在科技的發(fā)展道路上，離不開能源的助力，特別是再科技飛速發(fā)展的今天，而地球上的能源有限，就需要科研人員不斷開發(fā)新能源，這就再當下最需要研發(fā)太陽能的使用。能源革命的終極目標是全世界100%的能源來自于光伏、風電、氫能燃料電池等可再生能源。主要有三種供給方式：一是集中式光伏、風電新能源+儲能的能源供給方式，二是大型的獨立儲能電站化學儲能、抽水蓄能等，三是以用戶側區(qū)域性微電網群(虛擬電廠)為架構的模式。

當新能源+儲能的度電成本低于傳統(tǒng)的化石能源時，微電網群和集中式新能源+儲能的這種模式將會爆發(fā)式增長。而作為能源革命的關鍵技術，微電網及微電網群控制EMS系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)BMS、PCS系統(tǒng)將是能源革命成功與否的關鍵。

關鍵技術1——項目頂層設計

大規(guī)模的儲能系統(tǒng)有著不同的應用場景和商業(yè)模式，有的儲能系統(tǒng)是單一的電網調峰，有的是調峰、調頻和調壓等多重應用場景的結合。根據不同的項目，大規(guī)模儲能系統(tǒng)功率的配置和電池的配置、選型也是完全不同的，這個系統(tǒng)目標函數要系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠，要有經濟性。

大功率儲能系統(tǒng)的頂層設計是非常重要的，涉及到儲能功率配置、儲能Pack成組和儲能容量配置等諸多因素。一個光伏電站平均的儲能時間是10分鐘還是20分鐘、還是50分鐘，這個電網是有要求的。比如現在青海要求光伏、風電有10%的儲能容量的配比，不同的地方配比是不一樣的。另外充放電電流大小、BMS均衡電流大小、調峰容量需求以及一次、二次調頻所需時間，這些約束條件和最后要達到的目標之間要確保整個流程設計是閉環(huán)的。

關鍵技術2——儲能系統(tǒng)集成

根據儲能系統(tǒng)的頂層規(guī)劃，儲能系統(tǒng)集成需要從最底端的電芯選型到電池模組、電池包和電池簇再到儲能系統(tǒng)的配置進行全方位的把控。包含了BMS分時均衡的電池個數、均衡電流大小、集裝箱內部熱管理系統(tǒng)、PCS工作模式、PCS底端控制邏輯及上層EMS控制策略的制定等。

原來的儲能電池是來自于汽車的動力電池，一個電動汽車的電芯數大約幾百個最多一千個，大功率儲能系統(tǒng)包含的電芯個數是以萬來計甚至以十萬來計，最大的問題就是它的不一致性。它是具備短板效應的，我管幾百個電芯還可以，同時讓幾萬、幾十萬個電芯要達到一致性是非常難的。

關鍵技術3——BMS均衡技術

大功率儲能系統(tǒng)單體容量大，所以在頂層設計時一定要從BMS開始。電芯剛出廠后，我可以對所有電芯進行一次性選擇盡量保持一致性。但是運行一段時間后，電化學電池對溫度的反應非常敏感，它的不一致性又增加了，差異性又出來了，那在這個過程中怎么控制，怎么把有一些性能變差的電芯怎么找出來，在運行過程的周期中進行均衡，讓它再恢復一致性。這個在整體的控制策略中要考慮到。

儲能系統(tǒng)的高效率低成本一個是系統(tǒng)集成的成本，另一個是運行中的成本。電芯成組后不一致性會倍增，BMS均衡控制難度加大。大容量的儲能系統(tǒng)需要電芯并聯進行容量擴充，BMS對并聯電芯的檢測手段難以準確判定問題電芯和問題Pack，一個電芯如果是40安培的話，需要并聯的組串就比較多，這個時候怎么檢測，運行一段時間后再怎么進行均衡，均衡的電流要配多大，其實這跟你的成本息息相關。

在電池運行過程中，由于各類因素的影響導致不同的Pack其衰減曲線不一致，從而擴大儲能系統(tǒng)內部的不一致性，怎么解決這個問題?BMS的硬件設計、在線均衡策略必須和Pack設計以及整個儲能系統(tǒng)功能參數緊密結合。BMS均衡能整體提升儲能系統(tǒng)的充、放電容量，降低系統(tǒng)的短板效應。

首先是電芯級的SOC估算精度。包括電芯電壓變化率小于BMS電壓采集精度時候的自我修正和SOC錯誤標定后的自我修正。

其次是電芯級的SOH估算精度。實時快速的確定每個電芯的SOH是對均衡策略一個重要指導，可對系統(tǒng)進行在線維護和電芯更換提供數據支撐。包括BMU內電芯均衡、跨BMU之間的電芯均衡、電池簇之間的均衡，為全面的電芯電壓、SOC、SOH電芯溫度制定出最優(yōu)的均衡策略。

現在我們國家的儲能系統(tǒng)、微電網系統(tǒng)最缺的就是對系統(tǒng)研究比較透徹的系統(tǒng)集成商，這是個系統(tǒng)工程，并不是我買個廠家替我做BMS就可以了，這塊需要我們大家共同努力。

關鍵技術4——PCS多級V/F并聯技術

傳統(tǒng)的PQ控制方式不足以體現儲能系統(tǒng)靈活、快速、穩(wěn)定的電源特性，傳統(tǒng)的V/F控制方式難以實現多機并聯，電壓源容量和支撐能力的擴充受限。

對于大規(guī)模儲能系統(tǒng)，PCS多級V/F并聯技術一直是業(yè)界急需攻克的難題。PCS多級V/F并聯技術可以大幅度降低系統(tǒng)造價，簡化系統(tǒng)設計，提高系統(tǒng)瞬時反應能力。

關鍵技術5——PCS無縫切換技術

PCS以V/F的形式并網運行，給電網提供一次調頻、調壓等電力輔助服務。在電網故障時，它無需進行PQ和VF的切換直接進入到孤網運行模式，為孤網提供電壓和頻率的設定值(reference)，從而確保重要負荷的不間斷供電。該項技術的使用可以使PCS系統(tǒng)替代傳統(tǒng)的UPS系統(tǒng)，同時可以提供傳統(tǒng)UPS系統(tǒng)不能實現的一次調頻、二次調頻和無功調節(jié)等電力輔助服務。

該項技術可以廣泛應用于數據中心和對電能質量要求高的客戶，同時對提高微電網供電可靠性有著重要作用。

關鍵技術6——智能化能量管理系統(tǒng)EMS

智能化EMS系統(tǒng)能夠對未來系統(tǒng)運行狀態(tài)進行預判，從而提前調整系統(tǒng)控制策略，使得系統(tǒng)不斷的自我優(yōu)化。必須遵循以下三點：

1. 以確保系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運行為第一原則;

2. 充分利用不同電源的特性，精控儲能，充分實現經濟性;

3. 不斷持續(xù)優(yōu)化控制策略，形成自學習型系統(tǒng)。

我們已經在運行的一個電站，EMS能夠根據電池BMS的采集數據、光伏發(fā)電實際和預測數據以及電網調度指令，通過人工智能算法在線對儲能系統(tǒng)進行充放電修正。在數據每天都不一樣的情況下，可以實現對PCS的工作模式進行自由切換。如果在調頻階段就切換成V/F模式，如果在一般階段就用PQ源模式，所有的工作狀況是根據現場的實際情況在不停切換的，從而確保電池在各種工況下循環(huán)壽命最大化。

關鍵技術7——“新能源+儲能”的協調控制

通過不同的EMS控制策略，“新能源+儲能”可以參與電網調頻、調峰并能夠提前24小時對新能源發(fā)電出力進行預測，預測精度能夠達到85%以上，高于火電等常規(guī)機組的調節(jié)性能。這個技術的實現使得光伏、風電配置儲能系統(tǒng)后將轉變?yōu)橐粋€可控能源，隨著新能源和儲能系統(tǒng)度電成本的不斷降低，新能源將全面替代化石能源最終實現能源革命，而且這個是可以遠程操控的。

關鍵技術8——微電網及微電網集群控制

未來的發(fā)展趨勢是以微電網為單元，微電網集群為區(qū)域的供電方式，大電網將逐步退至后備電源的地位。由此衍生出的虛擬電廠、云端大數據調度平臺以及各種人工智能算法，大數據挖掘技術將成為微電網及微電網集群EMS的一個發(fā)展趨向。

關鍵技術9——區(qū)域能源管理平臺(區(qū)域自治)

分布式發(fā)電與大電網的關系，從單方面依賴轉變?yōu)楹献骰ペA。區(qū)域能源管理平臺可實現對多個微電網的運行控制，建立多微電網間的競價機制。將來通過云計算，我們把這些分散化的分布式電源，不管是光伏、風電還是儲能電站也好，統(tǒng)一把它們調度起來，這是我們研究的一個方向。未來會把供暖、供冷和供電等多樣能源的轉換，通過各種儲能技術(儲電、儲熱和儲冷)，利用能源最優(yōu)調配進行EMS來實現。

北控團隊在這方面已經做好充足的技術儲備，并計劃在相關項目上進行實施。相信再過幾年到幾十年，當人類利用太陽能的技術很成熟的時候，這樣就有了無窮盡的能源供給社會的使用，再當下就需要研究者更加努力研究新技術。