1.4.3 核心设备及组件

真正实现新型储能从能用到敢用、好用的蜕变，全面推动高安全、低成本、长寿命的规模化储能装备、技术进步和产业转型升级，其重点在于突破储能电池、电池管理系统（BMS）、消防探测与灭火系统、储能变流器（PCS）、功率半导体器件、智能交流/直流开关、智能量测设备、协同控制终端等八大核心设备及组件。

1.储能电池

储能电池是电化学储能电站中最核心的部件。以锂离子电池储能电站为例，储能电池不仅包括最核心的电芯部分，还包括针对储能电芯性能、技术特性、应用工况等相匹配的电池模块、电池簇和电池舱（柜）。对于锂离子电池，未来发展聚焦超长寿命、高安全、大容量锂离子电池技术以及低成本、高安全、高能效、高集成度电池系统集成技术；对于钠离子电池、液流电池、固态电池等电池技术，其发展目标依然是技术成熟度与应用经济性的提升。

2.电池管理系统

电池管理系统（BMS）作为电池系统的“大脑”，集合各类传感器采集到的电池电压、温度等基本信息，通过自身的管理策略和控制算法实现对电池运行状态的监测、管控和预警。其核心功能包括信息采集、状态估算、能量控制、故障诊断、安全保护、信息管理、系统通信等。未来发展聚焦于SoX（SoC、SoH、SoE等）估算、面向工程应用的算法技术、基于机理和模型的算法技术、结合云端大数据技术的算法技术等核心算法技术，以及智能化、高精度监测、多功能集成、安全性提升等功能开发与性能提升。

3.消防探测与灭火系统

电化学储能的安全问题备受关注，各地对储能电站的消防安全提出了更严格的要求。目前储能电站的安全防护设计方案基于“预防为主、防消结合”的方针，最大限度保障储能系统安全，其核心在于消防探测与灭火介质。以锂离子电池储能电站为例，消防探测是指针对锂离子电池热失控时析出氢气、一氧化碳等可燃气体的化学机理，通过在电池舱（室）装设氢气、一氧化碳等可燃气体探测器等方式进行多级预警，并通过电池管理系统快速地对电池热失控的状态进行多级联动。目前，国内对锂离子电池的灭火尚无明确有效的灭火技术，广泛使用的灭火系统主要有七氟丙烷灭火系统、全氟己酮灭火系统、细水雾灭火系统等，各类灭火系统在项目中具有广泛应用，由于锂离子电池安全的复杂性，一般在储能区域场地设置水消防作为消防的保障措施。未来消防探测技术可能会更加智能化和精准化，包括借助声学、光学、力学等更丰富的传感设备甚至植入式传感器来实现电池热失控状态的精准探测；在灭火系统方面也会针对电池热失控的机理与过程，开发更有针对性的环保、高效和自适应灭火介质。

4.储能变流器

储能变流器（PCS）是一种将电能进行转换和控制的装置，其主要作用是对电能进行变换，例如将直流电转换为交流电，或者对交流电的电压、频率、相位等进行调节。PCS是直流端储能电池与交流端电网（或交流负荷）进行能量交互的桥梁，直接决定储能系统的涉网特性，同时也决定了直流端动态输出特性即充放电控制能力，从而很大程度影响电池的使用寿命。PCS通常包括功率半导体器件、控制电路、散热器等组成部分，未来发展趋势包括高效化和高功率密度、智能化和数字化、多功能集成、新材料和器件应用等；特别是为解决新能源大量接入所导致的“低惯量”“弱阻尼”问题，构网型大容量模块化储能变流器成为研发热点。

5.功率半导体器件

功率半导体器件是用于处理高功率电能的电子器件，在储能电站中广泛应用于PCS、SVG等电力电子设备中。一些常见的功率半导体器件及其特点如下：①绝缘栅双极型晶体管（IGBT）：IGBT结合了MOSFET和双极型晶体管的优点，具有高开关速度、低导通压降和较高的耐压能力。它在现代电力电子系统特别是PCS中广泛应用。②金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）：MOSFET是一种具有高开关速度和低导通电阻的器件，适用于高频开关应用。③碳化硅（SiC）器件：碳化硅器件具有更高的耐压能力、更低的导通电阻和更高的开关速度，能在更高温度下工作，提供更好的能效和性能。未来发展趋势主要包括碳化硅和氮化镓技术、高功率密度、更高的开关频率、智能驱动和控制、多电平拓扑结构、集成化和模块化、可靠性和耐久性、绿色环保等。

6.智能交流/直流开关

智能交流/直流开关是一种具有智能化控制功能的开关设备，它可以实现对交流电或直流电的自动切换和控制，在储能电站中将逐渐替代传统的交直流开关设备。这种开关通常采用先进的传感器、微控制器或其他智能控制技术，能够根据设定的条件和规则，自动进行开关操作，以满足不同的应用需求。它具有自动化控制、精确控制、远程监控和控制、故障诊断和保护、节能增效、适应性强等特性，可以提高系统的智能化水平，提升能源管理效率。未来主要发展趋势是智能化、自动化、可定制化，并与人工智能、能源互联网、电力电子技术深度融合。

7.智能量测设备

智能量测设备是一种具有智能化功能的测量设备，它结合了先进的传感器技术、数据处理能力和通信功能，能够自动采集、处理和传输测量数据，具有自动化测量、数据处理与分析、远程监控与数据传输、适应性与可定制性、高精度与高可靠性、预警与故障诊断等特点，能够为储能系统的高效、安全、稳定运行提供准确的数据支持。未来发展趋势主要包括多参数测量、无线通信、小型化和低功耗、智能化数据分析、互操作性、云端连接等。

8.协同控制终端

协同控制终端是一种用于实现多个设备或系统之间协同工作的终端设备，是储能电站能量管理系统（EMS）的核心组成部分，相当于储能电站大脑EMS的“神经元”。它可以起到协调、控制和管理多个设备或系统的作用，以实现整个储能电站高效、智能、安全运行，主要具有设备控制与协调、数据交互与共享、实时监控与反馈等功能。未来发展趋势主要包括更强大的连接性、智能化与自动化、边缘计算能力、可视化与交互性、安全性提升、跨平台与互操作性、个性化与定制化等，将在“源网荷储一体化”运行中发挥重要作用。