《GB 大容量電池儲能站電池管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》

ICS

中中華華人人民共和和國國國國家家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)

GB/TXXXXX—2012

大容量電池儲能站電池管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

Technicalstandardforbatterymanagementsystemoflarge-capacitybatteryenergy

storagesystem

（初稿）

2012-XX-XX發(fā)布2012-XX-XX實(shí)施

GB/T*****—****

II

GB/T*****—****

大容量電池儲能站電池管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

1.范圍

本規(guī)范規(guī)定了功率不小于500kW且容量不小于500kWh的大容量電池儲能站電池管理系統(tǒng)（以下簡

稱BMS）的使用條件、功能要求、檢驗和試驗項目等。

本規(guī)范適用于大容量電池儲能站建設(shè)與改造工程的電池管理系統(tǒng)的選型、配置與檢驗。其他功率、

容量的儲能系統(tǒng)可參照本標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

2.規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T2900.11電工術(shù)語原電池和電池

GB19596電動汽車術(shù)語

IECTR62060-2001二次電池和電池組.監(jiān)測酸性鉛電池用戶指南

GB/T16935.1-2008低壓系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的絕緣配合第1部分：原理、要求和試驗

GB8897.4-2008原電池第4部分：鋰電池的安全要求

GB2900.11-88蓄電池名詞術(shù)語

GB/T17626.2電磁兼容試驗和測量技術(shù)靜電放電抗擾度試驗

GB/T17626.4電磁兼容試驗和測量技術(shù)電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗

GB/T17626.5電磁兼容試驗和測量技術(shù)浪涌（沖擊）抗擾度試驗

GB/T17626.8電磁兼容試驗和測量技術(shù)工頻磁場抗擾度試驗

GB/T17626.12電磁兼容試驗和測量技術(shù)振蕩波抗擾度試驗

GB4208外殼防護(hù)等級（IP代碼）

3.術(shù)語及定義

3.1電池儲能站BatteryEnergyStorageStation，BESS

電池儲能站是指以電池為能量載體，通過能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)進(jìn)行充放電，并可與電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多種形式

的有功和無功能量交換的儲能電站。

3.2能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PowerConversionSystem，PCS

能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電池與交流電網(wǎng)之間雙向能量轉(zhuǎn)換的裝置，其核心部分是由電力電子器件組成

的換流器。

3.3單體蓄電池Cell

由電極和電解質(zhì)組成，構(gòu)成蓄電池組的最小單元，能將所獲得的電能以化學(xué)能的形式貯存并將化學(xué)

3

GB/T*****—****

能轉(zhuǎn)為電能的一種電化學(xué)裝置。

3.4蓄電池模塊BatteryModule，BM

用電氣方式連接起來的用作能源的兩個或者多個單體蓄電池。

3.5電池簇BatteryCluster，BC

由電路相聯(lián)的若干個蓄電池模塊和電路設(shè)備（監(jiān)測和保護(hù)電路、電氣和通訊接口及熱管理裝置等）

組成，由不同應(yīng)用場合和蓄電池模塊串并聯(lián)方式?jīng)Q定。

3.6電池分系統(tǒng)BatterySubsystem

由連接在同一臺能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（PCS）上的若干個電池簇連接而成的可整體控制功率輸入、輸出的

分系統(tǒng)，并受后臺監(jiān)控系統(tǒng)控制。

3.7儲能分系統(tǒng)EnergyStorageSubsystem

儲能電站中以能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（PCS）為單元劃分為若干個系統(tǒng)，稱為儲能分系統(tǒng)。每個儲能分系統(tǒng)

由能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（PCS）、電池分系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)（BMS）組成。

3.8電池模塊管理單元BatteryModuleManagementUnit，BMMU

電池模塊管理單元是封裝在電池模塊內(nèi)部，應(yīng)具有監(jiān)測電池模塊及單體電池狀態(tài)(電壓、溫度狀態(tài))，

應(yīng)具有對電池模塊充、放電過程進(jìn)行安全管理功能，為蓄電池提供通信接口的系統(tǒng)。BMMU是電池管理系

統(tǒng)（BMS）的最小組成管理單元，通過通訊接口向電池簇管理單元（BCMU）提供電池模塊內(nèi)部信息。BMMU

具備對模塊內(nèi)部的單體電池（Cell）提供一定均衡措施的功能，以保證電池使用壽命，或提供可進(jìn)行均

衡維護(hù)的外接接口。

3.9電池簇管理單元BatteryClusterManagementUnit，BCMU

電池簇管理單元是由電子電路設(shè)備構(gòu)成的實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，有效地監(jiān)測電池簇、模塊及單體狀態(tài)(電

壓、電流、溫度、SOC等)，對電池簇充、放電過程進(jìn)行安全管理，對可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行報警和應(yīng)急保

護(hù)處理，對電池模塊及電池簇的運(yùn)行進(jìn)行安全和優(yōu)化控制，保證電池安全、可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行。BCMU

是電池管理系統(tǒng)的中間層級，對應(yīng)于電池簇（Cluster），向下收集電池模塊管理單元（BMMU）信息，向

上層電池管理系統(tǒng)（BMS）提供信息。BCMU宜具備對所管理的模塊（Module）提供均衡等輔助功能，或

提供可進(jìn)行均衡維護(hù)的外接接口。

3.10電池分系統(tǒng)管理單元BatterySubsystemManagementUnit，BSMU

電池分系統(tǒng)管理單元是由電子電路設(shè)備構(gòu)成的實(shí)時監(jiān)測與管理系統(tǒng)，對整個儲能分系統(tǒng)所管轄的電

池進(jìn)行安全管理，對電池可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行報警和應(yīng)急保護(hù)處理，對電池模塊、電池簇和分系統(tǒng)的運(yùn)

行進(jìn)行安全和優(yōu)化控制，保證電池安全、可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行。BSMU是儲能分系統(tǒng)中最高層級的電池管理

單元，下接電池簇管理單元（BCMU）。BSMU宜具備對不同電池簇提供均衡措施的功能，或提供可進(jìn)行均

衡維護(hù)的外接接口。

3.11電池管理系統(tǒng)BatteryManagementSystem，BMS

主要用于對蓄電池充、放電過程進(jìn)行管理，提高蓄電池使用壽命，并為用戶提供相關(guān)信息的電路系

4

GB/T*****—****

統(tǒng)的總稱，由BMMU、BCMU和BSMU等管理單元組成，可根據(jù)系統(tǒng)容量選取兩層或三層架構(gòu)。

3.12電池荷電狀態(tài)StateofCharge，SOC

電池當(dāng)前實(shí)際電量和額定容量的比值，適用于電池單體、電池模塊、電池簇和電池分系統(tǒng)。

3.13電量均衡cell/batterybalancing

通過電量轉(zhuǎn)移措施，以減少電池間的電壓差，保持不同電池間電量的均衡。

3.14平均故障間隔時間MeanTimeBetweenFailures，MTBF

系統(tǒng)運(yùn)行過程中，發(fā)生兩次可修復(fù)故障的平均間隔時間。

4.總則

BMS的拓?fù)渑渲庙毰c儲能分系統(tǒng)中PCS的拓?fù)洹㈦姵氐某山M方式相匹配與協(xié)調(diào)，對電池運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)

行優(yōu)化控制，保障電池安全、可靠、穩(wěn)定、長壽命運(yùn)行。

BMS功能要求中各功能具體實(shí)現(xiàn)層級由BMS的拓?fù)渑渲们闆r決定，宜分層就地實(shí)現(xiàn)。

5.使用條件

5.1電池組的工作環(huán)境應(yīng)無腐蝕性、爆炸性和破壞絕緣的氣體及導(dǎo)電塵埃，并遠(yuǎn)離熱源。

5.2溫度

設(shè)備運(yùn)行期間周圍環(huán)境溫度不高于50℃，不低于–20℃。

5.3濕度

日平均相對濕度不大于95%，月平均相對濕度不大于90%。

6.功能要求

6.1測量功能

BMS應(yīng)能實(shí)時測量單體電池電壓、電池模塊電壓、電池模塊溫度、電池簇電壓、電池簇電流、電池

分系統(tǒng)電壓、電池分系統(tǒng)電流、絕緣電阻等參數(shù)。

電流采樣分辨率結(jié)合電池容量和充放電電流確定，測量誤差不大于0.5%f.s.，采樣周期不大于

50ms。

單體電壓測量誤差不大于0.2%f.s.，采樣周期不大于200ms。

電池模塊、電池簇、電池分系統(tǒng)電壓采樣分辨率0.1V，測量誤差不大于1%，采樣周期不大于200ms。

溫度采樣分辨率不大于1℃，測量誤差不大于±1℃，采樣周期不大于5s。

6.2計算功能

BMS應(yīng)能夠計算電池簇和電池分系統(tǒng)的SOC值（%），電池分系統(tǒng)的充電、放電電能量值（kWh）等，

可計算、評估電池簇、電池分系統(tǒng)的最大充電電流、最大放電電流等，且具有掉電保持功能，具備上傳

監(jiān)控系統(tǒng)的功能。

SOC計算誤差不大于10%，宜具有自校正功能，計算更新周期不大于3s。

電能量計算誤差不大于3%。

5

GB/T*****—****

6.3信息上送功能

BMS各層級間的交互信息由BMS具體拓?fù)渑渲媒Y(jié)構(gòu)確定。

為了能全面監(jiān)視電池的運(yùn)行狀態(tài)，同時為電池儲能站控制策略準(zhǔn)備數(shù)據(jù)源，BMS上傳監(jiān)控系統(tǒng)/PCS

信息應(yīng)包括電池簇信息、電池分系統(tǒng)級信息等。電池模塊級信息、單體電池級信息視需要而定。

6.4自診斷功能

能夠診斷內(nèi)部的電路故障和不正常的運(yùn)行狀態(tài)。

6.5電池的故障診斷功能

能夠監(jiān)測電池的運(yùn)行狀態(tài)，診斷電池的不正常運(yùn)行狀態(tài)，上送相關(guān)告警信號至監(jiān)控系統(tǒng)/PCS。

6.6電池的電氣保護(hù)功能

BMS應(yīng)具備但不限于以下電池電氣保護(hù)功能，并發(fā)出告警信號或跳閘指令，使電池簇/電池分系統(tǒng)

實(shí)施就地故障隔離，保護(hù)設(shè)備安全，減小事故影響范圍：

過壓保護(hù)：BMS應(yīng)具備診斷電池電壓高于充電截止電壓的功能；

欠壓保護(hù)：BMS應(yīng)具備診斷電池電壓低于放電截止電壓的功能；

過流保護(hù)：BMS應(yīng)具備診斷電池過流的功能；

輸出短路保護(hù)：BMS應(yīng)具備診斷輸出短路的功能；

過溫保護(hù)：BMS應(yīng)具備診斷電池溫度過高的功能。

6.7電量均衡功能

BMS宜具有電量均衡功能，采用高能效的均衡控制策略，使電池簇的放電容量（安時）應(yīng)不低于簇

內(nèi)任意單體電池容量（安時）。

6.8管理功能

對充放電進(jìn)行有效管理，確保充放電過程中不發(fā)生電池過充電、過放電，防止發(fā)生充放電電流和溫

度超過允許值，是BMS的首要功能。

充電電壓管理功能：在充電過程中，電池充電電壓應(yīng)控制在最高允許充電電壓內(nèi)。

放電電壓管理功能：在放電過程中，電池放電電壓應(yīng)控制在最低允許放電電壓內(nèi)。

溫度管理功能：向熱管理系統(tǒng)提供電池溫度信息，使熱管理系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)同一電池分系統(tǒng)內(nèi)電池間

平均溫差小于5℃。

6.9統(tǒng)計功能

BMS具有電池充、放電的累計充、放電量的統(tǒng)計功能，并具有掉電保持功能。

6.10通信功能

BMS各層級間的通信需求由BMS具體拓?fù)渑渲媒Y(jié)構(gòu)確定。

BMS與PCS之間應(yīng)至少有2個通訊接口，互為冗余，同時宜具備1個硬接點(diǎn)接口。

BMS與監(jiān)控系統(tǒng)之間應(yīng)至少有2個以太網(wǎng)通訊接口，互為冗余。同時，為避免大容量的BMS信息通

訊對監(jiān)控系統(tǒng)造成沖擊，大容量電池儲能站內(nèi)BMS宜單獨(dú)組網(wǎng)。

6

GB/T*****—****

6.11對時功能

BMS應(yīng)具備對時功能，能接受IRIG-B（DC）碼來滿足對時要求。

6.12平均故障間隔時間(MTBF)

BMS應(yīng)具備良好的可靠性與可用率，MTBF不宜小于40000小時。

6.13定值設(shè)置功能

BMS應(yīng)能對電池運(yùn)行參數(shù)保護(hù)、報警定值進(jìn)行整定，且具備就地和遠(yuǎn)程修改功能。

6.14操作權(quán)限管理功能

BMS應(yīng)具有操作權(quán)限密碼管理功能，任何改變運(yùn)行方式和運(yùn)行參數(shù)的操作均需要權(quán)限確認(rèn)。

6.15事件記錄功能

BMS應(yīng)能儲存不少于5000條事件。運(yùn)行參數(shù)的修改、電池管理單元告警、保護(hù)動作、充電和放電

開始/結(jié)束時間等均應(yīng)有記錄，且時間記錄應(yīng)精確到秒。事件記錄具有掉電保持功能。每個報警記錄包

含所定義的限值、報警參數(shù)，并列明報警時間、日期以及報警值時段內(nèi)的峰值。

6.16存儲功能

BMS應(yīng)具備足夠的容量在線存儲30天的信息，且采用隊列方式存儲；同時具有故障錄波功能，能

夠?qū)收锨昂蟮臓顟B(tài)量有效記錄，電流量記錄周期宜不大于50ms，電壓量記錄周期不大于200ms，溫度

量記錄周期不大于5s。

6.17顯示功能

BMS應(yīng)能顯示確保系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行所必需的信息，如相關(guān)定值、模擬量測量值、事件記錄和告警

記錄等。

6.18電磁兼容

BMS應(yīng)符合GB/T17626.2《電磁兼容試驗和測量技術(shù)靜電放電抗擾度試驗》規(guī)定嚴(yán)酷等級為三級靜

電放電抗擾度、GB/T17626.4《電磁兼容試驗和測量技術(shù)電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗》規(guī)定嚴(yán)酷等級

為三級電快速瞬變脈沖群抗擾度、GB/T17626.5《電磁兼容試驗和測量技術(shù)浪涌（沖擊）抗擾度試驗》

規(guī)定嚴(yán)酷等級為三級浪涌（沖擊）抗擾度抗擾度、GB/T17626.8《電磁兼容試驗和測量技術(shù)工頻磁場抗

擾度試驗》規(guī)定嚴(yán)酷等級為四級工頻磁場抗擾度、GB/T17626.12《電磁兼容試驗和測量技術(shù)振蕩波抗

擾度試驗》規(guī)定嚴(yán)酷等級為三級振蕩波抗擾度試驗的要求。

6.19絕緣電阻

BMS采樣線束和BMS殼體之間的絕緣電阻應(yīng)不小于2MΩ，測試電壓為1kVAC。

6.20耐壓測試

BMS應(yīng)能經(jīng)受要求的絕緣耐壓性能試驗，測試電壓為電池簇最高電壓的2倍，在試驗過程中應(yīng)無

擊穿或閃絡(luò)等破壞性放電現(xiàn)象。

7.檢驗和試驗項目

7

GB/T*****—****

型式試驗和出廠試驗項目見表1，表中帶“√”號為應(yīng)做試驗項目。

表1檢驗和試驗項目

序號檢驗項目型式試驗出廠試驗

1電流測量精度√√

2電壓測量精度√√

3溫度測量精度√√

4SOC估算精度√

5故障診斷功能√

6保護(hù)功能√

7電量均衡功能√

8靜電放電抗擾度試驗√

9電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗√

10浪涌（沖擊）輻射抗擾度試驗√

11工頻磁場抗擾度試驗√

12震蕩波抗擾度√

13絕緣電阻√√

14耐壓測試√

8

GB/T*****—****

附錄A用詞說明

（規(guī)范性附錄）

A.1表示很嚴(yán)格，非這樣做不可的用詞：

正面詞采用“必須”；

反面詞采用“嚴(yán)禁”。

A.2表示嚴(yán)格，在正常情況下均應(yīng)這樣做的用詞：

正面詞采用“應(yīng)”；

反面詞采用“不應(yīng)”或“不得”。

A.3表示允許稍有選擇，在條件許可時首先應(yīng)這樣做的用詞：

正面詞采用“宜”；

反面詞采用“不宜”。

A.4表示有選擇，在一定條件下可這樣做的用詞：

采用“可”。

9

GB/T*****—****

附錄BBMS的信息點(diǎn)表

（規(guī)范性附錄）

BMS的遙測信息點(diǎn)表

站內(nèi)監(jiān)控儲能集控

序號名稱PCS調(diào)度主站

系統(tǒng)中心

1單體電池電壓

2電池模塊電壓

3電池模塊溫度

4電池簇電壓√

5電池簇電流√

6電池分系統(tǒng)電壓√

7電池分系統(tǒng)電流√

8電池簇SOC√√

9電池分系統(tǒng)SOC√√

10電池分系統(tǒng)累計充電電量

11電池分系統(tǒng)累計放電電量

12電池簇中最高單體電壓

13電池簇中最高單體電壓電池編號

14電池簇中最低單體電壓

15電池簇中最低單體電壓電池編號

16電池簇中最高溫度

17電池簇中最高溫度電池編號

18電池簇中最低溫度

19電池簇中最低溫度電池編號

BMS的遙信信息點(diǎn)表

站內(nèi)監(jiān)控儲能集控

序號名稱PCS調(diào)度主站

系統(tǒng)中心

1單體電池過壓告警√√

2電池簇過壓告警√√

3單體電池欠壓告警√√

4電池簇欠壓告警√√

5電池模塊高溫告警√√

6電池模塊低溫告警√√

7電池模塊瞬間升溫告警√√

8電池模塊溫差過大告警√√

9電池簇過流告警√√

10電池分系統(tǒng)漏電告警√√

11單體電池過壓保護(hù)動作√√

12電池簇過壓保護(hù)動作√√

13單體電池欠壓保護(hù)動作√√

14電池簇欠壓保護(hù)動作√√

15電池模塊高溫保護(hù)動作√√

16電池模塊低溫保護(hù)動作√√

10

GB/T*****—****

17電池模塊瞬間升溫保護(hù)動作√√

18電池模塊溫差過大保護(hù)動作√√

19電池簇過流保護(hù)動作√√

20電池簇短路保護(hù)動作√√

21電池簇狀態(tài)信息√√

22電池簇啟動狀態(tài)信息√√

23BCMU與BMMU通信異常保護(hù)動作√√

24BMS與BCMU通信異常保護(hù)動作√√

25BMS與PCS通信異常保護(hù)動