夏天到了,这酷热的气候又把电车职业推上风口浪尖。无他,由于严厉环境下,电池自燃危险变高了。
曾经我家老小区近邻楼就有人由于在自私拉接线板给电瓶车充电,结果过充自燃了,幸亏发现及时没有变成大祸。
电池自燃原因有许多,根本便是内部短路,外部短路,或许由于外力导致结构损坏引起焚烧,乃至爆破。
短路这个也很简略,过度充放引起电流剧烈改变,电流过大的时分温度急剧升高,俗称热失控,不论是磷酸铁锂仍是三元,当电池包由于高温胀大决裂后生动碱金属锂与氧一触摸就直接完蛋,这种根本道理咱们都懂。
所以要防止电池自燃,就得在电池办理体系BMS这个上面下功夫,在发生电压,电流异常情况的时分体系会及时断电,防止悲惨剧的发生。
早在2017年,国标《电化学储能电站用锂离子电池办理体系技能规范》(GB/T 34131-2017)已完结修订,2023版国标《电力储能用电池办理体系》(GB/T 34131-2023)在本年3月17日已正式发布,将于本年10月1日正式施行。
2023年3月17日《电力储能用电池办理体系》的“新国标”正式发布,新国标比较旧国标在技能要求上愈加严厉,将于本年10月1日起全面施行。一起,欧洲议会通过了一项关于《新电池法》的协议,包含我国电池企业在内的电池制作商若要在欧洲商场出售电池,将遭到更严厉的环境和尽职查询要求,旨在完善和全面革新电池和废电池办理。
BMS,也便是电池办理体系,它是完成储能电池“可视化”和“可控化”的中心设备,具有对储能电池进行数据搜集、保护报警、操控、状况预算等功用,然后完成储能体系的安全高效运转。
新国标规矩了BMS作业环境、技能要求、实验方法、查验规矩等内容,内容改变较大,内在更为丰厚,将对BMS设备制作、工程设计、查验检测、运转保护带来严峻革新。
首先是数据搜集,由于BMS依据电流、电压和温度等根底数据完成保护、操控、状况预算及均衡等功用,因而,下降采样差错并设置合理的采样周期是重中之重。
相关于旧国标,新国标对电流、电压、温度的搜集差错和采样周期进行了“精细化”和“科学化”的规矩。
新国标依据采样传感器的技能水平、数据传输办理及归纳本钱等要素,针对电压、电流和温度的不同区间提出“差异化”采样差错的要求。关于采样周期,不论是电压、电压和温度的搜集频次均大幅进步,进步储能电池的操控颗粒度,满意储能体系的快速保护动作,但一起也对BMS和EMS体系的数据处理和存储才能提出更高的要求。
说人话,BMS体系里,采样传感器芯片要求大幅进步!这差错精度和采样频率的要求摆在这儿,高技能门槛直接筛选了一批小公司。
也便是说今后在这个职业不论你要做国内生意仍是欧盟生意,都得按新国标来,特别是BMS体系里的对芯片的要求大大进步。
BMS电池办理体系里要具有许多功用,如监测、核算、操控、均衡,为满意这些功用,体系里就要集成多个功用芯片,包含采样芯片、电量计、保护芯片、充电办理芯片、均衡芯片与认证芯片,并且这些芯片需求相互之间能够通讯。
其间采样芯片首要担任监控电压电流,搜集电池实时数据,电量计首要担任处理与核算数据,而保护芯片、充电办理芯片等将依据处理结果施行对电池的相关操控如充、放电周期调整、电路断开与康复等。
显着新国标施行后,关于采样芯片提出很高的要求,究竟精度,频率被大大进步了,而这便是AFE芯片的要干的活。
AFE叫模仿前端芯片,是传感器电路的根本体系构建块,其意图是处理信号源给出的模仿信号,对其进行数字化及剖析处理。
AFE模仿前端首要功用有信号扩展、滤波、接纳ADC、频率改换、邻频处理、电平调整与操控等。曾经AFE模仿前端在通讯、轿车、医疗、智能仪表、消费电子等范畴运用广泛,近年来,跟着下流工业晋级特别是电池职业的迸发,模仿前端商场逐步在BMS范畴向着小型化、高集成化、多通道方向晋级。
AFE首要担任监测与搜集各个电芯状况,支撑BMS的核算。AFE干流参数为监测通道数量,即能够监测的串联电芯数量。一个电池包一般由多个电芯串、并联组成,其间总电压与单体电芯电压决议了串联的电芯数量(而并联的电芯首要是为了在电压不变的情况下扩展电池容量),AFE需求在每一个串联节点监测电芯电压等参数,并且新国标提升了对电池采样精度,差错和频率的要求,高端AFE必定更吃香。
以此前400V轿车渠道为例,400V体系电动轿车电池电压一般在 360V 左右,为到达相应电压等级, 需求约120只电芯串联。如此许多的电芯串联,对电芯之间的电量一致性提出了更高要求,因而需求选用电池监测芯片对每一个电芯进行电压、电流检测。假定120只电芯串联(电芯并联的数量取决于电池容量),选用常见的 12- 16S AFE 芯片,则需求约 8-10 只 AFE 芯片。
依据电路原理,功率P=电压U×电流I,在相同功率下,电压越大,电流越小,相应地电流在传导进程中发生的热损耗也越小。因而,现在干流车企均布局高压渠道。电压升高而电流减小,在高频情况下传统的IGBT器材在功耗上不再具有优势,SiC MOSFET器材也因而成为了高压渠道的干流。
而常见的SiC MOSFET器材击穿电压一般为1200V,考虑安全余量,800V成为了车企高压渠道电压的干流挑选,AFE芯片的需求与电压根本成正比,因而渠道电压从400V升高到 800V 将带动 AFE 需求翻倍生长。
我在4年前的文章里预言过,我国能源自主的终极计划是新能源(光伏/风电)+特高压+储能。
由于光伏和风电是不稳定的电,直接上网会对整个电网形成严峻冲击,严峻会使得电网溃散,因而需求储能体系来陡峭出力,俗称调峰和调频。
调峰便是白日多余电的存起来晚上用,特别是光伏它晚上是不发电的,所以依照国家要求光伏储能有必要配2-4小时的储能,调频是合作电网负载平抑短期内动摇。
因而调峰储能体系多见于发电侧和用户侧,用户侧储能便是赚的是峰谷电差价,晚上廉价的电存起来第二天白日用。
现在电网平衡作业实践上是由火电厂来干,这等于变相增加了火电厂的本钱,这让火电厂苦不堪言,凭什么他人的锅要我来背?
储能计划有许多,比方抽水蓄能,化学能储能,熔盐储能,压缩空气,飞轮储能,氢能储能等等。
抽水蓄能作用最好,可是受地势影响太大,总不见得在西北戈壁滩风电周围搞个水库吧,并且投入资金体量太大,光伏风电企业是真没方法自己搞这个。
熔盐储能是本来光热发电的延伸,原理是白日把二元盐类(钠硝酸盐+硝酸钾)加热,等晚上渐渐烧水用空气涡轮发电机发电渐渐开释电力,优点是契合西北光大光伏风电实践环境,出资不大,有必定的效益,缺陷是功率太低,整个进程是充裕电能加热二元盐——二元盐开释热量烧水——高温高压水蒸气带动发电机发电,这进程中太多能量被糟蹋了。
氢能储能和熔盐的逻辑相似,只不是换成了电解水制氢,假如氢不是直接用的话,再氢能发电相同有功率太低,太糟蹋的问题。
飞轮储能不同于前面三种,原理也很简略,在一个真空环境下带动,先用电动机带动一个大铁陀高速旋转,要用电的时分,开关一切换,变成大铁陀带动发电机发电,转化进程十分快,并且短期内电机出力惊人,算是动能储能的一种,归于把安倍规律和法拉第规律玩的起飞的计划。
飞轮优点十分显着,出资不大,设备简略,功率高,运用寿数极长,保护本钱也十分低,瞬间功率迸发极强,具有单次放电本钱极低,运用周期长,瞬间功率强的特色,缺陷是无法长时刻储能,并且能储能的电量也比较有限。
因而飞轮多布置在电网侧,运用它的瞬发性给电网调频,瞬间高出力平抑电网的尖峰和尖谷,现在有不少火电厂用这个计划,搞一套飞轮设备来把背在身上的锅抬一抬,究竟用飞轮调理出力,要比火电机组简略有用还低本钱。
对了,咱们航母上的电弹计划,也是飞轮储能计划的实践运用的一种,运用飞轮的瞬间高出力合作先进的电控体系(马明伟院士的创作),把几十吨的战斗机弹出去,并且方便快捷安全还本钱低,和灯塔国的蒸气弹射一比,妥妥的降维冲击,灯塔国的航母战斗机出动频频了,蒸气弹射弹多了会导致航母本身动力下降。
敲黑板,国家规矩锂电池储能只能是磷酸铁锂,禁绝用三元,谁再跟我提三元储能,我40米大刀坚决果断砍下去。
锂电池优点不多说了,工业规划大,放电功率高,并且储能时刻可长可短,也能瞬间放电,缺陷是电池贵。现在还好,上一年的锂电价格真的是吓死个人,并且电池都有循环寿数磷酸铁锂的寿数多在几千次,并且不同于轿车的是,储能侧的屡次充放电比轿车频频多,估量用不了三年电池就废了,要换又是本钱,要廉价也能够找梯次电池,可是现在能找到的梯次电池仍是太少,等今后轿车电池会集作废或许还能再试试。
对了这儿插几句,网上奇葩太多,什么电动轿车电池作废污染环境,素不知现在车企都玩“怎样榨干电动车全生命周期的价值”。
有车企现已开宣告这样的套路,你买一辆新轿车开几年想换车,原车厂保底回购,然后拿去当网约车,再开几年,开到网约车都撑不下去,轿车拆解,能用的全收回,电池拿去当储能梯度电池,等储能的运用价值被榨干了,再把电池拆解,锂电池的什么隔阂,正负极之类的90%的都能收回,然后送到电池厂,再做成新电池卖。
榨的干洁净净,真的是比我口袋都洁净,至少我国市值最高街——滨江物联网街那家便是这么干的,敬服敬服。
现在还有人提出用钠电池做储能,尽管钠点的循环次数比铁锂更少,可是只需满意廉价不失为一种可行的计划。
现在钠电本钱还有点高,(普鲁士蓝白技能道路根本死不必看了,层状金属氧化物道路还能看看),可是究竟是钠这东西实在太丰厚了,大规划开发后本钱也能做到满意低,今后本钱必定会低到令人发指的状况,商业环境下抛开本钱谈功能便是耍流氓,寿数到就换呗,你用餐巾纸的时分你会想抽一张仍是两张的本钱吗?
既然是电池,那么不必多说,BMS芯片你一颗都别想少,并且新国标下,你就有必要用更高端的AFE芯片来满意国家标准,要求摆着呢。
第三是一些消费范畴的长尾商场,这块AFE获益,可是远不如前2点的故事好听。
特别是第二的储能商场显着故事更大更好,储能商场未来都现已他喵的拍到万亿级商场空间了。AFE作为电化学储能的必备芯片,理应一向有比较高速的增加,空间巨大,此外储能职业的芯片导入难度远远小于车规芯片,车规芯片要求实在是太反常,蛋糕就那摆着,有本事就去抢一块。
以下这几段是我抄的,我真的不知道应该怎样算,问了许多搞模仿的大佬都说看好,可是他们自己也说不清楚。
依据WSTS数据,2022年全球BMIC商场规划约为114.7亿美元。获益于下流各运用商场快速开展,BMIC商场规划有望持续增加,其间2022年全球新能源轿车及储能范畴的BMS AFE商场总规划达81亿元,2027年有望达320亿元,2022E-2027E CAGR有望达31.6%。
依据新思界工业研讨中心发布的《2022-2026年我国模仿前端(AFE)职业商场行情监测及未来开展前景研讨报告》显现,AFE全球模仿前端商场坚持较快增速增加,2021年,全球模仿前端商场规划到达6.5亿美元,2017-2021年均复合增加率约为16.3%。模仿前端商场开展势头微弱,估量2027年,全球模仿前端商场将进一步增加至25.6亿美元。
关于400V体系新能源车,假定需求8颗AFE芯片和1颗阻隔通讯芯片。关于800V 体系新能源车,假定需求16颗AFE芯片和1颗阻隔通讯芯片。22/23/24/25/26 年全球新能源车销量分别为 1200/1500/1900/2240/2500万辆。监测芯片单价约 5 美元,通讯芯片单价约 0.5 美元。
2021年全球储能 BMIC 商场规划约0.45 亿美元,估量到2026年储能 BMIC 商场规划将到达 6.91 亿美元,2021-2026 年 CAGR=72.34%。此处假定 2026 年全球储能池装机规划到达450GWh, 但从储能电池端产能规划来看,全球储能BMIC商场的潜在规划或许更大。依据高工锂电数据,2022Q1 国内宣告扩产的储能电池项目总规划即到达 166GWh,未来储能商场 BMIC 需求量有望超出测算的规模,具有潜在的弹性空间。
因而依据几家猜测组织给的猜测数据结合实践情况,AFE到2027年左右合理的商场规划应该是一个150-300亿元之间的空间。再考虑到我国是全世界最大的动力电池,电动轿车,新能源,储能工业链的龙头位置,我估量60%-70%的AFE都会被我国运用,因而关于我国的模仿IC公司而言,至少是一个百亿等级的宽广空间。
在现在低迷环境下,也算是一个细分高增速的商场。当然具体情况,咱们直接去调研。有对这个职业的有深入研讨的大佬,也能够留言讨论。