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(1)电池安全管理系统的作用及定位:电池安全管理系统是电源系统的重要组成部分,主要用于智能化管理及维护各个电池单元,实时在线监测电池SOC、SOH等运行状态,防止电池本体和系统出现安全风险,延长电池的使用寿命,提高电池使用的安全性、稳定性和电池之间的均衡性,达到高效使用电池目的。
(2)电池安全管理系统分类:电池安全管理系统根据不同的分类标准可分为不同的类别。按安全管理对象不同,可分为铅蓄电池BMS与锂电BMS;按照应用领域不同,铅蓄电池BMS进一步主要可分为后备电池BMS和动力铅蓄电池BMS,锂电BMS主要可分为储能锂电BMS、3C锂电BMS和EV锂电BMS。
(3)电池安全管理系统所处行业产业链:电池安全管理系统行业产业链上游为IC芯片、PCB、其他电子元件、线束等厂商,下游主要为系统集成商、数据中心运营商、电源厂商以及其他企事业单位。在BMS产业链上游,芯片主要生产厂商有德州仪器(TI)、意法半导体(ST)等厂家;在BMS产业链下游,系统集成商主要包括高新兴、力维智联、共济科技等,数据中心运营商包括万国数据、秦淮数据、数据港等,电源厂家主要包括维谛集团(Vertiv)、埃克塞德(Exide)、伊顿(Eaton)、施耐德(Schneider)、南都电源、中恒电气等。
(4)电池安全管理项目与目的:后备电源领域的电池安全管理项目主要包括性能监测和安全预警两大方面,目前逐步由性能监测向安全预警方向延伸和发展。
2、电池安全管理行业的发展历程:由于蓄电池是一个复杂的电化学系统,其性能和寿命取决于电极材料、生产工艺、活性物质组成和结构、电池运行状态及工况条件等,导致其失效因素众多。早期蓄电池主要采用人工作业的管理模式,但由于人为管理不善以及环境因素等原因常常会导致电池失效,因此电池安全管理需求应运而生。随着电池应用范围进一步扩大以及电池使用安全性问题逐步受到重视,电池安全管理系统在不同场景渗透率逐步提高。近年来,数据中心、轨道交通、新能源汽车等领域应用逐步快速发展,电池安全管理行业进入高速发展期。
中金企信国际咨询公布的《2021-2027年中国电池安全管理系统市场发展策略及投资潜力可行性预测报告》
发展至今,BMS系统功能已由早期的“无管理阶段”逐步进入“全面管理阶段”,有效替代手动检测的传统模式,减少人工参与,提高电池使用的自动化水平和使用安全性,现阶段BMS系统具备电池状态监测、电池安全分析、电池状态分析以及电池信息管理全功能的管理能力,全方位保护电池组安全运行,有效延长电池寿命,进而保障相关设备正常运行。
3、行业市场需求:随着电池在后备电源、储能、新能源汽车等领域的快速发展,电池市场需求迅猛增长,电池安全管理行业的市场规模也在迅速扩大。
(1)电池市场发展情况:
1)铅蓄电池行业:铅蓄电池是发展历史最为悠久的二次电池,是世界上第一个商业化应用的可再充电池,自1859年法国物理学家GastonPlante发明以来,已经历了160多年的发展历程,目前铅蓄电池仍是世界上产量最大的电池产品。
铅蓄电池相较锂电池在产品安全性能、价格及回收利用率等方面具有优势,目前仍为数据中心、轨道交通、核电等安全要求较高的应用领域主流电源解决方案。根据中金企信统计数据,2020年国内铅蓄电池产量为22,736万kVAh,同比增长12.28%。
2016-2020年中国铅蓄电池行业产量现状分析
数据统计:中金企信国际咨询
2)锂电池行业:锂电池具有高能量、低消耗、无记忆效应以及自放电小、内阻小等优点,广泛应用于储能、消费电子及新能源汽车等领域。
2010-2020年中国锂离子电池产量现状分析
数据统计:中金企信国际咨询
2015年以来,得益于国家政策对电动汽车、电动轻型车等新能源交通工具产业的大力支持,锂电池市场保持高速增长。
(2)数据中心成为电池安全管理行业主要增长点在信息技术快速发展的背景下,数据中心作为各行各业的关键基础设施,为我国经济转型升级提供了重要支撑。随着以云计算、5G、大数据、物联网等为代表的新一代信息技术高速发展,将产生巨大的数据流量,对数据运算、存储和数据安全的要求逐渐提高,数据中心建设的大量需求应运而生。我国数据中心行业2019年市场规模达1,563亿元,同比增长27.28%。数据中心建设已成为云计算、互联网、通信、金融等行业建设热点,大型、超大型的数据机房不断涌现,以及在5G及移动互联网时代,伴随着“新基建”浪潮以及信息化和智能化技术的高速发展,我国数据中心产业将迎来巨大的市场发展机遇。
电池安全管理系统用于数据中心UPS电源的SOC、SOH等运行状态实时在线监测,降低电池本体和数据中心系统潜在的安全风险。UPS电源是数据中心设备在断电情况下正常工作的重要保障装备,确保UPS电源在紧急情况下正常工作是数据中心运维管理的重要工作之一。因而,数据中心行业快速发展,将进一步带动电池安全管理系统的市场需求。
(3)轨道交通领域电池安全管理市场快速增长
根据中国城市轨道交通协会发布的《城市轨道交通2020年度统计和分析报告》,截至2020年末,我国大陆地区共45个城市开通城市轨道交通运营,运营线路总长度7,969.70公里,在实施的建设规划线路总长7,085.50公里。
在轨道交通领域,电池安全管理系统用于轨道交通车辆供电系统以及车站应急后备电源SOC、SOH等运行状态实时在线监测。目前,轨道交通领域检修主要采用“计划修为主,故障修为辅”相对保守的维保模式,受设备限制,所测参数不全面,数据采集间隔较长,缺少电池使用工况下的状态检查和实时性数据,无法对电池真实使用状态开展分析研究。因此,轨道交通领域亟需加强车辆及车站后备电源的智能在线实时监控及智能检修,轨道交通领域对电池安全管理产品的市场需求潜力巨大。
(4)移动通信的快速发展带动移动基站建设持续高速增长:移动基站作为移动互联网发展的支撑,随着移动互联网蓬勃发展,我国移动电话基站数量不断提高。根据工信部发布的《2020年通信业统计公报》,2020年,全国移动通信基站总数达931万个,全年净增90万个。其中4G基站总数达到575万个,城镇地区实现深度覆盖;5G网络建设稳步推进,全部已开通5G基站超过71.8万个。
蓄电池是电源系统的重要组成部分,是保障基站通信设备不间断供电的核心设备。因此,电池安全管理系统是蓄电池运行安全、稳定、可靠的重要保障,随着5G基站建设的加快,通信领域对电池安全管理产品的市场需求可期。
(5)储能锂电BMS市场具有快速增长潜力:储能技术应用于电力系统,是保障清洁能源大规模发展和电网安全经济运行的关键。电力的发、输、配、用在同一瞬间完成的特征决定了电力生产和消费必须保持实时平衡。储能技术可以弥补电力系统中缺失的“储放”功能,改变电能生产、输送和使用同步完成的模式,使得实时平衡的“刚性”电力系统变得更加“柔性”,特别是在平抑大规模清洁能源发电接入电网带来的波动性,提高电网运行的安全性、经济性和灵活性等方面;除应用于电力系统外,储能在通信基站数据中心等领域可作为后备电源,不仅可以在电力中断期间为通信基站等关键设备应急供电,还可利用峰谷电价差进行套利,以降低设备用电成本。
随着能源革命的发展需求,特别是分布式能源和可再生能源的大规模应用,储能市场需求潜力凸显。根据CNESA全球储能项目库的不完全统计,截至2020年末,全球已投运储能项目累计装机规模191.1GW,同比增长3.4%,其中中国已投运储能项目累计装机规模35.6GW,占全球市场总规模的18.6%,同比增9.8%。
中金企信国际咨询公布的《2021-2027年中国储能锂电行业市场分析及投资前景研究预测报告》
2016-2020年全球及我国电化学储能市场累计装机规模分析
数据统计:中金企信国际咨询
随着可再生能源发电和微电网的发展,电池已成为最突出的储能装置。电池技术发展迅速,电池的功率和能量密度日渐提高,电池安全管理系统对于储能行业的发展至关重要,可以保证储能装置的安全性和可靠性,提高电池组的功率和能量效率并降低其应用成本。随着储能产业高速增长,未来储能电站对电池安全管理将呈现巨大的市场需求。