Průmyslové a komerční systémy pro ukládání energie se skládají z bateriového systému (včetně BMS), EMS, PCS, klimatizace, protipožárního systému, monitorovacího a poplašného systému atd., přičemž BMS a EMS, jakožto hlavní řídicí jednotka systému pro ukládání energie, nesou důležitou odpovědnost za správu baterií a správu energie a jejich funkce, výkon a sladění softwaru a hardwaru přímo souvisí s bezpečností aplikace systému pro ukládání energie a návratností investic.
Systém správy baterií (BMS): přebírá odpovědnost za snímání v systému a dokáže monitorovat a řídit systémy úložiště baterií, aby byla zajištěna jejich bezpečnost, stabilita a výkon.
Systém hospodaření s energií (EMS)Zodpovídá za rozhodování v systému, obecně se jedná o integrovaný systém řízení energie pro regulaci a řízení, který byl spuštěn pro elektrárny s lithiovými bateriemi a realizuje monitorování a diagnostiku v reálném čase.
Systém pro přeměnu energie (PCS)Zodpovědný za provádění v systému, je klíčovou součástí energetického úložiště, řídí nabíjení a vybíjení baterií a provádí převod střídavého proudu (AC/DC) pro přímé napájení střídavých zátěží v nepřítomnosti sítě.
Systém správy baterií (BMS)
Celý název BMS je Battery Management System, což znamená subsystém používaný ke správě systému ukládání energie v bateriích.
Funkce
Systém BMS se skládá hlavně z monitorovacího modulu, řídicího modulu, komunikačního modulu a dalších částí. Jeho hlavní funkcí je monitorovat a řídit stav baterie v reálném čase, včetně napětí baterie, proudu, teploty, nabití baterie a dalších parametrů. Systém BMS může také chránit a řídit baterii, aby byla zajištěna její bezpečnost a životnost.
Aby se zabránilo přebíjení a nadměrnému vybíjení baterie, čímž se prodlouží její životnost a zlepší se její účinnost.
Nejen to, BMS také hraje roli analýzy dat, musí vypočítat a analyzovat SOC (zbývající kapacitu baterie) a SOH (stav baterie), aby mohl sledovat stav baterie. Jakmile se objeví jakékoli abnormální informace, budou včas nahlášeny, aby uživatel včas věděl, že baterie má abnormalitu.
Architektura vrstveného povědomí
Ve většině systémů BMS existuje třívrstvá architektura.
1. Spodní vrstva: Podřízená jednotka BMU (slave BMU). Funkcí této úrovně je především snímání napětí a teploty bateriových článků a provádění strategie vyrovnávání napětí baterie. Sběr informací probíhá s druhou úrovní prostřednictvím komunikačního spojení, obvykle pomocí CAN nebo řetězového zapojení.
2. Střední vrstva: Hlavní řídicí BCU. Hlavními funkcemi této úrovně je sběr informací o napětí, proudu a izolaci clusteru, řízení stykačů pro ochranu bateriových bloků, sběr informací z prvního stupně BMU a odhad stavu baterie (SoX). Informace jsou shromažďovány a přenášeny do třetího stupně prostřednictvím komunikačního spojení, obvykle pomocí CAN nebo Ethernetu.
3. Horní úroveň: Obecné ovládání pro správu bateriového shluku. Hlavní funkcí této úrovně je shromažďování informací přenášených druhou úrovní BCU, ukládání a zobrazování těchto informací atd. s funkcí alarmu v reálném čase, s funkcí ovládání a zpětné vazby kontaktů hlavního jističe a s funkcí komunikace v reálném čase s PCS, EMS a lokálním monitorováním.
Technické požadavky
Ve srovnání s BMS pro automobilové baterie má BMS pro ukládání energie složitější strukturu.
Zaprvé, kapacita baterie, úroveň se liší, správa úrovně napájení BMS je vyšší, sériové a paralelní zapojení vyžaduje více baterií.
Systém BMS má vyšší požadavky na připojení k síti. Na připojení k síti jsou kladeny vyšší požadavky. Baterie je připojena k baterii a elektronickému systému vozidla, takže technické požadavky jsou nižší.
Trh
Na trhu BMS působí tři hlavní typy podniků, a to výrobci vozidel, výrobci baterií a nezávislí výrobci BMS. Výrobci vozidel a baterií podnikají formou nezávislého výzkumu a vývoje nebo kooperativního vývoje s dodavateli BMS. Většina předních domácích výrobců baterií, jako jsou BYD, Ningde Times, Guoxuan Gaoke a výrobci lithiových baterií AVIC, používá uspořádání BMS+PACK pro výrobu bateriových sad a sad BMS. Nezávislí výrobci BMS v současné době mají velký počet účastníků a produktová řada BMS může být dodávána do mnoha průmyslových odvětví.
V současné době mají přední čínské podniky v odvětví BMS zjevné výhody. Konkrétně v roce 2022 se instalovaná kapacita nových energetických baterií v Číně v roce 2022 pohybovala mezi deseti největšími výrobci s podílem 76,1 %. Mezi nimi jsou tři největší společnosti BYD, Ningde Times a Tesla, které všechny patří mezi výrobce vozidel a baterií s podílem 26,4 %, 16,9 % a 9 %. Podíl nezávislých výrobců BMS je relativně nízký a největší nezávislý výrobce BMS v Číně, Li Xinneng, se umístil na čtvrtém místě, ale celkový podíl je pouze 6,7 %.
Přechod od základních k pokročilým funkcím
1. Vyšší spolehlivost
Protože každá bateriová jednotka má svůj vlastní monitorovací a řídicí systém, je spolehlivost distribuovaného systému BMS vyšší. I když jedna baterie selže, ostatní baterie mohou stále normálně fungovat a celkový výkon systému nebude výrazně ovlivněn.
2. Snadná údržba a modernizace
Protože je struktura distribuovaného systému BMS relativně jednoduchá, každý bateriový článek může fungovat nezávisle, takže údržba a modernizace jsou relativně snadné. Jakmile bateriová jednotka selže, lze ji přímo vyměnit, aniž by bylo nutné celý systém vypnout kvůli údržbě a modernizaci.
3. Větší flexibilita
Monitorovací a řídicí systém distribuovaného BMS je rozptýlen v každé bateriové jednotce, takže systém je flexibilnější. Počet bateriových článků lze zvýšit nebo snížit podle aktuální poptávky, aniž by bylo nutné zohledňovat složitost distribuovaného systému jako celku.
Systém hospodaření s energií (EMS)
EMS (Energy Management System), také známý jako systém řízení energie, sice netvoří velký podíl na celém systému skladování energie, ale je nesmírně důležitou klíčovou součástí celého systému skladování energie. Obecně se jedná o regulaci a řízení lithiových baterií v elektrárnách s integrovaným systémem řízení energie.
Organizace
Systém energetického managementu se skládá z několika částí, které budou znázorněny níže.
1. Monitorování a sběr dat: Systém řízení energie monitoruje výrobu, skladování a spotřebu energie v zařízení pro ukládání energie v reálném čase pomocí senzorů a přístrojového vybavení. Je schopen shromažďovat řadu dat, včetně stavu nabíjení a vybíjení baterií, teploty, napětí, proudu atd.
2. Analýza a optimalizace dat: Systém energetického managementu se spoléhá na pokročilou technologii analýzy dat, která zpracovává a analyzuje shromážděná data, aby pochopil provozní stav a výkon energetického systému. Prostřednictvím analýzy dat dokáže identifikovat potenciální problémy v energetickém systému a poskytnout optimalizační návrhy, jako je úprava strategií nabíjení a vybíjení a optimalizace účinnosti využití energie.
3. Plánování a řízení energie: Systém pro řízení energie dokáže inteligentně plánovat a řídit energii na základě poptávky po energii v reálném čase a provozu systému. Dokáže rozumně uspořádat nabíjení a vybíjení energetických úložišť podle prognózy poptávky, cenové situace elektřiny, zatížení sítě a dalších faktorů, aby se dosáhlo efektivního využití a úspor energie.
4. Detekce poruch a bezpečnostní ochrana: Systém řízení energie dokáže včas detekovat a upozornit na poruchové stavy v úložišti energie, jako je nadměrné vybití baterie, nadměrné nabití a teplotní abnormality, aby byl zaručen bezpečný provoz úložiště energie. Zároveň jej lze propojit s distribuční sítí pro dálkové ovládání a ochranu úložišť energie.
Optimalizace provozní strategie a návrhu strategie řízení je klíčovým bodem
Návrh optimalizované provozní strategie a strategie řízení je klíčovým bodem a zároveň obtíží produktů EMS.
Vzhledem k charakteristikám nabíjení a vybíjení úložišť energie, nákladům na nabíjení a vybíjení úložišť energie a výhodám aplikace úložišť energie a za předpokladu splnění požadavků na dispečerské řízení sítě může návrh optimalizovaných provozních a řídicích strategií zvýšit ekonomické výhody provozu systémů úložišť energie a zlepšit různé technické ukazatele.
Produkty EMS obecně fungují jako most mezi systémem skladování energie a informačními systémy vyšší úrovně.
Systém pro ukládání energie se může prostřednictvím EMS zapojit do plánování sítě, plánování virtuální elektrárny, interakce „zdroj-síť-zátěž-ukládání“ atd.
Produkty EMS a plánování sítě a další úzká koordinace a ve funkci má určitou podobnost, společnost potřebuje pochopit provozní charakteristiky sítě, hluboké orání společností na straně sítě v oblasti informačních technologií musí hromadit znalosti a know-how, mohou vytvořit schopnost opětovného použití, což má určitou výhodu.
