O sistema de almacenamento de enerxía industrial e comercial consta dun sistema de baterías (incluíndo BMS), EMS, PCS, aire acondicionado, sistema de protección contra incendios, sistema de monitorización e alarma, etc., dos cales BMS e EMS, como unidade de control central do sistema de almacenamento de enerxía, teñen a importante responsabilidade da xestión da batería e a xestión da enerxía respectivamente, e as súas funcións, rendemento e correspondencia de software e hardware están directamente relacionados coa seguridade da aplicación do sistema de almacenamento de enerxía e o retorno do investimento.
Sistema de xestión de baterías (BMS): encargándose da detección no sistema, pode monitorizar e controlar os sistemas de almacenamento en baterías para garantir a súa seguridade, estabilidade e rendemento.
Sistema de xestión de enerxía (EMS): responsable da toma de decisións no sistema, xeralmente refírese ao sistema integrado de xestión de enerxía de regulación e control lanzado para centrais eléctricas de almacenamento de enerxía con baterías de litio, que realiza monitorización e diagnóstico en tempo real.
Sistema de conversión de enerxía (PCS)responsable da execución no sistema, é unha parte clave da planta de almacenamento de enerxía, controlando a carga e descarga das baterías e realizando a conversión CA/CC para subministrar enerxía directamente ás cargas de CA en ausencia da rede.
Sistema de xestión de baterías (BMS)
O nome completo de BMS é Sistema de xestión de baterías, que significa o subsistema empregado para xestionar o sistema de almacenamento de enerxía da batería.
Función
O BMS está composto principalmente por un módulo de monitorización, un módulo de control, un módulo de comunicación e outras partes. A súa función principal é monitorizar e controlar o estado da batería en tempo real, incluíndo a tensión, a corrente, a temperatura, o estado de carga e outros parámetros da batería. Ademais, o BMS tamén pode protexer e controlar a batería para garantir a seguridade e a vida útil da batería.
Para evitar que a batería se sobrecargue e descargue en exceso, prolongando así a súa vida útil e mellorando a eficiencia do seu uso.
Non só iso, o BMS tamén desempeña o papel de análise de datos, xa que necesita calcular e analizar o SOC (capacidade restante da batería) e o SOH (estado de saúde da batería) da batería, para observar o estado da batería e, unha vez que haxa algunha información anormal, informarase oportunamente, para que o usuario saiba que a batería ten unha anomalía de maneira oportuna.
Arquitectura de concienciación por capas
Na maioría dos sistemas BMS, existe unha arquitectura de tres niveis.
1. Capa inferior: BMU escrava, a función deste nivel é principalmente realizar a adquisición da voltaxe e a temperatura das celas da batería e é responsable da execución da estratexia de ecualización da batería. A adquisición da información comunícase co segundo nivel a través dunha ligazón de comunicación, normalmente usando comunicación CAN ou en cadea de margaridas.
2. Capa intermedia: BCU de control principal, as funcións principais deste nivel son a recollida de información sobre a tensión, a corrente e o illamento do clúster, o control dos contactores para a protección da batería, a recollida de información da BMU da primeira etapa e a estimación do estado da batería (SoX). A información recóllese e comunícase coa terceira etapa a través dunha ligazón de comunicación, normalmente mediante CAN ou Ethernet.
3. Nivel superior: Control xeral, para a xestión do clúster de baterías. A función principal deste nivel é recoller a información transmitida pola BCU de segundo nivel, almacenar e mostrar a información, etc., con función de alarma en tempo real, coa función de control e retroalimentación de contacto do interruptor principal e coa función de comunicación en tempo real con PCS, EMS e monitorización local.
Requisitos técnicos
En comparación co BMS para baterías de automóbiles, o BMS de almacenamento de enerxía ten unha estrutura máis complexa.
En primeiro lugar, a capacidade da batería, o nivel é diferente, a xestión BMS do nivel de subministración de enerxía é maior, a conexión en serie e paralelo require máis baterías.
O BMS ten requisitos máis elevados para a conexión á rede. Hai requisitos máis altos para a conexión coa rede. A batería de alimentación está conectada á batería e ao sistema electrónico do vehículo, polo que os requisitos técnicos son menores.
Mercado
Hai tres tipos principais de empresas que participan no mercado de BMS, concretamente os fabricantes de vehículos, os fabricantes de baterías eléctricas e os produtores independentes de BMS. Os fabricantes de vehículos e os fabricantes de baterías levan a cabo negocios en forma de investigación e desenvolvemento independentes ou desenvolvemento cooperativo con provedores de BMS. A maioría dos líderes nacionais en baterías eléctricas, como BYD, Ningde Times, Guoxuan Gaoke e os fabricantes de baterías de potencia de litio AVIC, adoptan o modo de deseño BMS+PACK para fornecer paquetes de baterías e paquetes BMS. Os fabricantes independentes de BMS contan actualmente cun gran número de participantes e a liña de produtos BMS pódese subministrar a múltiples industrias.
Na actualidade, as empresas líderes na industria BMS da China teñen vantaxes evidentes; concretamente, en 2022, a capacidade instalada de BMS para baterías de enerxía nova da China entre os dez principais fabricantes alcanzaría unha cota do 76,1 %. Entre elas, as tres principais empresas son BYD, Ningde Times e Tesla, todas elas fabricantes de vehículos e baterías, cunha cota do 26,4 %, 16,9 % e 9 %, respectivamente. A cota de fabricantes independentes de BMS é relativamente baixa, e o maior fabricante independente de BMS da China, Li Xinneng, ocupou o cuarto posto en termos de cota, pero a cota global é só do 6,7 %.
Pasar das funcións básicas ás avanzadas
1. Maior fiabilidade
Dado que cada unidade de batería ten o seu propio sistema de monitorización e control, a fiabilidade do BMS distribuído é maior. Mesmo se falla unha soa batería, as outras baterías poden seguir funcionando con normalidade e o rendemento xeral do sistema non se verá afectado en gran medida.
2. Fácil de manter e actualizar
Debido a que a estrutura dun BMS distribuído é relativamente simple, cada cela de batería pode funcionar de forma independente, polo que o mantemento e a actualización son relativamente fáciles. Unha vez que unha unidade de batería falla, pódese substituír directamente sen ter que apagar todo o sistema para o mantemento e a actualización.
3. Maior flexibilidade
O sistema de monitorización e control do BMS distribuído está disperso en cada unidade de batería, polo que o sistema é máis flexible. As celas de batería pódense aumentar ou diminuír segundo a demanda real, sen ter que considerar a complexidade do sistema no seu conxunto distribuído.
Sistema de xestión de enerxía (EMS)
O EMS (Sistema de Xestión de Enerxía), tamén coñecido como sistema de xestión de enerxía, aínda que a proporción de todo o sistema de almacenamento de enerxía non é moi grande, é un compoñente central extremadamente importante de todo o sistema de almacenamento de enerxía. Xeralmente refírese á regulación e control do sistema integrado de xestión de enerxía posto en marcha por unha central eléctrica de almacenamento de baterías de litio.
Organización
O sistema de xestión de enerxía inclúe varias partes, que se mostran a continuación.
1. Monitorización e recollida: O sistema de xestión de enerxía monitoriza a xeración, o almacenamento e o consumo de enerxía na instalación de almacenamento de enerxía en tempo real mediante sensores e equipos de instrumentación. É capaz de recoller unha variedade de datos, incluíndo o estado de carga e descarga da batería, a temperatura, a tensión, a corrente, etc.
2. Análise e optimización de datos: o sistema de xestión de enerxía baséase en tecnoloxía avanzada de análise de datos para procesar e analizar os datos recollidos co fin de comprender o estado de funcionamento e o rendemento do sistema enerxético. Mediante a análise dos datos, pode identificar posibles problemas no sistema enerxético e proporcionar suxestións de optimización, como o axuste das estratexias de carga e descarga e a optimización da eficiencia do uso da enerxía.
3. Programación e control da enerxía: o sistema de xestión da enerxía pode programar e controlar a enerxía de forma intelixente en función da demanda de enerxía en tempo real e do funcionamento do sistema. Pode organizar razoablemente a operación de carga e descarga das instalacións de almacenamento de enerxía segundo a previsión da demanda, a situación do prezo da electricidade, a carga da rede e outros factores, co fin de lograr unha utilización eficiente e o aforro de enerxía.
4. Detección de fallos e protección de seguridade: o sistema de xestión de enerxía pode detectar e alertar oportunamente sobre as condicións de fallo na instalación de almacenamento de enerxía, como a sobredescarga da batería, a sobrecarga e as anomalías de temperatura, para garantir o funcionamento seguro da instalación de almacenamento de enerxía. Ao mesmo tempo, tamén se pode conectar co sistema de rede de distribución para realizar o control remoto e a protección das instalacións de almacenamento de enerxía.
A optimización da estratexia operativa e o deseño da estratexia de control son o punto clave
O deseño dunha estratexia de operación e control optimizadas é o punto central e a dificultade dos produtos EMS.
Tendo en conta as características de carga e descarga do almacenamento de enerxía, os custos de carga e descarga da unidade de almacenamento de enerxía e os beneficios da aplicación de almacenamento de enerxía, e baixo a premisa de cumprir os requisitos de control de despacho da rede, o deseño de estratexias de operación e control optimizadas pode mellorar os beneficios económicos do funcionamento do sistema de almacenamento de enerxía e varios índices técnicos.
Os produtos EMS xeralmente actúan como unha ponte entre o sistema de almacenamento de enerxía e os sistemas de información de nivel superior.
O sistema de almacenamento de enerxía pode unirse á programación da rede, á programación de centrais eléctricas virtuais, á interacción "fonte-rede-carga-almacenamento", etc. a través do EMS.
Os produtos EMS e a programación da rede e outras coordinacións estreitas, e na función ten unha certa semellanza, a empresa necesita comprender as características operativas da rede, arar profundamente as empresas de tecnoloxía da información do lado da rede teñen coñecementos para acumular, poden formar a capacidade de reutilización, ten unha certa vantaxe.
