储能系统解决方案现状及趋势

2021年7月，国家发改委、国家能源局联合发布的《关于加快新型储能发展的指导意见》明确规定，新型储能从商业化初期向规模化发展的转变，到2025年累计装机规模超过3000万千瓦。2021年9月，国家能源局发布了《新型储能项目管理规范(暂行)》

一、储能是什么？

首先了解储能的基本概念。储能是指通过介质或设备储存能量并在必要时释放能量的过程。一般来说，储能主要是指电能的储存。事实上，储能本身并不是一项新技术，但从工业角度来看，它正处于起步和发展阶段。储能技术是未来能源系统灵活、包容、平衡的关键节点。

编辑

添加图片注释不得超过 140 字（可选）

从应用上看，储能是电力系统中的关键一环，可以应用在“发、输、配、用”任意一个环节。电力即发即用，不能直接存放，配储能平滑电力波动，减少资源浪费。根据应用场景，可分为用户侧(自发自用、峰谷价差套利)、发电侧(可再生能源并网、减少弃光弃风)、电网侧(电力调峰调频)、输配侧和辅助服务(5)G多种用途，如基站备用电源)。

编辑切换到中间

添加图片注释不得超过 140 字（可选）

二、储能意义

• 通过储能系统的能量存储和缓冲，保证系统的稳定性，使系统在负载快速波动的情况下仍能运行在稳定的输出水平。

• 储能系统用于备用，在清洁能源发电不能正常运行的情况下，储能系统可以起到备用和过渡的作用。

• 为了提高电力质量和可靠性，储能系统还可以防止负载上的电压峰值、电压下降和外部干扰引起的电网波动。足够的储能系统可以保证电力输出的质量和可靠性。

储能在电力系统中的应用可以弥补电力系统中缺乏的储放功能，是保证清洁能源大规模发展和电网安全经济运行的关键。储能在改变电能生产、运输和使用同步完成的规模时，使实时平衡的刚性电力系统更加灵活，特别是在抑制大规模清洁能源接入电网带来的波动性方面。

为什么储能这么热？

储能本身不是一项新技术，但储能的概念似乎在一夜之间流行起来？小编认为其根源在于环保。

2020年9月，中国承诺在2030年实现碳达峰，在2060年实现碳中和，而西方国家在2050年前实现碳中和减排。现在各国都就碳排放达成了共识，并制定了非常严格的标准。未来，一个产品能否繁荣的首要任务不是它是否容易使用，而是它是否环保。

编辑切换到中间

添加图片注释不得超过 140 字（可选）

在降碳目标下，电力作为能源转型的中心环节和碳减排的关键领域，对实现碳达峰和碳中和具有全球意义。作为一个大型碳排放家庭，火电厂将在转型要求下迎来重大变化。虽然中国与火力发电是不可分割的，但在中国碳达峰碳中和目标的约束下，停止和减少火电无疑是一个需要关注的环节。未来、水电、风电、光伏、生物质发电即核电、水电、风电、光伏和生物质发电。

编辑切换到中间

添加图片注释不得超过 140 字（可选）

根据清洁能源发电的优势，风能和太阳能是取之不尽的资源。因此，风电和光伏没有燃料成本的限制，已成为清洁能源电力中增长最快的行业。从装机规模来看，风电和光伏是最有潜力取代煤电的电力。但由于风电和光伏发电不稳定，并网消耗问题仍然有限，这也导致其商业化步伐下降。

编辑切换到中间

添加图片注释不得超过 140 字（可选）

简而言之，风能和光伏发电有一个关键弱点——输出不稳定，不能随时使用。风能和光伏发电都意味着靠天吃饭，于是储能应运而生。储能的出现将解决发电侧的这些缺点。储能可以调解风能和光伏发电的随机性、波动性和间接性，实现风、光、储能的互补贡献，提高新能源发电的可预测性、可控性和可调度性，实现或接近传统电源，解决新能源安全稳定运行和有效消耗的问题。

储能技术可以说是新能源产业革命的核心，储能市场也迎来了爆炸性增长，这必将导致新能源市场的激烈竞争。

四、储能主流方式

储能技术可分为机械储能、电气储能、电化学储能、热储能和化学储能。机械储能的应用形式包括抽水储能、压缩空气储能和飞轮储能。

编辑切换到中间

添加图片注释不得超过 140 字（可选）

小编将带您了解市场上主流的储能方式：机械储能和电化学储能。

机械类储能

物理储能作为最成熟、最商业化的储能方式，主要包括抽水储能、压缩空气储能等。根据中关村储能产业技术联盟（CNESA）数据统计，截止2020年底全球储能装机规模中，抽水蓄能占比达到90.占绝对主导地位的3%。

电化学储能

作为近年来增长最快的储能方式，电化学储能的增长速度是2018年的3.7%迅速上升到2020年的7%.5%由于储能技术的快速进步，单位成本逐渐降低，商业应用条件良好。主要包括锂离子电池储能、铅电池储能和液流电池储能。由于电化学储能需要考虑寿命、安全性和经济成本，锂离子电池储能具有能量密度高、商业应用广泛、单位成本下降、技术成熟等优点，锂离子电池储能已成为全球电化学储能的主导地位。数据显示，截至2020年底，锂离子电池占化学储能装机量的92%，钠硫电池和铅电池分别占3%.6%、3.5%。目前锂离子储能主要采用磷酸铁锂电池技术

储能市场巨大。随着技术的进步，储能模式也将发生缓慢的变化。未来，具有代表性的储能技术包括超导储能和超电容器储能

五、电化学储能产业链

作为目前技术进步最快的电化学储能，跟随小编了解其产业链。

编辑切换到中间

添加图片注释不得超过 140 字（可选）

电化学储能系统主要由电池组和电池管理系统组成（BMS）、能量管理系统（EMS）、储能变流器（PCS）以及其他电气设备。

电池组

作为电化学储能系统的主要组成部分，电池组的成本约占电化学储能的50%。主要电池组制造商包括宁德时代、比亚迪LG化学、三星SDI、派能科技、亿纬锂能、国轩高科技等。

储能变流器

储能变流器是控制储能电池组充放电过程和电流的交流直流变换。主要制造商包括：阳光电源、固德威、金科技、科华恒盛、盛宏电器SMA、SolarEdge等

储能系统

储能系统的主要功能是数据采集、网络监控和能量调度。主要制造商包括：阳光电源、海博思创、沃太能源、科陆电子、特斯拉、Sonnen等

六、储能系统解决方案的现状及趋势

在一个完整的储能系统中，储能监控系统是核心设备。储能监控系统不是孤立存在的，不仅要监控储能或电池的相关信息，还要监控整个监控系统。

以广泛应用于国内的电池储能为例。储能监控系统可用于储能电站PCS（变流器）、储能电池等配套辅助设备（传感器）进行全面监控，实时收集运行状态和参数，通过网络和调度层通信收发储能系统的实时远程监控和调度指令。同时，储能监控系统还可以收集储能电站的水浸、烟雾、门禁、温度等环境数据，无需单独配备动态环监控系统。

早期储能监控系统硬件多采用X随着嵌入式技术的不断发展，86架构有很多型号ARM可替代微处理器X86架构满足储能监控系统的硬件需求。

今年7月23日，国家发改委、国家能源局发布《关于加快新型储能发展的指导意见》，提出到2025年，实现新型储能从商业化初期向规模化发展的转变，较低的成本优势是未来装机数量炸式增长的储能行业非常有利的因素。

七、ARM储能监控系统的应用

小编以飞凌嵌入式提供ARM说明架构核心板，ARM储能监控系统如何应用？

先贴一张储能监控系统框架图。通过这张图，我们可以清楚地理解它ARM储能监控系统中核心板的定位。

编辑切换到中间

添加图片注释不得超过 140 字（可）

飞凌嵌入式FETMX8MP-C核心板可以实现以下储能监控系统功能：

2路千兆网络：1路用于连接调度主机，1路与局域网其它设备通信；

2路CANFD：1路采集电池堆数据，1路采集PCS数据。CANFD数据传输速率高达8Mbps；

支持8路UART：用来连接各种传感器和配套辅助设备。（4路原生UART，4路通过USB扩展）

显示接口丰富：支持HDMI、LVDS、MIPI等多种显示接口，可用于本地显示；

支持4G/5G：可进行无线通讯；

超长供货周期：核心板供货周期可达10年以上，为产品的市场生命周期保驾护航。

八、为什么储能系统ARM解决方案增多

储能柜部署在全球各个地区，尤其是一些偏远地区环境比较恶劣，储能柜的数据量巨大，且对采集时间有较高要求，当设备出现故障时运维成本非常昂贵。如何保证储能柜的控制系统能够稳定运行，保障系统故障后自动恢复，如何实时掌握设备工作状态和信息也就成为了用户关注的问题。

从用户需求角度看相较于X86架构的主板，ARM主板解决方案也是一个不错的选择。

性能：ARM主板的性能已经越来越接近X86主板，甚至在某些方面超过了它。从视频多媒体、数据通信等几个方面，和X86有些类似。

数据安全及硬件结构的稳定性：ARM主板都采用高度集成方式，数据一般都放在Flash内部，采用二进制格式，外部无法直接拷贝内部数据。目前ARM主板的系统一般为Linux、Android系统或者其他非WINDOWS系统，不会受病毒感染，客户无须担心病毒感染而导致数据泄漏或文件破坏，尤其是一些对于数据安全性要求很高的场所，ARM主板非常适合。

工作时间：ARM主板功耗极低，仅有几W，主板温度一般是常温，可以一直开机工作，无须人员去维护，而且在掉电情况下，只要来电，那么就会自动启动，无须人员去开机或者关机，而X86主板CPU的高主频所产生较高的热量，容易磨损，寿命有限，需要人员维护，而且不能长期工作，否则会让主板寿命大大降低。

环境：ARM主板一般都是工业级宽温，而X86主板对环境温度适应范围相对要小。

灵活性：ARM主板可以根据用户的需要来进行灵活配置，比如logo，内存大小，系统驱动程序裁减，周围芯片的裁减，系统软件的加载等等，无论软硬件都是非常灵活这样也会大大降低客户的成本和系统整体的维护成本和性能，而X86却无法做到这一点

价格：ARM主板目前价格都非常低，而且ARM主板已经包含了内存和存储介质，无须外部购买配件，因此整体系统成本比X86价格要低很多。

综合来看，ARM架构产品，在储能系统中应用是非常合适的，也难怪有越来越多的公司选择ARM产品设计储能系统。

原文链接：储能技术解析-储能系统解决方案现状及趋势 - 飞凌嵌入式行业资讯 - 保定飞凌嵌入式技术有限公司