Industrielle og kommercielle energilagringssystemer består af batterisystemer (inklusive BMS), EMS, PCS, klimaanlæg, brandsikringssystem, overvågnings- og alarmsystem osv., hvor BMS og EMS, som energilagringssystemets centrale styreenheder, bærer det vigtige ansvar for henholdsvis batteristyring og energistyring, og deres funktioner, ydeevne og matchning af software og hardware er direkte relateret til sikkerheden ved anvendelsen af energilagringssystemet og investeringsafkastet.
Batteristyringssystem (BMS)Den overtager registreringen i systemet og kan overvåge og styre batterilagringssystemer for at sikre deres sikkerhed, stabilitet og ydeevne.
Energistyringssystem (EMS)Ansvarlig for beslutningstagning i systemet. Det refererer generelt til det integrerede energistyringssystem til regulering og kontrol, der er lanceret til litiumbatteri-energilagringskraftværker, og som realiserer overvågning og diagnose i realtid.
Strømkonverteringssystem (PCS)Ansvarlig for udførelsen i systemet er en central del af energilagringsanlægget, der styrer opladning og afladning af batterierne og udfører AC/DC-konvertering for at forsyne strøm direkte til AC-belastningerne i fravær af elnettet.
Batteristyringssystem (BMS)
Det fulde navn på BMS er Battery Management System, hvilket betyder det delsystem, der bruges til at styre batteriets energilagringssystem.
Fungere
BMS består hovedsageligt af et overvågningsmodul, et kontrolmodul, et kommunikationsmodul og andre dele. Dets hovedfunktion er at overvåge og styre batteriets status i realtid, herunder batterispænding, strøm, temperatur, SOC og andre parametre. Derudover kan BMS også beskytte og styre batteriet for at sikre dets sikkerhed og levetid.
For at forhindre batteriet i at overoplades og overaflades, hvilket forlænger batteriets levetid og forbedrer batteriets effektivitet.
Ikke nok med det, BMS'en spiller også en rolle i dataanalyse. Den skal beregne og analysere batteriets SOC (resterende batterikapacitet) og SOH (batteriets sundhedstilstand) for at observere batteriets tilstand. Når der er unormale oplysninger, rapporteres disse rettidigt, så brugeren ved, at der er en unormalitet i batteriet, i tide.
Lagdelt bevidsthedsarkitektur
I de fleste BMS-systemer er der en trelagsarkitektur.
1. Nederste lag: Slave BMU. Dette niveaus funktion er primært at registrere battericellespænding og -temperatur og er ansvarlig for udførelsen af batteriets udligningsstrategi. Informationsindsamlingen kommunikerer med det andet niveau via et kommunikationslink, normalt ved hjælp af CAN- eller daisy chain-kommunikation.
2. Mellemlag: Hovedstyrings-BCU. Hovedfunktionerne på dette niveau er at indsamle information om klyngespænding, strøm og klyngeisolering, styre kontaktorer til batteripakkebeskyttelse, indsamling af information fra første-trins BMU og estimering af batteriets tilstand (SoX). Informationen indsamles og kommunikeres med tredje trin via et kommunikationslink, normalt ved hjælp af CAN eller Ethernet.
3. Øvre niveau: Generel styring til styring af batteriklynger. Hovedfunktionen på dette niveau er at indsamle information, der transmitteres af BCU'en på andet niveau, gemme og vise informationen osv. med realtidsalarmfunktion, med kontrol- og kontaktfeedbackfunktion for hovedafbryderen og med realtidskommunikationsfunktion med PCS, EMS og lokal overvågning.
Tekniske krav
Sammenlignet med BMS til bilbatterier har energilagrings-BMS en mere kompleks struktur.
Først og fremmest er batterikapaciteten og niveauet forskelligt, BMS-styringen af strømforsyningsniveauet er højere, og serie- og parallelforbindelse kræver flere batterier.
BMS har højere krav til nettilslutning. Der er højere krav til forbindelsen til nettet. Strømbatteriet er forbundet til batteriet og køretøjets elektroniske system, så de tekniske krav er lavere.
Marked
Der er tre hovedtyper af virksomheder involveret på BMS-markedet, nemlig køretøjsproducenter, producenter af strømbatterier og uafhængige BMS-producenter. Køretøjsproducenter og batteriproducenter udfører forretning i form af uafhængig forskning og udvikling eller kooperativ udvikling med BMS-leverandører. De fleste af de førende indenlandske producenter af strømbatterier, såsom BYD, Ningde Times, Guoxuan Gaoke og AVIC Li-power-batteriproducenter, anvender BMS+PACK-layouttilstanden til at levere batteripakker og BMS-pakker. Uafhængige BMS-producenter har i øjeblikket et stort antal deltagere, og BMS-produktlinjen kan leveres til flere brancher.
I øjeblikket har Kinas førende virksomheder i BMS-industrien åbenlyse fordele. Specifikt havde Kinas nye BMS-energibatteriproducenter i 2022 en andel på 76,1% af deres installerede kapacitet. Blandt dem er de tre største virksomheder BYD, Ningde Times og Tesla, som alle er køretøjsproducenter og batteriproducenter, med en andel på henholdsvis 26,4%, 16,9% og 9%. Andelen af uafhængige BMS-producenter er relativt lav, og den største uafhængige BMS-producent i Kina, Li Xinneng, er nummer fire målt på andel, men den samlede andel er kun 6,7%.
Går fra grundlæggende til avancerede funktioner
1. Højere pålidelighed
Da hver batterienhed har sit eget overvågnings- og kontrolsystem, er pålideligheden af distribueret BMS højere. Selv hvis et enkelt batteri svigter, kan andre batterier stadig fungere normalt, og systemets samlede ydeevne vil ikke blive væsentligt påvirket.
2. Nem at vedligeholde og opgradere
Fordi strukturen i et distribueret BMS er relativt enkel, kan hver battericelle fungere uafhængigt, så vedligeholdelse og opgradering er relativt let. Når en batterienhed svigter, kan den udskiftes direkte uden at skulle lukke hele systemet ned for vedligeholdelse og opgradering.
3. Stærkere fleksibilitet
Overvågnings- og kontrolsystemet i distribueret BMS er spredt i hver batterienhed, så systemet er mere fleksibelt. Battericeller kan øges eller mindskes i henhold til den faktiske efterspørgsel uden at skulle tage hensyn til systemets kompleksitet som helhed.
Energistyringssystem (EMS)
EMS (Energy Management System), også kendt som energistyringssystem, selvom andelen af hele energilagringssystemet ikke er særlig stor, er det en ekstremt vigtig kernekomponent i hele energilagringssystemet. Det refererer generelt til regulering og kontrol af lithiumbatterilagringskraftværker, der lanceres med et integreret energistyringssystem.
Organisation
Energistyringssystemet består af flere dele, som er vist nedenfor.
1. Overvågning og indsamling: Energistyringssystemet overvåger produktion, lagring og forbrug af energi i energilageret i realtid via sensorer og instrumentudstyr. Det er i stand til at indsamle en række data, herunder batteriets opladnings- og afladningsstatus, temperatur, spænding, strøm osv.
2. Dataanalyse og optimering: Energistyringssystemet bruger avanceret dataanalyseteknologi til at behandle og analysere de indsamlede data for at forstå energisystemets driftsstatus og ydeevne. Gennem dataanalyse kan det identificere potentielle problemer i energisystemet og give optimeringsforslag, såsom justering af opladnings- og afladningsstrategier og optimering af energiudnyttelseseffektiviteten.
3. Energiplanlægning og -styring: Energistyringssystemet kan intelligent planlægge og styre energi baseret på realtidsenergibehov og systemdrift. Det kan med rimelighed arrangere opladning og afladning af energilagringsfaciliteter i henhold til efterspørgselsprognose, elprissituation, netbelastning og andre faktorer for at realisere effektiv udnyttelse og energibesparelse.
4. Fejlfinding og sikkerhedsbeskyttelse: Energistyringssystemet kan rettidigt registrere og alarmere fejltilstande i energilageret, såsom overafladning af batteriet, overopladning og temperaturafvigelser, for at garantere sikker drift af energilageret. Samtidig kan det også forbindes med distributionsnetværket for at realisere fjernbetjening og beskyttelse af energilagerfaciliteter.
Optimering af driftsstrategi og design af kontrolstrategi er nøglepunktet
Designet af en optimeret driftsstrategi og kontrolstrategi er kernepunktet og vanskeligheden ved EMS-produkter.
Under hensyntagen til opladnings- og afladningsegenskaber for energilagring, omkostningerne ved opladning og afladning af energilagringsenheder og fordelene ved energilagringsapplikationer, og under forudsætning af at opfylde kravene til styring af forsyningsnettet, kan design af optimerede drifts- og styringsstrategier forbedre de økonomiske fordele ved drift af energilagringssystemer og forbedre forskellige tekniske indeks.
EMS-produkter fungerer generelt som en bro mellem energilagringssystemet og informationssystemer på højere niveau.
Energilagringssystemet kan deltage i netplanlægning, virtuel kraftværksplanlægning, "kilde-net-last-lagring"-interaktion osv. via EMS.
EMS-produkter og netplanlægning og anden tæt koordinering, og i funktionen har en vis lighed, virksomheden er nødt til at forstå nettets driftskarakteristika, og informationsteknologivirksomheder på nettet har viden, knowhow, der kan akkumuleres, og som kan danne evnen til at genbruge, hvilket har en vis fordel.
