El sistema d'emmagatzematge d'energia industrial i comercial consta d'un sistema de bateries (inclòs BMS), EMS, PCS, aire condicionat, sistema de protecció contra incendis, sistema de monitorització i alarma, etc., dels quals BMS i EMS, com a unitat de control principal del sistema d'emmagatzematge d'energia, tenen la important responsabilitat de la gestió de la bateria i la gestió de l'energia respectivament, i les seves funcions, rendiment i coincidència de programari i maquinari estan directament relacionats amb la seguretat de l'aplicació del sistema d'emmagatzematge d'energia i el retorn de la inversió.
Sistema de gestió de bateries (BMS): encarregant-se de la detecció del sistema, pot supervisar i controlar els sistemes d'emmagatzematge de bateries per garantir la seva seguretat, estabilitat i rendiment.
Sistema de Gestió d'Energia (EMS): responsable de la presa de decisions en el sistema, generalment es refereix al sistema integrat de gestió d'energia de regulació i control llançat per a centrals elèctriques d'emmagatzematge d'energia de bateries de liti, que realitza un seguiment i un diagnòstic en temps real.
Sistema de conversió de potència (PCS)responsable de l'execució en el sistema, és una part clau de la planta d'emmagatzematge d'energia, controlant la càrrega i descàrrega de les bateries i realitzant la conversió AC/DC per subministrar energia directament a les càrregues de CA en absència de la xarxa.
Sistema de gestió de bateries (BMS)
El nom complet de BMS és Battery Management System, que significa el subsistema utilitzat per gestionar el sistema d'emmagatzematge d'energia de la bateria.
Funció
El BMS es compon principalment d'un mòdul de monitorització, un mòdul de control, un mòdul de comunicació i altres parts. La seva funció principal és monitoritzar i controlar l'estat de la bateria en temps real, incloent-hi el voltatge, el corrent, la temperatura, l'estat de càrrega (SOC) i altres paràmetres de la bateria. A més, el BMS també pot protegir i controlar la bateria per garantir la seguretat i la vida útil de la bateria.
Per evitar que la bateria es sobrecarregui i es descarregui massa, allargant així la vida útil de la bateria i millorant l'eficiència del seu ús.
No només això, el BMS també juga el paper d'anàlisi de dades, ha de calcular i analitzar el SOC (capacitat restant de la bateria) i l'SOH (estat de salut de la bateria) de la bateria, per tal d'observar l'estat de la bateria, i un cop hi hagi alguna informació anormal, s'informarà de manera oportuna, de manera que l'usuari sàpiga que la bateria té una anomalia de manera oportuna.
Arquitectura de consciència per capes
A la majoria de sistemes BMS, hi ha una arquitectura de tres nivells.
1. Capa inferior: BMU esclau, la funció d'aquest nivell és principalment realitzar l'adquisició del voltatge i la temperatura de les cel·les de la bateria, i és responsable de l'execució de l'estratègia d'equalització de la bateria. L'adquisició d'informació es comunica amb el segon nivell a través d'un enllaç de comunicació, normalment mitjançant comunicació CAN o en cadena.
2. Capa intermèdia: BCU de control principal, les funcions principals d'aquest nivell són realitzar la recopilació d'informació sobre el voltatge, el corrent i l'aïllament del clúster, el control dels contactors per a la protecció de la bateria, la recopilació d'informació de la BMU de la primera etapa i l'estimació de l'estat de la bateria (SoX). La informació es recopila i es comunica amb la tercera etapa a través d'un enllaç de comunicació, normalment mitjançant CAN o Ethernet.
3. Nivell superior: Control general, per a la gestió del clúster de bateries. La funció principal d'aquest nivell és recopilar la informació transmesa per la BCU de segon nivell, emmagatzemar i mostrar la informació, etc., amb funció d'alarma en temps real, amb la funció de control i retroalimentació de contacte del disjuntor principal i amb la funció de comunicació en temps real amb PCS, EMS i monitorització local.
Requisits tècnics
En comparació amb el BMS per a bateries d'automoció, el BMS d'emmagatzematge d'energia té una estructura més complexa.
En primer lloc, la capacitat de la bateria, el nivell és diferent, la gestió BMS del nivell de subministrament d'energia és més alta, la connexió en sèrie i paral·lel requereix més bateries.
El BMS té requisits més elevats per a la connexió a la xarxa. Hi ha requisits més elevats per a la connexió amb la xarxa. La bateria està connectada a la bateria i al sistema electrònic del vehicle, de manera que els requisits tècnics són més baixos.
Mercat
Hi ha tres tipus principals d'empreses que participen en el mercat de BMS, és a dir, fabricants de vehicles, fabricants de bateries d'energia i productors independents de BMS. Els fabricants de vehicles i els fabricants de bateries duen a terme negocis en forma de recerca i desenvolupament independents o desenvolupament cooperatiu amb proveïdors de BMS. La majoria dels líders nacionals en bateries d'energia, com ara BYD, Ningde Times, Guoxuan Gaoke i els fabricants de bateries de potència de liti AVIC, adopten el mode de disseny BMS+PACK per proporcionar paquets de bateries i paquets BMS. Els fabricants independents de BMS actualment tenen un gran nombre de participants i la línia de productes BMS es pot subministrar a múltiples indústries.
Actualment, les empreses capdavanteres de la indústria BMS de la Xina tenen avantatges evidents, concretament, el 2022, la capacitat instal·lada de BMS de bateries d'energia nova de la Xina entre els deu principals fabricants va representar una quota del 76,1%. Entre elles, les tres principals empreses són BYD, Ningde Times i Tesla, totes fabricants de vehicles i fabricants de bateries, amb una quota del 26,4%, 16,9% i 9% respectivament. La quota de fabricants independents de BMS és relativament baixa, i el fabricant independent de BMS més gran de la Xina, Li Xinneng, va ocupar el quart lloc pel que fa a la quota, però la quota global és només del 6,7%.
Passar de les funcions bàsiques a les avançades
1. Major fiabilitat
Com que cada unitat de bateria té el seu propi sistema de monitorització i control, la fiabilitat del BMS distribuït és més alta. Fins i tot si falla una sola bateria, les altres bateries poden continuar funcionant normalment i el rendiment general del sistema no es veurà afectat en gran mesura.
2. Fàcil de mantenir i actualitzar
Com que l'estructura del BMS distribuït és relativament senzilla, cada cel·la de bateria pot funcionar de manera independent, de manera que el manteniment i l'actualització són relativament fàcils. Un cop falla una unitat de bateria, es pot substituir directament sense haver d'apagar tot el sistema per al manteniment i l'actualització.
3. Més flexibilitat
El sistema de monitorització i control del BMS distribuït està dispers en cada unitat de bateria, de manera que el sistema és més flexible. Les cel·les de bateria es poden augmentar o disminuir segons la demanda real, sense haver de considerar la complexitat del sistema en conjunt distribuït.
Sistema de Gestió d'Energia (EMS)
L'EMS (Sistema de Gestió d'Energia), també conegut com a sistema de gestió d'energia, tot i que la proporció de tot el sistema d'emmagatzematge d'energia no és gaire gran, és un component bàsic extremadament important de tot el sistema d'emmagatzematge d'energia. Generalment es refereix a la regulació i el control de les centrals elèctriques d'emmagatzematge de bateries de liti que s'inicien com un sistema integrat de gestió d'energia.
Organització
El sistema de gestió energètica consta de diverses parts, que es mostren a continuació.
1. Monitorització i recollida: El sistema de gestió d'energia controla la generació, l'emmagatzematge i el consum d'energia a la instal·lació d'emmagatzematge d'energia en temps real mitjançant sensors i equips d'instrumentació. És capaç de recollir una varietat de dades, com ara l'estat de càrrega i descàrrega de la bateria, la temperatura, el voltatge, el corrent, etc.
2. Anàlisi i optimització de dades: El sistema de gestió d'energia es basa en tecnologia avançada d'anàlisi de dades per processar i analitzar les dades recollides per tal de comprendre l'estat de funcionament i el rendiment del sistema energètic. Mitjançant l'anàlisi de dades, pot identificar possibles problemes en el sistema energètic i proporcionar suggeriments d'optimització, com ara ajustar les estratègies de càrrega i descàrrega i optimitzar l'eficiència de l'ús de l'energia.
3. Programació i control d'energia: El sistema de gestió d'energia pot programar i controlar l'energia de manera intel·ligent en funció de la demanda d'energia en temps real i del funcionament del sistema. Pot organitzar raonablement l'operació de càrrega i descàrrega de les instal·lacions d'emmagatzematge d'energia segons la previsió de la demanda, la situació del preu de l'electricitat, la càrrega de la xarxa i altres factors, per tal d'aconseguir una utilització eficient i un estalvi d'energia.
4. Detecció de fallades i protecció de seguretat: El sistema de gestió d'energia pot detectar i alertar oportunament les condicions de fallada a la instal·lació d'emmagatzematge d'energia, com ara la sobredescàrrega de la bateria, la sobrecàrrega i l'anomalia de temperatura, per tal de garantir el funcionament segur de la instal·lació d'emmagatzematge d'energia. Al mateix temps, també es pot connectar amb el sistema de xarxa de distribució per realitzar el control remot i la protecció de les instal·lacions d'emmagatzematge d'energia.
L'optimització de l'estratègia operativa i el disseny de l'estratègia de control és el punt clau
El disseny d'una estratègia d'operació i una estratègia de control optimitzades és el punt central i la dificultat dels productes EMS.
Tenint en compte les característiques de càrrega i descàrrega de l'emmagatzematge d'energia, els costos de càrrega i descàrrega de la unitat d'emmagatzematge d'energia i els beneficis de l'aplicació d'emmagatzematge d'energia, i sota la premissa de complir els requisits de control de despatx de la xarxa, el disseny d'estratègies de funcionament i control optimitzades pot millorar els beneficis econòmics del funcionament del sistema d'emmagatzematge d'energia i diversos índexs tècnics.
Els productes EMS generalment actuen com a pont entre el sistema d'emmagatzematge d'energia i els sistemes d'informació de nivell superior.
El sistema d'emmagatzematge d'energia pot unir-se a la programació de la xarxa, la programació de centrals elèctriques virtuals, la interacció "font-xarxa-càrrega-emmagatzematge", etc. a través de l'EMS.
Els productes EMS i la programació de la xarxa i altres estan estretament coordinats, i en la funció tenen una certa similitud, l'empresa necessita comprendre les característiques de funcionament de la xarxa, les empreses de tecnologia de la informació del costat de la xarxa que aprofundeixen en el coneixement i els coneixements tècnics per acumular, poden formar la capacitat de reutilitzar, té un cert avantatge.
