Industrijski i komercijalni sistem za skladištenje energije sastoji se od sistema baterija (uključujući BMS), EMS-a, PCS-a, klimatizacije, sistema za zaštitu od požara, sistema za nadzor i alarm itd., pri čemu BMS i EMS, kao osnovne kontrolne jedinice sistema za skladištenje energije, nose važnu odgovornost za upravljanje baterijama, odnosno upravljanje energijom, a njihove funkcije, performanse i usklađivanje softvera i hardvera direktno su povezani sa sigurnošću primjene sistema za skladištenje energije i povratom investicije.
Sistem za upravljanje baterijama (BMS)Preuzimajući odgovornost za senzore u sistemu, može pratiti i kontrolisati sisteme za skladištenje baterija kako bi se osigurala njihova sigurnost, stabilnost i performanse.
Sistem upravljanja energijom (EMS): odgovoran za donošenje odluka u sistemu, generalno se odnosi na integrirani sistem upravljanja energijom za regulaciju i kontrolu pokrenut za elektrane na litijumske baterije, ostvarujući praćenje i dijagnozu u realnom vremenu.
Sistem za konverziju energije (PCS)Odgovoran za izvršenje u sistemu, ključni je dio postrojenja za skladištenje energije, kontrolira punjenje i pražnjenje baterija i vrši AC/DC konverziju za direktno napajanje AC opterećenja u odsustvu mreže.
Sistem za upravljanje baterijama (BMS)
Puni naziv BMS-a je Sistem za upravljanje baterijama, što znači podsistem koji se koristi za upravljanje sistemom za skladištenje energije baterija.
Funkcija
BMS se uglavnom sastoji od modula za nadzor, kontrolnog modula, komunikacijskog modula i drugih dijelova. Njegova glavna funkcija je praćenje i kontrola statusa baterije u realnom vremenu, uključujući napon baterije, struju, temperaturu, nivo napunjenosti (SOC) i druge parametre. Pored toga, BMS može zaštititi i kontrolisati bateriju kako bi se osigurala sigurnost i vijek trajanja baterije.
Kako bi se spriječilo prekomjerno punjenje i prekomjerno pražnjenje baterije, čime se produžava vijek trajanja baterije i poboljšava efikasnost korištenja baterije.
Ne samo to, BMS također igra ulogu analize podataka, potrebno je izračunati i analizirati SOC (preostali kapacitet baterije) i SOH (stanje baterije), kako bi se pratilo stanje baterije, a kada se pojave bilo kakve abnormalne informacije, one će biti blagovremeno prijavljene, tako da će korisnik pravovremeno znati da baterija ima abnormalnost.
Arhitektura slojevite svijesti
U većini BMS sistema postoji troslojna arhitektura.
1. Donji sloj: Podređeni BMU, funkcija ovog nivoa je uglavnom realizacija akvizicije napona i temperature baterijskih ćelija i odgovoran je za izvršavanje strategije izjednačavanja baterije. Prikupljanje informacija komunicira s drugim nivoom putem komunikacijske veze, obično korištenjem CAN ili lančane komunikacije.
2. Srednji sloj: Glavni kontrolni BCU, glavne funkcije ovog nivoa su prikupljanje informacija o naponu, struji i izolaciji klastera, kontrola kontaktora za zaštitu baterijskog paketa, prikupljanje informacija iz prvog stepena BMU-a i procjena stanja baterije (SoX). Informacije se prikupljaju i prenose sa trećim stepenom putem komunikacijske veze, obično korištenjem CAN-a ili Etherneta.
3. Gornji nivo: Opšta kontrola, za upravljanje klasterom baterija. Glavna funkcija ovog nivoa je prikupljanje informacija koje prenosi BCU drugog nivoa, pohranjivanje i prikazivanje informacija itd., s funkcijom alarma u realnom vremenu, s funkcijom kontrole i povratne informacije o kontaktu glavnog prekidača, te s funkcijom komunikacije u realnom vremenu sa PCS-om, EMS-om i lokalnim nadzorom.
Tehnički zahtjevi
U poređenju sa BMS-om za automobilske baterije, BMS za skladištenje energije ima složeniju strukturu.
Prije svega, kapacitet baterije, nivo je drugačiji, BMS upravljanje nivoom napajanja je više, serijska i paralelna veza zahtijevaju više baterija.
BMS ima više zahtjeve za povezivanje na mrežu. Postoje viši zahtjevi za povezivanje s mrežom. Baterija je povezana s baterijom i elektroničkim sistemom vozila, tako da su tehnički zahtjevi niži.
Tržište
Postoje tri glavne vrste preduzeća uključenih u tržište BMS-a, i to proizvođači vozila, proizvođači baterija i nezavisni proizvođači BMS-a. Proizvođači vozila i proizvođači baterija posluju u obliku nezavisnog istraživanja i razvoja ili kooperativnog razvoja s dobavljačima BMS-a. Većina domaćih lidera u proizvodnji baterija, kao što su BYD, Ningde Times, Guoxuan Gaoke i AVIC Li-power proizvođači baterija, usvajaju BMS+PACK način rasporeda kako bi obezbijedili baterijske pakete i BMS pakete. Nezavisni proizvođači BMS-a trenutno imaju veliki broj učesnika, a linija BMS proizvoda može se isporučiti više industrija.
Trenutno, vodeća kineska BMS industrija ima očigledne prednosti. Konkretno, u 2022. godini, novi kineski BMS instalirani kapacitet baterija za napajanje ima udio od 76,1% među deset najvećih proizvođača. Među njima, tri vodeće kompanije su BYD, Ningde Times i Tesla, koji su svi proizvođači vozila i baterija, sa udjelom od 26,4%, 16,9% i 9% respektivno. Udio nezavisnih BMS proizvođača je relativno nizak, a najveći nezavisni BMS proizvođač u Kini, Li Xinneng, zauzima četvrto mjesto po udjelu, ali ukupni udio iznosi samo 6,7%.
Prelazak s osnovnih na napredne funkcije
1. Veća pouzdanost
Budući da svaka baterijska jedinica ima vlastiti sistem za nadzor i upravljanje, pouzdanost distribuiranog BMS-a je veća. Čak i ako jedna baterija otkaže, ostale baterije mogu i dalje normalno raditi, a ukupne performanse sistema neće biti značajno pogođene.
2. Jednostavno održavanje i nadogradnja
Budući da je struktura distribuiranog BMS-a relativno jednostavna, svaka baterijska ćelija može raditi nezavisno, tako da su održavanje i nadogradnja relativno jednostavni. Kada baterijska jedinica otkaže, može se direktno zamijeniti bez potrebe za isključivanjem cijelog sistema radi održavanja i nadogradnje.
3. Veća fleksibilnost
Sistem za nadzor i upravljanje distribuiranim BMS-om je raspršen u svakoj baterijskoj jedinici, tako da je sistem fleksibilniji. Broj baterijskih ćelija se može povećati ili smanjiti u skladu sa stvarnom potražnjom, bez potrebe da se uzima u obzir složenost distribuiranog sistema kao cjeline.
Sistem upravljanja energijom (EMS)
EMS (Sistem upravljanja energijom), također poznat kao sistem upravljanja energijom, iako udio u cijelom sistemu za skladištenje energije nije jako velik, izuzetno je važna ključna komponenta cijelog sistema za skladištenje energije. Općenito se odnosi na regulaciju i kontrolu litijum-jonskih baterija u elektrani za skladištenje energije pokrenutom putem integriranog sistema upravljanja energijom.
Organizacija
Sistem upravljanja energijom sastoji se od nekoliko dijelova, koji će biti prikazani u nastavku.
1. Praćenje i prikupljanje: Sistem za upravljanje energijom prati proizvodnju, skladištenje i potrošnju energije u objektu za skladištenje energije u realnom vremenu putem senzora i instrumentalne opreme. Sposoban je prikupljati različite podatke, uključujući status punjenja i pražnjenja baterije, temperaturu, napon, struju i tako dalje.
2. Analiza i optimizacija podataka: Sistem za upravljanje energijom oslanja se na naprednu tehnologiju analize podataka kako bi obradio i analizirao prikupljene podatke kako bi razumio radno stanje i performanse energetskog sistema. Kroz analizu podataka, može identificirati potencijalne probleme u energetskom sistemu i dati prijedloge za optimizaciju, kao što su prilagođavanje strategija punjenja i pražnjenja i optimizacija efikasnosti korištenja energije.
3. Raspored i kontrola energije: Sistem za upravljanje energijom može inteligentno rasporediti i kontrolisati energiju na osnovu potražnje za energijom u realnom vremenu i rada sistema. Može razumno organizovati punjenje i pražnjenje skladišta energije u skladu sa prognozom potražnje, situacijom u cijeni električne energije, opterećenjem mreže i drugim faktorima, kako bi se ostvarilo efikasno korištenje i ušteda energije.
4. Detekcija kvarova i sigurnosna zaštita: Sistem za upravljanje energijom može pravovremeno detektovati i alarmirati kvarove u postrojenju za skladištenje energije, kao što su prekomjerno pražnjenje baterije, prekomjerno punjenje i abnormalnosti temperature, kako bi se garantovao siguran rad postrojenja za skladištenje energije. Istovremeno, može se povezati i sa distributivnim mrežnim sistemom radi daljinskog upravljanja i zaštite postrojenja za skladištenje energije.
Optimizacija strategije rada i dizajna strategije upravljanja je ključna tačka.
Dizajn optimizirane operativne strategije i strategije upravljanja je ključna tačka i poteškoća EMS proizvoda.
Uzimajući u obzir karakteristike punjenja i pražnjenja skladišta energije, troškove punjenja i pražnjenja jedinica za skladištenje energije i prednosti primjene skladištenja energije, a pod pretpostavkom ispunjavanja zahtjeva za upravljanje dispečerskom mrežom, dizajn optimiziranih strategija rada i upravljanja može povećati ekonomske koristi od rada sistema za skladištenje energije i poboljšati različite tehničke pokazatelje.
EMS proizvodi uglavnom djeluju kao most između sistema za skladištenje energije i informacionih sistema višeg nivoa.
Sistem za skladištenje energije može se pridružiti raspoređivanju mreže, raspoređivanju virtuelne elektrane, interakciji „izvor-mreža-opterećenje-skladištenje“ itd. putem EMS-a.
EMS proizvodi i raspored mreže i druga bliska koordinacija, te u funkciji imaju određenu sličnost, kompanija treba da razumije operativne karakteristike mreže, duboko oranje kompanije za informacionu tehnologiju na strani mreže imaju znanje i vještine koje mogu akumulirati, mogu formirati sposobnost ponovne upotrebe, imaju određenu prednost.
