储能BMS电池储能系统科普：分布式BMS、集中式BMS、模块化BMS等

储能派 2023-11-17

储能系统中的电池管理系统（BMS）是保证储能系统安全和性能稳定的重要组成部分。现在市场上主要存在三种类型的BMS技术，包括分布式BMS、集中式BMS和模块化BMS。

01分布式BMS

Powin Energy在美国德州的2.4MW/9.6MWh储能项目和Gildemeister Energy Solutions在德国兰茨堡的2MW/5MWh储能项目中均采用了分布式BMS技术。分布式BMS是将每个电池单体的监测与控制集成在电池单体内部，通过通信协议将信息传输至主控制器。它与集中式BMS最大的不同在于，每个电池单体都拥有独立的监测和控制系统，相互之间不需要进行信息交互。

分布式电池管理系统

分布式BMS的优点

1.可靠性更高

由于每个电池单体都拥有独立的监测和控制系统，所以分布式BMS的可靠性更高。即使某个电池单体发生故障，其他电池单体仍然能够正常工作，系统整体性能不会受到太大的影响。

2.易于维护和升级

由于分布式BMS的结构相对简单，每个电池单体都可以独立运行，所以维护和升级相对容易。一旦某个电池单体发生故障，可以直接更换该单体，而不必停机进行整个系统的维护和升级。

3.灵活性更强

分布式BMS的监测和控制系统分散在每个电池单体内部，因此系统更加灵活。可以根据实际需求增加或减少电池单体，而不必考虑系统整体的复杂性分布式。

分布式BMS的缺点：

1.成本较高

由于每个电池单体都需要安装独立的监测和控制系统，所以成本相对较高。而且对于大规模的储能系统来说，分布式BMS需要安装大量的监测和控制系统，进一步提高了成本。

2.通信问题

分布式BMS需要通过通信协议将每个电池单体的信息传输至主控制器，如果通信出现问题，可能会导致整个系统的故障。另外，由于每个电池单体都需要与主控制器通信，所以通信负载相对较大。

02集中式BMS

澳大利亚NeoenPowin的30MW/30MWh储能项目中采用了集中式BMS技术。集中式BMS将所有电池单体的监测与控制集中在一个主控制器中，通过通信协议将信息传输至主控制器。

集中式电池管理系统

集中式BMS的优点：

1.成本较低

由于集中式BMS只需要安装一个主控制器，所以成本相对较低。特别是对于小规模的储能系统，使用集中式BMS可以降低系统的成本。

2.通信负载较小

由于集中式BMS只需要一个主控制器，所以通信负载相对较小，可以有效减少通信问题的发生。

集中式BMS的缺点：

1.可靠性较低

由于所有电池单体的监测和控制集中在一个主控制器中，如果主控制器出现故障，可能会导致整个系统的故障，系统可靠性较低。

2.维护和升级困难

由于所有电池单体的监测和控制集中在一个主控制器中，所以维护和升级较为困难。一旦主控制器出现故障，需要停机进行整个系统的维护和升级。

03模块化BMS

模块化BMS是将电池单体分为若干模块，每个模块都具有独立的监测和控制系统，通过通信协议将信息传输至主控制器。

模块化BMS

模块化BMS的优点：

1.成本适中

模块化BMS需要安装若干个监测和控制模块，相对于分布式BMS和集中式BMS，成本适中。

2.可靠性高

由于每个模块都具有独立的监测和控制系统，所以系统的可靠性较高。即使某个模块发生故障，其他模块仍然能够正常工作，系统整体性能不会受到太大的影响。

3.灵活性强

模块化BMS的监测和控制模块分散在每个电池模块内部，因此系统更加灵活。可以根据实际需求增加或减少电池模块，而不必考虑系统整体的复杂性。

模块化BMS的缺点：

1.通信负载较大

模块化BMS需要通过通信协议将每个模块的信息传输至主控制器，通信负载相对较大。

2.维护和升级较为困难

由于模块化BMS需要安装若干个监测和控制模块，所以维护和升级较为困难。一旦某个模块出现故障，需要停机进行维护和更换，可能会影响整个系统的性能。

04什么的储能BMS

储能BMS是电池储能系统设计的重要组成部分。

BMS是Battery Management System的简称，储能BMS是指用于管理电池储能系统的子系统，包括电池充电、放电、温度、电压等参数监测、SOC（State of Charge）、SOH（State of Health）估算以及保护措施等。

储能BMS的主要目的是：首先监测电池状态，以便及时发现异常情况并采取相应措施；其次是对充放电过程进行控制，确保电池在安全范围内进行充放电，并尽可能地减少损伤和老化；同时，还需要进行电池均衡，即通过调整电池组中每个单体之间的电荷差异来维持电池性能的一致性；

此外，储能BMS还需要具备通信功能，以便与其他系统进行数据交互和远程控制等操作。

05储能BMS的主要功能

1.监测和控制电池的状态：储能BMS可以监测电池的电压、电流、温度、SOC和SOH等参数，以及其他有关电池的信息。在这个过程中，它使用传感器等工具来收集电池数据。

2.SOC（State of Charge）均衡：电池组使用期间，经常会出现电池SOC不平衡的情况，使得电池组的性能下降甚至导致电池故障。储能BMS可以通过电池均衡技术来解决这个问题，即通过控制电池之间的放电和充电，使所有电池单体的SOC保持一致。均衡时取决于电池的能量是耗散了还是在电池间转移了，又可以分为被动均衡和主动均衡两种模式。

3. 防止电池过度充电或过度放电：电池过度充电或过度放电是电池组件容易出现的问题，过多和过少的充放电都会使电池组元件受到损害。对电池进行过度放电和过度充电可能会导致电池组件容量减少，甚至使其无法使用。因此，储能BMS使用在电池充电时会对电池电压进行控制，保证电池的实时状态，同时在电池达到最大容量后停止充电。

4. 确保系统远程监测和报警：储能BMS可以通过无线网络等手段进行数据传输，将实时数据传送到监测端，同时可以根据系统的设定，定期发送故障检测和警报信息。储能BMS还支持灵活的报告和分析工具，可以生成电池及系统的历史数据和事件记录，以支持数据监视和故障诊断。

5. 提供多种保护功能：储能BMS可以提供多种保护功能，以防止电池短路、过流等问题的发生，并保证电池组件之间的安全通信。同时，它也可以检测并处理单元故障、单点失效等事故。

6. 控制电池的温度：电池的温度是影响电池性能和寿命的重要因素之一。储能BMS可以监测电池温度，并采取有效的措施来控制电池温度，防止温度过高或过低对电池造成损害。

总之，储能BMS可以对电池储能系统进行全面的监控和控制，确保它们的安全性、稳定性和性能，从而实现储能系统的最佳效果。此外，储能BMS还可以提高储能系统的使用寿命和可靠性，降低维护成本和操作风险，并提供更灵活、可靠的储能解决方案。因此，储能BMS在电池储能系统中发挥着至关重要的作用。

本文内容来源于：储能派，责任编辑：胡静，审核人：李峥

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