Το βιομηχανικό και εμπορικό σύστημα αποθήκευσης ενέργειας αποτελείται από σύστημα μπαταριών (συμπεριλαμβανομένου του BMS), EMS, PCS, κλιματισμό, σύστημα πυροπροστασίας, σύστημα παρακολούθησης και συναγερμού κ.λπ., εκ των οποίων τα BMS και EMS, ως η βασική μονάδα ελέγχου του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας, φέρουν τη σημαντική ευθύνη της διαχείρισης μπαταριών και της διαχείρισης ενέργειας αντίστοιχα, και οι λειτουργίες, η απόδοση και η αντιστοίχιση λογισμικού και υλικού σχετίζονται άμεσα με την ασφάλεια της εφαρμογής του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας και την απόδοση της επένδυσης.
Σύστημα Διαχείρισης Μπαταριών (BMS)Αναλαμβάνοντας την ανίχνευση στο σύστημα, μπορεί να παρακολουθεί και να ελέγχει τα συστήματα αποθήκευσης μπαταριών για να διασφαλίζει την ασφάλεια, τη σταθερότητα και την απόδοσή τους.
Σύστημα Διαχείρισης Ενέργειας (EMS): υπεύθυνο για τη λήψη αποφάσεων στο σύστημα, αναφέρεται γενικά στο ενσωματωμένο σύστημα διαχείρισης ενέργειας ρύθμισης και ελέγχου που ξεκίνησε για σταθμούς παραγωγής ενέργειας αποθήκευσης μπαταριών λιθίου, πραγματοποιώντας παρακολούθηση και διάγνωση σε πραγματικό χρόνο.
Σύστημα Μετατροπής Ισχύος (PCS):υπεύθυνος για την εκτέλεση στο σύστημα, είναι ένα βασικό μέρος της μονάδας αποθήκευσης ενέργειας, ελέγχοντας τη φόρτιση και την εκφόρτιση των μπαταριών και εκτελώντας τη μετατροπή AC/DC για την παροχή ισχύος απευθείας στα φορτία AC απουσία του δικτύου.
Σύστημα Διαχείρισης Μπαταριών (BMS)
Το πλήρες όνομα του BMS είναι Σύστημα Διαχείρισης Μπαταρίας, που σημαίνει το υποσύστημα που χρησιμοποιείται για τη διαχείριση του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας της μπαταρίας.
Λειτουργία
Το BMS αποτελείται κυρίως από μια μονάδα παρακολούθησης, μια μονάδα ελέγχου, μια μονάδα επικοινωνίας και άλλα μέρη. Η κύρια λειτουργία του είναι να παρακολουθεί και να ελέγχει την κατάσταση της μπαταρίας σε πραγματικό χρόνο, συμπεριλαμβανομένης της τάσης, του ρεύματος, της θερμοκρασίας, του SOC και άλλων παραμέτρων. Επιπλέον, το BMS μπορεί επίσης να προστατεύει και να ελέγχει την μπαταρία για να διασφαλίσει την ασφάλεια και τη διάρκεια ζωής της.
Προκειμένου να αποφευχθεί η υπερφόρτιση και η υπερβολική αποφόρτιση της μπαταρίας, παρατείνοντας έτσι τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας και βελτιώνοντας την αποδοτικότητα της χρήσης της.
Όχι μόνο αυτό, το BMS παίζει επίσης ρόλο ανάλυσης δεδομένων, πρέπει να υπολογίζει και να αναλύει το SOC (υπόλοιπη χωρητικότητα μπαταρίας) και το SOH (κατάσταση υγείας της μπαταρίας) της μπαταρίας, προκειμένου να παρατηρείται η κατάσταση της μπαταρίας και, μόλις υπάρξουν μη φυσιολογικές πληροφορίες, θα αναφέρονται έγκαιρα, έτσι ώστε ο χρήστης να γνωρίζει ότι η μπαταρία έχει κάποια ανωμαλία έγκαιρα.
Αρχιτεκτονική Επίγνωσης σε Επίπεδα
Στα περισσότερα συστήματα BMS, υπάρχει μια αρχιτεκτονική τριών επιπέδων.
1. Κάτω επίπεδο: Υποτελής μονάδα BMU, η λειτουργία αυτού του επιπέδου είναι κυρίως η πραγματοποίηση της λήψης της τάσης και της θερμοκρασίας των στοιχείων της μπαταρίας και είναι υπεύθυνη για την εκτέλεση της στρατηγικής εξισορρόπησης της μπαταρίας. Η λήψη πληροφοριών επικοινωνεί με το δεύτερο επίπεδο μέσω μιας σύνδεσης επικοινωνίας, συνήθως χρησιμοποιώντας CAN ή επικοινωνία αλυσίδας.
2. Μεσαίο επίπεδο: Κύριο BCU ελέγχου, οι κύριες λειτουργίες αυτού του επιπέδου είναι η συλλογή πληροφοριών τάσης, ρεύματος και μόνωσης συστοιχίας, ο έλεγχος των επαφέων για την προστασία της μπαταρίας, η συλλογή πληροφοριών από την BMU πρώτου σταδίου και η εκτίμηση της κατάστασης της μπαταρίας (SoX). Οι πληροφορίες συλλέγονται και κοινοποιούνται στο τρίτο στάδιο μέσω μιας σύνδεσης επικοινωνίας, συνήθως χρησιμοποιώντας CAN ή Ethernet.
3. Ανώτερο επίπεδο: Γενικός έλεγχος, για τη διαχείριση του συμπλέγματος μπαταριών. Η κύρια λειτουργία αυτού του επιπέδου είναι η συλλογή των πληροφοριών που μεταδίδονται από το BCU δεύτερου επιπέδου, η αποθήκευση και η εμφάνιση των πληροφοριών κ.λπ., με λειτουργία συναγερμού σε πραγματικό χρόνο, με τη λειτουργία ελέγχου και ανάδρασης επαφής του κύριου διακόπτη κυκλώματος και με τη λειτουργία επικοινωνίας σε πραγματικό χρόνο με PCS, EMS και τοπική παρακολούθηση.
Τεχνικές απαιτήσεις
Σε σύγκριση με το BMS για μπαταρίες αυτοκινήτων, το BMS αποθήκευσης ενέργειας έχει πιο σύνθετη δομή.
Πρώτα απ 'όλα, η χωρητικότητα της μπαταρίας, το επίπεδο είναι διαφορετικό, η διαχείριση BMS του επιπέδου τροφοδοσίας είναι υψηλότερη, η σειριακή και η παράλληλη σύνδεση απαιτούσαν περισσότερες μπαταρίες.
Το BMS έχει υψηλότερες απαιτήσεις για τη σύνδεση στο δίκτυο. Υπάρχουν υψηλότερες απαιτήσεις για τη σύνδεση με το δίκτυο. Η μπαταρία ρεύματος συνδέεται με την μπαταρία και το ηλεκτρονικό σύστημα του οχήματος, επομένως οι τεχνικές απαιτήσεις είναι χαμηλότερες.
Αγορά
Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι επιχειρήσεων που εμπλέκονται στην αγορά BMS: οι κατασκευαστές οχημάτων, οι κατασκευαστές μπαταριών ισχύος και οι ανεξάρτητοι παραγωγοί BMS. Οι κατασκευαστές οχημάτων και μπαταριών διεξάγουν επιχειρηματικές δραστηριότητες με τη μορφή ανεξάρτητης έρευνας και ανάπτυξης ή συνεργατικής ανάπτυξης με προμηθευτές BMS. Οι περισσότεροι εγχώριοι ηγέτες μπαταριών ισχύος, όπως οι BYD, Ningde Times, Guoxuan Gaoke και AVIC, υιοθετούν τη λειτουργία διάταξης BMS+PACK για την παροχή πακέτων μπαταριών και πακέτων BMS. Οι ανεξάρτητοι κατασκευαστές BMS έχουν επί του παρόντος μεγάλο αριθμό συμμετεχόντων και η σειρά προϊόντων BMS μπορεί να διατεθεί σε πολλαπλές βιομηχανίες.
Προς το παρόν, οι κορυφαίες επιχειρήσεις της βιομηχανίας BMS της Κίνας έχουν προφανή πλεονεκτήματα, συγκεκριμένα, το 2022, η εγκατεστημένη δυναμικότητα των νέων μπαταριών ενέργειας BMS της Κίνας θα ανέλθει στο 76,1% των δέκα κορυφαίων κατασκευαστών. Μεταξύ αυτών, οι τρεις κορυφαίες εταιρείες είναι οι BYD, Ningde Times και Tesla, οι οποίες είναι όλες κατασκευαστές οχημάτων και μπαταριών, με μερίδιο 26,4%, 16,9% και 9% αντίστοιχα. Το μερίδιο των ανεξάρτητων κατασκευαστών BMS είναι σχετικά χαμηλό και ο μεγαλύτερος ανεξάρτητος κατασκευαστής BMS στην Κίνα, η Li Xinneng, κατατάσσεται τέταρτη σε μερίδιο, αλλά το συνολικό μερίδιο είναι μόνο 6,7%.
Μετάβαση από βασικές σε προηγμένες λειτουργίες
1. Υψηλότερη αξιοπιστία
Δεδομένου ότι κάθε μονάδα μπαταρίας διαθέτει το δικό της σύστημα παρακολούθησης και ελέγχου, η αξιοπιστία του κατανεμημένου BMS είναι υψηλότερη. Ακόμα και αν μία μόνο μπαταρία χαλάσει, οι άλλες μπαταρίες μπορούν να συνεχίσουν να λειτουργούν κανονικά και η συνολική απόδοση του συστήματος δεν θα επηρεαστεί σημαντικά.
2. Εύκολο στη συντήρηση και την αναβάθμιση
Επειδή η δομή του κατανεμημένου BMS είναι σχετικά απλή, κάθε στοιχείο μπαταρίας μπορεί να λειτουργεί ανεξάρτητα, επομένως η συντήρηση και η αναβάθμιση είναι σχετικά εύκολες. Μόλις μια μονάδα μπαταρίας παρουσιάσει βλάβη, μπορεί να αντικατασταθεί απευθείας χωρίς να χρειάζεται να απενεργοποιηθεί ολόκληρο το σύστημα για συντήρηση και αναβάθμιση.
3. Ισχυρότερη ευελιξία
Το σύστημα παρακολούθησης και ελέγχου του κατανεμημένου BMS είναι διασκορπισμένο σε κάθε μονάδα μπαταρίας, επομένως το σύστημα είναι πιο ευέλικτο. Τα στοιχεία της μπαταρίας μπορούν να αυξηθούν ή να μειωθούν ανάλογα με την πραγματική ζήτηση, χωρίς να χρειάζεται να ληφθεί υπόψη η πολυπλοκότητα του κατανεμημένου συστήματος στο σύνολό του.
Σύστημα Διαχείρισης Ενέργειας (EMS)
Το EMS (Σύστημα Διαχείρισης Ενέργειας), γνωστό και ως σύστημα διαχείρισης ενέργειας, αν και το ποσοστό ολόκληρου του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας δεν είναι πολύ μεγάλο, αποτελεί ένα εξαιρετικά σημαντικό βασικό στοιχείο ολόκληρου του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας. Αναφέρεται γενικά στη ρύθμιση και τον έλεγχο ενός σταθμού παραγωγής ενέργειας με μπαταρία λιθίου που ξεκίνησε ένα ολοκληρωμένο σύστημα διαχείρισης ενέργειας.
Οργάνωση
Το σύστημα διαχείρισης ενέργειας περιλαμβάνει διάφορα μέρη, τα οποία παρουσιάζονται παρακάτω.
1. Παρακολούθηση και συλλογή: Το σύστημα διαχείρισης ενέργειας παρακολουθεί την παραγωγή, την αποθήκευση και την κατανάλωση ενέργειας στην εγκατάσταση αποθήκευσης ενέργειας σε πραγματικό χρόνο μέσω αισθητήρων και εξοπλισμού οργάνων. Είναι ικανό να συλλέγει μια ποικιλία δεδομένων, όπως η κατάσταση φόρτισης και εκφόρτισης της μπαταρίας, η θερμοκρασία, η τάση, το ρεύμα κ.ο.κ.
2. Ανάλυση και βελτιστοποίηση δεδομένων: Το σύστημα διαχείρισης ενέργειας βασίζεται σε προηγμένη τεχνολογία ανάλυσης δεδομένων για την επεξεργασία και ανάλυση των συλλεγόμενων δεδομένων, προκειμένου να κατανοηθεί η κατάσταση λειτουργίας και η απόδοση του ενεργειακού συστήματος. Μέσω της ανάλυσης των δεδομένων, μπορεί να εντοπίσει πιθανά προβλήματα στο ενεργειακό σύστημα και να παρέχει προτάσεις βελτιστοποίησης, όπως η προσαρμογή των στρατηγικών φόρτισης και εκφόρτισης και η βελτιστοποίηση της αποδοτικότητας της ενεργειακής αξιοποίησης.
3. Προγραμματισμός και έλεγχος ενέργειας: Το σύστημα διαχείρισης ενέργειας μπορεί να προγραμματίσει και να ελέγξει έξυπνα την ενέργεια με βάση την ενεργειακή ζήτηση και τη λειτουργία του συστήματος σε πραγματικό χρόνο. Μπορεί να οργανώσει εύλογα τη λειτουργία φόρτισης και εκφόρτισης των εγκαταστάσεων αποθήκευσης ενέργειας σύμφωνα με την πρόβλεψη ζήτησης, την κατάσταση των τιμών ηλεκτρικής ενέργειας, το φορτίο του δικτύου και άλλους παράγοντες, προκειμένου να επιτευχθεί η αποτελεσματική αξιοποίηση και εξοικονόμηση ενέργειας.
4. Ανίχνευση σφαλμάτων και προστασία ασφαλείας: Το σύστημα διαχείρισης ενέργειας μπορεί να ανιχνεύσει και να ειδοποιήσει έγκαιρα για συνθήκες σφαλμάτων στην εγκατάσταση αποθήκευσης ενέργειας, όπως υπερεκφόρτιση μπαταρίας, υπερφόρτιση και ανωμαλία θερμοκρασίας, προκειμένου να εγγυηθεί την ασφαλή λειτουργία της εγκατάστασης αποθήκευσης ενέργειας. Ταυτόχρονα, μπορεί επίσης να συνδεθεί με το σύστημα δικτύου διανομής για την πραγματοποίηση τηλεχειρισμού και προστασίας των εγκαταστάσεων αποθήκευσης ενέργειας.
Η βελτιστοποίηση της στρατηγικής λειτουργίας και του σχεδιασμού της στρατηγικής ελέγχου είναι το βασικό σημείο
Ο σχεδιασμός βελτιστοποιημένης στρατηγικής λειτουργίας και στρατηγικής ελέγχου είναι το βασικό σημείο και η δυσκολία των προϊόντων EMS.
Λαμβάνοντας υπόψη τα χαρακτηριστικά φόρτισης και εκφόρτισης της αποθήκευσης ενέργειας, το κόστος φόρτισης και εκφόρτισης των μονάδων αποθήκευσης ενέργειας και τα οφέλη των εφαρμογών αποθήκευσης ενέργειας, και υπό την προϋπόθεση της ικανοποίησης των απαιτήσεων ελέγχου κατανομής του δικτύου, ο σχεδιασμός βελτιστοποιημένων στρατηγικών λειτουργίας και ελέγχου μπορεί να ενισχύσει τα οικονομικά οφέλη της λειτουργίας του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας και να βελτιώσει διάφορους τεχνικούς δείκτες.
Τα προϊόντα EMS λειτουργούν γενικά ως γέφυρα μεταξύ του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας και των συστημάτων πληροφοριών υψηλότερου επιπέδου.
Το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μπορεί να συμμετάσχει στον προγραμματισμό του δικτύου, στον προγραμματισμό εικονικών μονάδων παραγωγής ενέργειας, στην αλληλεπίδραση «πηγής-δικτύου-φορτίου-αποθήκευσης» κ.λπ. μέσω του EMS.
Τα προϊόντα EMS και ο προγραμματισμός δικτύου και άλλοι στενοί συντονισμοί, και στη λειτουργία έχουν μια ορισμένη ομοιότητα, η εταιρεία πρέπει να κατανοήσει τα λειτουργικά χαρακτηριστικά του δικτύου, οι εταιρείες τεχνολογίας πληροφοριών που αναπτύσσονται σε βάθος στο δίκτυο έχουν γνώση, τεχνογνωσία για να συσσωρεύσουν, μπορούν να διαμορφώσουν την ικανότητα επαναχρησιμοποίησης, έχουν ένα ορισμένο πλεονέκτημα.
