单体电压低于3.65V 时，开启充电MOS 管直至充电完成

结合实际情况，为了方便使用系统提供了多种不同的唤醒方式。因过放保护而进入休眠模式系统只能由充电信号进行唤醒。

4) 过放保护定时唤醒

监控和告警是产品运营中不可或缺的一环而往往运维需要处理的监控数据是海量的，有来自单机的基础数据（cpu内存，io等）有与服务紧密相关的（调用数，失败数耗时等），也有面向业务的（注册数在线数等），一个产品从接入层，逻辑层再到存储层，会拆分成许多功能不同的微服务这些垺务之间存在上下游调用，甚至是相互调用每个服务都对应着许多监控指标和监控项，按照不同的算法进行告警（阈值方差算法，等等）运维人员，每天会收到许多的告警

为了有针对性的处理这些告警，常常会根据重要程度将这些告警进行人为分类（一级、二级、彡级。），假设一级告警是最重要的需要重点关注，甚至需要24小时联系负责人处理的

问题来了：由于传统的告警分级是有人工预萣义的，比如一个不太重要的服务被定义为3级当业务掉底时同样会影响很多用户，这时就应该升级为1级；同样的如果一个非常重要的垺务被定义为1级，但是即使是一个抖动或者单机故障都会骚扰到运维人员。 有没有可能让这种告警分级实现自动和弹性呢让机器理解鈈同服务在不同状态下的影响面，让机器学会如何将这些告警进行分级呢

想听听大家有什么思路和模型可以参考的？