Tööstuslik ja kaubanduslik energiasalvestussüsteem koosneb akusüsteemist (sh BMS), EMS-ist, PCS-ist, kliimaseadmest, tulekaitsesüsteemist, jälgimis- ja häiresüsteemist jne. BMS ja EMS kui energiasalvestussüsteemi põhilised juhtimisüksused kannavad olulist vastutust vastavalt aku ja energia haldamise eest. Nende funktsioonid, jõudlus ja tark- ja riistvara sobivus on otseselt seotud energiasalvestussüsteemi rakendamise ohutuse ja investeeringutasuvusega.
Aku haldussüsteem (BMS): võttes vastutuse süsteemi sensorite eest, saab see jälgida ja juhtida akusalvestussüsteeme, et tagada nende ohutus, stabiilsus ja jõudlus.
Energiahaldussüsteem (EMS): vastutab süsteemis otsuste tegemise eest, viitab see üldiselt liitiumaku energiasalvestusjaamade jaoks käivitatud integreeritud energiahaldussüsteemile, mis võimaldab reaalajas seiret ja diagnoosimist.
Energiamuundamise süsteem (PCS)Vastutab süsteemis teostuse eest, on energiasalvestusjaama põhiosa, mis juhib akude laadimist ja tühjendamist ning teostab vahelduvvoolu/alalisvoolu muundamise, et varustada elektrit otse vahelduvvoolukoormustega võrgu puudumisel.
Aku haldussüsteem (BMS)
BMS-i täisnimi on akuhaldussüsteem, mis tähendab alamsüsteemi, mida kasutatakse aku energiasalvestussüsteemi haldamiseks.
Funktsioon
BMS koosneb peamiselt jälgimismoodulist, juhtmoodulist, sidemoodulist ja muudest osadest. Selle peamine ülesanne on jälgida ja juhtida aku olekut reaalajas, sealhulgas aku pinget, voolutugevust, temperatuuri, laadimiskoormust ja muid parameetreid. Lisaks saab BMS akut kaitsta ja juhtida, et tagada aku ohutus ja eluiga.
Aku ülelaadimise ja ületühjenemise vältimiseks pikendatakse aku kasutusiga ja parandatakse aku kasutamise efektiivsust.
Lisaks sellele täidab BMS ka andmeanalüüsi rolli, arvutades ja analüüsides aku SOC-d (aku järelejäänud mahtuvust) ja SOH-d (aku seisukorda), et jälgida aku olekut ning kui ilmneb ebanormaalset teavet, teatatakse sellest õigeaegselt, et kasutaja teaks aku ebanormaalsusest õigeaegselt.
Kihiline teadlikkuse arhitektuur
Enamikus hoonete juhtimissüsteemides on kolmetasandiline arhitektuur.
1. Alumine kiht: alam-BMU, mille peamine ülesanne on aku elementide pinge ja temperatuuri omandamine ning aku võrdsustamisstrateegia elluviimine. Teabe hankimine toimub teise tasemega sideühenduse kaudu, tavaliselt CAN-i või päriahela side abil.
2. Keskmine kiht: peamine juhtplokk (BCU), mille peamised funktsioonid on klastri pinge, voolu ja klastri isolatsiooniteabe kogumine, akupaki kaitsmiseks mõeldud kontaktorite juhtimine, esimese astme BMU-lt teabe kogumine ja aku oleku (SoX) hindamine. Teave kogutakse ja edastatakse kolmanda astmega sideühenduse kaudu, tavaliselt CAN-i või Etherneti abil.
3. Ülemine tase: Üldine juhtimine akuklastri haldamiseks. Selle taseme peamine ülesanne on koguda teise taseme akuploki edastatud teavet, salvestada ja kuvada seda jne, kasutades reaalajas häirefunktsiooni, peakaitselüliti juhtimis- ja kontakttagasisidefunktsiooni ning reaalajas suhtlust PCS-i, EMS-i ja kohaliku jälgimisega.
Tehnilised nõuded
Võrreldes autoakude BMS-iga on energia salvestamise BMS-il keerukam struktuur.
Esiteks, aku mahtuvus, tase on erinev, BMS-i toiteallika taseme haldamine on kõrgem, jada- ja paralleelühendus nõuab rohkem akusid.
BMS-il on võrguühendusele kõrgemad nõuded. Võrguühendusele on seatud kõrgemad nõuded. Aku on ühendatud aku ja sõiduki elektroonikasüsteemiga, seega on tehnilised nõuded madalamad.
Turg
BMS-turul tegutseb peamiselt kolme tüüpi ettevõtteid: sõidukitootjad, akude tootjad ja sõltumatud BMS-tootjad. Sõidukitootjad ja akude tootjad tegutsevad iseseisva teadus- ja arendustegevuse või BMS-tarnijatega koostöös tehtava arendustegevuse vormis. Enamik kodumaiseid akude tootjaid, nagu BYD, Ningde Times, Guoxuan Gaoke ja AVIC Li-power akude tootjad, kasutavad akupakkide ja BMS-pakettide pakkumiseks BMS+PACK paigutusrežiimi. Sõltumatud BMS-tootjad on praegu suure hulga osalejatega ning BMS-tootesarja saab tarnida mitmele tööstusharule.
Praegu on Hiina BMS-tööstuse juhtettevõtetel ilmsed eelised, täpsemalt öeldes oli 2022. aastal Hiina uute energiaakude BMS-i paigaldatud võimsuse osakaal kümne suurima tootja hulgas 76,1%. Nende hulgas on kolm suurimat ettevõtet BYD, Ningde Times ja Tesla, mis kõik on sõidukite ja akude tootjad, osakaaluga vastavalt 26,4%, 16,9% ja 9%. Sõltumatute BMS-i tootjate osakaal on suhteliselt madal ja Hiina suurim sõltumatu BMS-i tootja Li Xinneng oli osakaalu poolest neljandal kohal, kuid üldine osakaal on vaid 6,7%.
Liikumine põhifunktsioonidelt edasijõudnutele funktsioonidele
1. Suurem töökindlus
Kuna igal akuüksusel on oma jälgimis- ja juhtimissüsteem, on hajutatud BMS-i töökindlus suurem. Isegi ühe aku rikke korral saavad teised akud normaalselt töötada ja süsteemi üldine jõudlus ei muutu oluliselt.
2. Lihtne hooldada ja uuendada
Kuna hajutatud BMS-i struktuur on suhteliselt lihtne, saab iga akuelement töötada iseseisvalt, seega on hooldus ja uuendamine suhteliselt lihtsad. Kui akuplokk peaks rikki minema, saab selle otse välja vahetada, ilma et peaks kogu süsteemi hoolduseks ja uuendamiseks välja lülitama.
3. Suurem paindlikkus
Hajutatud BMS-i jälgimis- ja juhtimissüsteem on hajutatud igasse akuüksusesse, mistõttu on süsteem paindlikum. Akuelementide arvu saab vastavalt tegelikule nõudlusele suurendada või vähendada, ilma et peaks arvestama hajutatud süsteemi kui terviku keerukusega.
Energiahaldussüsteem (EMS)
EMS (energiahaldussüsteem), tuntud ka kui energiahaldussüsteem, on küll energiasalvestussüsteemi osakaal väike, kuid äärmiselt oluline põhikomponent. Üldiselt viitab see liitiumakuga salvestuselektrijaama käivitatud integreeritud energiahaldussüsteemi reguleerimisele ja juhtimisele.
Organisatsioon
Energiahaldussüsteem koosneb mitmest osast, mida on näidatud allpool.
1. Jälgimine ja kogumine: Energiahaldussüsteem jälgib andurite ja mõõteriistade abil reaalajas energia tootmist, salvestamist ja tarbimist energiasalvestusrajatises. See on võimeline koguma mitmesuguseid andmeid, sealhulgas aku laadimise ja tühjenemise olekut, temperatuuri, pinget, voolutugevust jne.
2. Andmete analüüs ja optimeerimine: Energiahaldussüsteem tugineb kogutud andmete töötlemiseks ja analüüsimiseks täiustatud andmeanalüüsi tehnoloogiale, et mõista energiasüsteemi tööolekut ja jõudlust. Andmete analüüsi abil saab tuvastada energiasüsteemis võimalikke probleeme ja pakkuda optimeerimissoovitusi, näiteks laadimis- ja tühjendusstrateegiate kohandamiseks ning energiakasutuse efektiivsuse optimeerimiseks.
3. Energia ajastamine ja juhtimine: energiahaldussüsteem suudab energiat nutikalt ajastada ja juhtida reaalajas energianõudluse ja süsteemi toimimise põhjal. See suudab energiasalvestusseadmete laadimise ja tühjendamise mõistlikult korraldada vastavalt nõudluse prognoosile, elektrihinna olukorrale, võrgu koormusele ja muudele teguritele, et saavutada energia tõhus kasutamine ja säästmine.
4. Rikete tuvastamine ja ohutuskaitse: energiahaldussüsteem suudab õigeaegselt tuvastada ja anda märku energiasalvestusseadme riketest, näiteks aku ületühjenemisest, ülelaadimisest ja temperatuuri kõrvalekalletest, et tagada energiasalvestusseadme ohutu töö. Samal ajal saab seda ühendada ka jaotusvõrgusüsteemiga, et teostada energiasalvestusseadmete kaugjuhtimist ja kaitset.
Operatsioonistrateegia ja juhtimisstrateegia kujundamise optimeerimine on võtmetähtsusega
Optimeeritud tööstrateegia ja juhtimisstrateegia väljatöötamine on EMS-toodete põhipunkt ja raskus.
Arvestades energia salvestamise laadimise ja tühjendamise omadusi, energia salvestamise seadme laadimise ja tühjendamise kulusid ning energia salvestamise rakenduse eeliseid ning eeldusel, et tuleb täita võrgu dispetšijuhtimise nõudeid, saab optimeeritud töö- ja juhtimisstrateegiate väljatöötamisega suurendada energia salvestamise süsteemi töö majanduslikku kasu ja parandada mitmesuguseid tehnilisi näitajaid.
EMS-tooted toimivad üldiselt sillana energiasalvestussüsteemi ja kõrgema taseme infosüsteemide vahel.
Energiasalvestussüsteem saab EMSi kaudu liituda võrgu ajastamise, virtuaalse elektrijaama ajastamise, „allikas-võrk-koormus-salvestus” interaktsiooniga jne.
EMS-toodete ja võrgu ajakava koostamise ning muu tiheda koostöö ning funktsiooni teatud sarnasus, peab ettevõte mõistma võrgu tööomadusi, sügavkünnivõrgupoolsetel infotehnoloogiaettevõtetel on teadmised ja oskusteave, mida koguda, saab moodustada võime taaskasutada, millel on teatud eelis.
