随着风能、光伏等可再生能源发电产业的快速发展，电网干扰、污染及随机性引起的弃光、弃风问题日趋严重。自2011年起，通过对磷酸铁锂电池为基础的化学储能系统的潜心开发、测试与运用，已攻克并不断攻克着储能系统中一个又一个应用难题。

　　降低成本，实现大规模应用

　　在锂离子电池成本结构中，材料成本占比接近75%，而包括劳动力成本、制造成本、其他成本在内总共占比25%出头。根据成本分布情况，中天科技集团(以下简称中天)针对性地采取了相应的降本措施：

　　中天储能采用全自动化设备。这是为降低制造成本及劳动力成本所采用的措施，与纯手工制作对比，生产效率增加50%以上，制造成本下降了7%以上，使劳动力成本下降了2%左右。自动化设备的应用，使磷酸铁锂电池整体成本下降了10%左右。

　　其它材料的标准化及工艺的不断优化。除正、负极材料及隔膜等主要材料外的其它电池材料和PACK用材料，中天都尽可能采用标准化材料，使电池及电池组批量制作时，成本能有较大幅度的下降，且在工艺上不断优化。在2015年，中天在材料标准化及工艺优化上使整体成本下降了约12%左右。

　　通过对主要原材料的改良使主材成本下降。中天通过配方改良及工艺改进，不断提高主材利用率，主材的成本上也有较大的降低。尽管2015年以来主材的价格不断上涨，但中天主材的成本占比没上升，且略有下降。

　　一致性好及使用寿命长，让储能系统在实际使用过程中的成本下降起着关键作用。因为中天采用全自化设备，所以在一致性及配组上得到了保证，加上中天全极耳等独创工艺使储能系统寿命达到5000次以上，大大降低了实际运营成本。

　　关键技术，系统具有更大优势

　　除了上述一些针对性降本措施，中天还就如何降低质量成本、售后成本，针对性形成相应的体系。综合所有成本的降低，中天使磷酸铁锂储能系统有更大的优势，为储能系统得到更广泛应用打下良好的基础。

　　储能系统调度算法是能否发挥储能系统最佳作用的关键。一般电池储能系统主要由储能电池组、变流器、控制装置和变压器组成。图2是储能系统的电路拓扑图。

　　以电池储能系统的削峰填谷功能为例来说明控制算法，第一是预测出的日负荷曲线，优化出24h的最优充放电策略，即每个时刻电池是否充放电，充放电的功率大小为多少。第二是实时控制，根据日前优化给出的充放电策略，以及当前的负荷值、电池状态等数据，计算出充放电功率指令并下发给每组电池。

　　较简单的削峰填谷方法是基于恒功率充放电方式，指在充放电阶段电池储能电站以恒定的功率进行充放电。恒功率充放电方式实现的一般步骤是：根据电池组的容量S和设定的充放电功率P，计算出总充电时间和总放电时间T=S/P。然后在负荷曲线中找到负荷最小点及负荷最大点，确定好充电及放电时间T。

　　如果需要根据实际情况灵活制定储能电站的运行策略，且做到合理精确，就需要采用基于功率差充放电方式的削峰填谷方法。功率差充放电方式就是根据已有的负荷预测曲线，考虑到电池组容量和充放电功率的限制，首先把进行削峰填谷的充放电功率上下限值定下来，然后与预测负荷功率曲线进行比较，在此基础上各时间段内的充放电功率就能被确定。

　　上述只是以削峰填谷需要合理的算法作为说明。除此之外，储能系统所要考虑的控制策略还有很多：

　　(1)间隙性可再生能源与储能系统的互补控制策略;(2)孤岛型储能系统控制策略;(3)区域载荷预测神经网络算法……

　　一系列能源与能源、能源与负载间的控制算法策略，是确保储能系统稳定可靠工作，且减少弃风弃光的前提。中天储能在这一方面设计了针对性的算法来应对不同应用条件下的储能系统。

　　单体电池的选择与串并联的选择，决定了储能系统可靠性及寿命。在电池储能电站系统中，储能电池由多个电池经串联成电池组后接入直流母线，然后直流母线经DC/AC逆变器接入变压器，连接到交流母线进入电网。一般DC/AC逆变器输入直流电压都在DC500V以上，用磷酸铁锂电池作为储能电池时，串数为200串左右。MW级储能系统所需的储能电量可能达到1000Ah以上。目前磷酸铁锂单体电池以几十Ah为主，所以要获得较高的容量的储能电池组时，在需多个电池组进行串联的同时，还需采取并联的方式来提高容量。

　　电池模块组在串并联过程中，由于串联的电池同时经过充电或放电，所以串联过程中电池的一致性非常重要。而在并联使用时，在充放电过程中功率变化、起停及其它保护机制起作用时，就会出现相互并联模组间的互充等影响。所以中天储能系统电池考虑的点有：

　　(1)单体电池是否能满足工作过程的性能要求;(2)电池模组、整个电池组间一致性要求如何实现;(3)单体电池及电池模组是否能满足充放电过程中功率变化、起停及其它保护机制起作用时，抑制住并联单体、模块相互之间的影响;(4)当电池随使用时间的推移，内部机理发生变化，是否能满足上述过程性能要求;(5)采用先串后并还是先并后串，先并多少、再串多少、最后并多少……

　　拿先串后并和先并后串来说，就有很大的不同。根据图3可以看出，先串后并安全性、可靠性更好;而容量更小、自放电更大，对BMS要求更高。如果采用先并后串则反之。

　　电池管理系统(BMS)对单体电池间均衡应如何解决。上述提到电池的一致性非常关键，但由于单体电池间总会存在差异，而且随着使用时间的推移，差异会变大。作为电池组的一重要部分电池管理系(BMS)应如何对单体电池间进行均衡，就成为了确保储能系统寿命更长的一项指标。

　　中天储能长期以来的研究表明，电池的一致性由诸多参数一致性来决定;在不同工作电流下所呈现的一致性是不一样的;材料、工艺差别所引起的一致性差别很大;不同时间、不同使用经历的电池有着本质的区别。

　　结合上述各个研究结论，有针对性地对BMS均衡功能做针对性一一设计，避免了由于这一系统的差异带来的不均衡，而不是简单的被动均衡，或主动均衡。因为目前所谓的被动或主动均衡都仅是基于监测电压来实现，从源头上就存在着偏差。当然中天所设计BMS的均衡部分硬件、算法等都需要结合储能系统的实际工作要求、使用及环境要求来进行适当调整。

　　锂离子电池及BMS系统与PCS的匹配性问题。储能变流器(PCS)作为电能执行系统，负责对各种能量转换，并对电池系统进行充电。所以在使用过程中怎样与电池系统进行更好的匹配，也是让储能系统工作安全、稳定可靠的关键所在。通常PCS工种模式有：

　　1)功率模式：以设定的有功、无功输出功率值为参考;2)调频模式：设定频率，根据频率设定值吸收或发出有功功率以调节系统频率;3)调压模式：设定参考电压，根据电压设定值注入容性或感性无功(低电压穿越、STATCOM);

　　孤岛模式：脱离大电网，自行组网运行，调频调压，同步并网。在各种不同模式下，电池及BMS都是处于不同工况，且可能出现不同的起充、起放、静止、均衡、脉冲交换等特殊情况。因此，如何在BMS中控制好电压电流使其平抑过渡，如何平衡PCS充放，如何利用BMS与PCS间通信及控制策略，如何将BMS与PCS各自保护机制做到划分准确、干净实施等，都必须充分考虑。中天正着手建立各种大数据库，进行不断分析与总结，使锂离子电池及BMS与PCS做更有效的匹配。

　　在对储能系统不断研发与实践过程中，中天除了对上述一些实际问题设计出了相应解决方案，还进一步对其它的远程监控、云管理系统、大数据收集分析及储能电池回收等做了实际的开发与应用。这在以后的电站储能、家庭储能、通信储能及其它不同的储能系统中，不断得到应用与提升。