Industrijski i komercijalni sustav za pohranu energije sastoji se od sustava baterija (uključujući BMS), EMS-a, PCS-a, klimatizacije, sustava zaštite od požara, sustava nadzora i alarma itd., pri čemu BMS i EMS, kao glavna upravljačka jedinica sustava za pohranu energije, nose važnu odgovornost za upravljanje baterijama, odnosno upravljanje energijom, a njihove funkcije, performanse i usklađivanje softvera i hardvera izravno su povezani sa sigurnošću primjene sustava za pohranu energije i povratom ulaganja.
Sustav upravljanja baterijama (BMS)Preuzimajući odgovornost za senzore u sustavu, može pratiti i kontrolirati sustave za pohranu baterija kako bi se osigurala njihova sigurnost, stabilnost i performanse.
Sustav upravljanja energijom (EMS): odgovoran za donošenje odluka u sustavu, općenito se odnosi na integrirani sustav upravljanja energijom za regulaciju i kontrolu pokrenut za elektrane s litijevim baterijama, ostvarujući praćenje i dijagnozu u stvarnom vremenu.
Sustav za pretvorbu energije (PCS):odgovoran za izvršenje u sustavu, ključni je dio postrojenja za pohranu energije, kontrolira punjenje i pražnjenje baterija i izvodi AC/DC pretvorbu za izravno napajanje AC opterećenja u odsutnosti mreže.
Sustav upravljanja baterijama (BMS)
Puni naziv BMS-a je Sustav za upravljanje baterijama, što znači podsustav koji se koristi za upravljanje sustavom za pohranu energije baterija.
Funkcija
BMS se uglavnom sastoji od nadzornog modula, upravljačkog modula, komunikacijskog modula i drugih dijelova. Njegova glavna funkcija je praćenje i kontrola stanja baterije u stvarnom vremenu, uključujući napon baterije, struju, temperaturu, stanje napunjenosti i druge parametre. Osim toga, BMS također može zaštititi i kontrolirati bateriju kako bi se osigurala sigurnost i vijek trajanja baterije.
Kako bi se spriječilo prekomjerno punjenje i prekomjerno pražnjenje baterije, čime se produljuje vijek trajanja baterije i poboljšava učinkovitost korištenja baterije.
Ne samo to, BMS također igra ulogu analize podataka, potrebno je izračunati i analizirati SOC (preostali kapacitet baterije) i SOH (stanje baterije) kako bi se pratilo stanje baterije, a kada se pojave bilo kakve abnormalne informacije, one će biti pravovremeno prijavljene, tako da će korisnik pravovremeno znati da baterija ima abnormalnost.
Arhitektura slojevite svijesti
U većini BMS sustava postoji troslojna arhitektura.
1. Donji sloj: Podređeni BMU, funkcija ove razine je uglavnom ostvarivanje akvizicije napona i temperature baterijskih ćelija te je odgovoran za izvršavanje strategije izjednačavanja baterije. Prikupljanje informacija komunicira s drugom razinom putem komunikacijske veze, obično korištenjem CAN-a ili lančane komunikacije.
2. Srednji sloj: Glavni upravljački BCU, glavne funkcije ove razine su ostvarivanje prikupljanja informacija o naponu, struji i izolaciji klastera, upravljanje kontaktorima za zaštitu baterijskog sklopa, prikupljanje informacija iz prvog stupnja BMU-a i procjena stanja baterije (SoX). Informacije se prikupljaju i prenose s trećim stupnjem putem komunikacijske veze, obično putem CAN-a ili Etherneta.
3. Gornja razina: Opća kontrola, za upravljanje baterijskim skupom. Glavna funkcija ove razine je prikupljanje informacija koje prenosi BCU druge razine, pohranjivanje i prikaz informacija itd., s funkcijom alarma u stvarnom vremenu, s funkcijom upravljanja i povratne informacije o kontaktu glavnog prekidača te s funkcijom komunikacije u stvarnom vremenu s PCS-om, EMS-om i lokalnim nadzorom.
Tehnički zahtjevi
U usporedbi s BMS-om za automobilske baterije, BMS za pohranu energije ima složeniju strukturu.
Prije svega, kapacitet baterije, razina je drugačija, BMS upravljanje razinom napajanja je više, serijski i paralelni spoj zahtijeva više baterija.
BMS ima više zahtjeve za priključak na mrežu. Postoje viši zahtjevi za priključak na mrežu. Baterija je spojena na bateriju i elektronički sustav vozila, pa su tehnički zahtjevi niži.
Tržište
Na tržištu BMS-a postoje tri glavne vrste poduzeća, a to su proizvođači vozila, proizvođači baterija i neovisni proizvođači BMS-a. Proizvođači vozila i proizvođači baterija posluju u obliku neovisnog istraživanja i razvoja ili suradnje s dobavljačima BMS-a. Većina domaćih vodećih proizvođača baterija, kao što su BYD, Ningde Times, Guoxuan Gaoke i AVIC Li-power baterija, usvajaju BMS+PACK način rasporeda kako bi osigurali baterijske pakete i BMS pakete. Neovisni proizvođači BMS-a trenutno imaju veliki broj sudionika, a linija BMS proizvoda može se isporučiti u više industrija.
Trenutno, vodeća kineska poduzeća u industriji BMS-a imaju očite prednosti, posebno u 2022. godini, novi kineski instalirani kapacitet baterijskih BMS-a među deset najvećih proizvođača zauzimao je 76,1%. Među njima, tri vodeće tvrtke su BYD, Ningde Times i Tesla, svi proizvođači vozila i baterija, s udjelom od 26,4%, 16,9% i 9%. Udio neovisnih proizvođača BMS-a relativno je nizak, a najveći neovisni proizvođač BMS-a u Kini, Li Xinneng, zauzima četvrto mjesto po udjelu, ali ukupni udio iznosi samo 6,7%.
Prelazak s osnovnih na napredne funkcije
1. Veća pouzdanost
Budući da svaka baterijska jedinica ima vlastiti sustav nadzora i upravljanja, pouzdanost distribuiranog BMS-a je veća. Čak i ako jedna baterija zakaže, ostale baterije i dalje mogu normalno raditi, a ukupne performanse sustava neće biti znatno pogođene.
2. Jednostavno održavanje i nadogradnja
Budući da je struktura distribuiranog BMS-a relativno jednostavna, svaka baterijska ćelija može raditi neovisno, pa su održavanje i nadogradnja relativno jednostavni. Nakon što baterijska jedinica zakaže, može se izravno zamijeniti bez potrebe za isključivanjem cijelog sustava radi održavanja i nadogradnje.
3. Jača fleksibilnost
Sustav za nadzor i upravljanje distribuiranog BMS-a raspršen je u svakoj baterijskoj jedinici, pa je sustav fleksibilniji. Broj baterijskih ćelija može se povećati ili smanjiti prema stvarnoj potražnji, bez potrebe za uzimanjem u obzir složenosti distribuiranog sustava kao cjeline.
Sustav upravljanja energijom (EMS)
EMS (Energy Management System), također poznat kao sustav upravljanja energijom, iako udio u cijelom sustavu za pohranu energije nije jako velik, izuzetno je važna ključna komponenta cijelog sustava za pohranu energije. Općenito se odnosi na regulaciju i kontrolu elektrane na litijeve baterije pokrenute putem integriranog sustava upravljanja energijom.
Organizacija
Sustav upravljanja energijom sastoji se od nekoliko dijelova, koji će biti prikazani u nastavku.
1. Praćenje i prikupljanje: Sustav za upravljanje energijom prati proizvodnju, skladištenje i potrošnju energije u skladištu energije u stvarnom vremenu putem senzora i instrumentalne opreme. Sposoban je prikupljati razne podatke, uključujući status punjenja i pražnjenja baterije, temperaturu, napon, struju i tako dalje.
2. Analiza i optimizacija podataka: Sustav upravljanja energijom oslanja se na naprednu tehnologiju analize podataka za obradu i analizu prikupljenih podataka kako bi razumio radno stanje i performanse energetskog sustava. Analizom podataka može identificirati potencijalne probleme u energetskom sustavu i dati prijedloge za optimizaciju, kao što su prilagođavanje strategija punjenja i pražnjenja te optimizacija učinkovitosti korištenja energije.
3. Raspoređivanje i kontrola energije: Sustav za upravljanje energijom može inteligentno raspoređivati i kontrolirati energiju na temelju potražnje za energijom u stvarnom vremenu i rada sustava. Može razumno organizirati punjenje i pražnjenje skladišta energije prema prognozi potražnje, situaciji s cijenama električne energije, opterećenju mreže i drugim čimbenicima, kako bi se ostvarilo učinkovito korištenje i ušteda energije.
4. Otkrivanje kvarova i sigurnosna zaštita: Sustav za upravljanje energijom može pravovremeno otkriti i alarmirati kvarove u skladištu energije, kao što su prekomjerno pražnjenje baterije, prekomjerno punjenje i temperaturne abnormalnosti, kako bi se jamčio siguran rad skladišta energije. Istovremeno, može se povezati i sa sustavom distribucijske mreže za daljinsko upravljanje i zaštitu skladišta energije.
Optimizacija strategije rada i dizajna strategije upravljanja je ključna točka
Dizajn optimizirane strategije rada i strategije upravljanja je ključna točka i poteškoća EMS proizvoda.
Uzimajući u obzir karakteristike punjenja i pražnjenja sustava za pohranu energije, troškove punjenja i pražnjenja jedinica za pohranu energije te prednosti primjene pohrane energije, te pod pretpostavkom ispunjavanja zahtjeva upravljanja dispečerskom mrežom, dizajn optimiziranih strategija rada i upravljanja može povećati ekonomske koristi rada sustava za pohranu energije i poboljšati različite tehničke pokazatelje.
EMS proizvodi općenito djeluju kao most između sustava za pohranu energije i informacijskih sustava više razine.
Sustav za pohranu energije može se pridružiti raspoređivanju mreže, raspoređivanju virtualne elektrane, interakciji „izvor-mreža-opterećenje-skladište“ itd. putem EMS-a.
EMS proizvodi i raspored mreže te druga bliska koordinacija, a u funkciji ima određenu sličnost, tvrtka treba razumjeti operativne karakteristike mreže, duboko oranje tvrtki na strani mreže informacijske tehnologije imaju znanje i vještine za akumuliranje, mogu formirati sposobnost ponovne upotrebe, ima određenu prednost.
