Sistem penyimpanan energi industri dan komersial terdiri dari sistem baterai (termasuk BMS), EMS, PCS, pendingin udara, sistem proteksi kebakaran, sistem pemantauan dan alarm, dll., di mana BMS dan EMS, sebagai unit kontrol inti dari sistem penyimpanan energi, memikul tanggung jawab penting masing-masing dalam manajemen baterai dan manajemen energi, dan fungsi, kinerja, serta kesesuaian perangkat lunak dan perangkat kerasnya secara langsung terkait dengan keamanan penerapan sistem penyimpanan energi dan pengembalian investasi.
Sistem Manajemen Baterai (BMS)Dengan mengambil alih tugas penginderaan dalam sistem, alat ini dapat memantau dan mengendalikan sistem penyimpanan baterai untuk memastikan keamanan, stabilitas, dan kinerjanya.
Sistem Manajemen Energi (EMS)Bertanggung jawab atas pengambilan keputusan dalam sistem, secara umum mengacu pada sistem manajemen energi terintegrasi yang mengatur dan mengendalikan pembangkit listrik penyimpanan energi baterai lithium, yang mewujudkan pemantauan dan diagnosis secara real-time.
Sistem Konversi Daya (PCS)Bertanggung jawab atas eksekusi dalam sistem, merupakan bagian kunci dari pembangkit penyimpanan energi, mengendalikan pengisian dan pengosongan baterai serta melakukan konversi AC/DC untuk memasok daya langsung ke beban AC jika tidak ada jaringan listrik.
Sistem Manajemen Baterai (BMS)
Nama lengkap BMS adalah Battery Management System, yang berarti subsistem yang digunakan untuk mengelola sistem penyimpanan energi baterai.
Fungsi
BMS (Battery Management System) terutama terdiri dari modul pemantauan, modul kontrol, modul komunikasi, dan bagian-bagian lainnya. Fungsi utamanya adalah untuk memantau dan mengontrol status baterai secara real-time, termasuk tegangan baterai, arus, suhu, SOC (State of Charge), dan parameter lainnya. Selain itu, BMS juga dapat melindungi dan mengontrol baterai untuk memastikan keamanan dan umur baterai.
Untuk mencegah baterai dari pengisian daya berlebihan dan pengosongan daya berlebihan, sehingga memperpanjang masa pakai baterai dan meningkatkan efisiensi penggunaan baterai.
Tidak hanya itu, BMS juga berperan dalam analisis data, perlu menghitung dan menganalisis SOC (kapasitas baterai yang tersisa) dan SOH (kondisi kesehatan baterai), untuk mengamati kondisi baterai, dan jika ada informasi abnormal, akan dilaporkan tepat waktu, sehingga pengguna akan mengetahui bahwa baterai mengalami kelainan secara dini.
Arsitektur Kesadaran Berlapis
Pada sebagian besar sistem BMS, terdapat arsitektur tiga tingkat.
1. Lapisan paling bawah: BMU Slave, fungsi lapisan ini terutama untuk mewujudkan akuisisi tegangan dan suhu sel baterai, dan bertanggung jawab atas pelaksanaan strategi penyeimbangan baterai. Akuisisi informasi berkomunikasi dengan lapisan kedua melalui tautan komunikasi, biasanya menggunakan CAN atau komunikasi daisy chain.
2. Lapisan tengah: BCU kontrol utama, fungsi utama lapisan ini adalah untuk mewujudkan pengumpulan informasi tegangan, arus, dan isolasi kluster, kontrol kontaktor untuk perlindungan paket baterai, pengumpulan informasi dari BMU tahap pertama, dan estimasi kondisi baterai (SoX). Informasi dikumpulkan dan dikomunikasikan dengan tahap ketiga melalui tautan komunikasi, biasanya menggunakan CAN atau Ethernet.
3. Tingkat atas: Kontrol umum, untuk manajemen kluster baterai. Fungsi utama tingkat ini adalah mengumpulkan informasi yang dikirimkan oleh BCU tingkat kedua, menyimpan dan menampilkan informasi tersebut, dll., dengan fungsi alarm waktu nyata, dengan fungsi kontrol dan umpan balik kontak pemutus sirkuit utama, dan dengan fungsi komunikasi waktu nyata dengan PCS, EMS, dan pemantauan lokal.
Persyaratan teknis
Dibandingkan dengan BMS untuk baterai daya otomotif, BMS penyimpanan energi memiliki struktur yang lebih kompleks.
Pertama-tama, kapasitas baterai dan levelnya berbeda, tingkat manajemen catu daya BMS lebih tinggi, dan koneksi seri dan paralel membutuhkan lebih banyak baterai.
BMS memiliki persyaratan yang lebih tinggi untuk koneksi jaringan listrik. Terdapat persyaratan yang lebih tinggi pada koneksi dengan jaringan listrik. Baterai daya terhubung ke baterai dan sistem elektronik kendaraan, sehingga persyaratan teknisnya lebih rendah.
Pasar
Terdapat tiga jenis perusahaan utama yang terlibat dalam pasar BMS, yaitu produsen kendaraan, produsen baterai daya, dan produsen BMS independen. Produsen kendaraan dan produsen baterai menjalankan bisnis dalam bentuk penelitian dan pengembangan independen atau pengembangan kerja sama dengan pemasok BMS. Sebagian besar pemimpin baterai daya domestik seperti BYD, Ningde Times, Guoxuan Gaoke, dan produsen baterai Li-power AVIC mengadopsi tata letak mode BMS+PACK untuk menyediakan paket baterai dan paket BMS. Produsen BMS independen saat ini memiliki jumlah peserta yang besar, dan lini produk BMS dapat dipasok ke berbagai industri.
Saat ini, perusahaan-perusahaan terkemuka di industri BMS Tiongkok memiliki keunggulan yang jelas, khususnya, pada tahun 2022, kapasitas terpasang BMS baterai energi baru di Tiongkok dari sepuluh produsen teratas memiliki pangsa 76,1%. Di antara mereka, tiga perusahaan teratas adalah BYD, Ningde Times, dan Tesla, yang semuanya merupakan produsen kendaraan dan produsen baterai, dengan pangsa masing-masing 26,4%, 16,9%, dan 9%. Pangsa produsen BMS independen relatif rendah, dan produsen BMS independen terbesar di Tiongkok, Li Xinneng, berada di peringkat keempat dalam hal pangsa, tetapi pangsa keseluruhannya hanya 6,7%.
Berpindah dari fungsi dasar ke fungsi lanjutan
1. Keandalan yang lebih tinggi
Karena setiap unit baterai memiliki sistem pemantauan dan kontrolnya sendiri, keandalan BMS terdistribusi lebih tinggi. Bahkan jika satu baterai gagal, baterai lain masih dapat bekerja normal, dan kinerja keseluruhan sistem tidak akan terlalu terpengaruh.
2. Mudah dirawat dan ditingkatkan
Karena struktur BMS terdistribusi relatif sederhana, setiap sel baterai dapat beroperasi secara independen, sehingga perawatan dan peningkatan relatif mudah. Jika sebuah unit baterai rusak, unit tersebut dapat langsung diganti tanpa harus mematikan seluruh sistem untuk perawatan dan peningkatan.
3. Fleksibilitas yang Lebih Kuat
Sistem pemantauan dan kontrol BMS terdistribusi tersebar di setiap unit baterai, sehingga sistem menjadi lebih fleksibel. Jumlah sel baterai dapat ditambah atau dikurangi sesuai dengan kebutuhan aktual, tanpa harus mempertimbangkan kompleksitas sistem secara keseluruhan yang terdistribusi.
Sistem Manajemen Energi (EMS)
EMS (Energy Management System), juga dikenal sebagai sistem manajemen energi, meskipun proporsinya terhadap keseluruhan sistem penyimpanan energi tidak terlalu besar, namun merupakan komponen inti yang sangat penting dari keseluruhan sistem penyimpanan energi. Secara umum, ini mengacu pada pengaturan dan pengendalian sistem manajemen energi terintegrasi yang diluncurkan oleh pembangkit listrik penyimpanan baterai lithium.
Organisasi
Sistem manajemen energi mencakup beberapa bagian, yang akan ditunjukkan di bawah ini.
1. Pemantauan dan pengumpulan: Sistem manajemen energi memantau pembangkitan, penyimpanan, dan konsumsi energi di fasilitas penyimpanan energi secara real-time melalui sensor dan peralatan instrumentasi. Sistem ini mampu mengumpulkan berbagai data, termasuk status pengisian dan pengosongan baterai, suhu, tegangan, arus, dan sebagainya.
2. Analisis dan optimasi data: Sistem manajemen energi mengandalkan teknologi analisis data canggih untuk memproses dan menganalisis data yang dikumpulkan guna memahami status kerja dan kinerja sistem energi. Melalui analisis data, sistem ini dapat mengidentifikasi potensi masalah dalam sistem energi dan memberikan saran optimasi, seperti menyesuaikan strategi pengisian dan pengosongan serta mengoptimalkan efisiensi pemanfaatan energi.
3. Penjadwalan dan pengendalian energi: Sistem manajemen energi dapat secara cerdas menjadwalkan dan mengendalikan energi berdasarkan permintaan energi waktu nyata dan operasi sistem. Sistem ini dapat mengatur operasi pengisian dan pengosongan fasilitas penyimpanan energi secara rasional sesuai dengan perkiraan permintaan, situasi harga listrik, beban jaringan, dan faktor lainnya, untuk mewujudkan pemanfaatan dan penghematan energi yang efisien.
4. Deteksi kesalahan dan perlindungan keselamatan: Sistem manajemen energi dapat mendeteksi dan memberikan peringatan dini terhadap kondisi kesalahan pada fasilitas penyimpanan energi, seperti pengosongan baterai berlebih, pengisian berlebih, dan anomali suhu, untuk menjamin pengoperasian fasilitas penyimpanan energi yang aman. Pada saat yang sama, sistem ini juga dapat dihubungkan dengan sistem jaringan distribusi untuk mewujudkan kendali jarak jauh dan perlindungan fasilitas penyimpanan energi.
Optimalisasi strategi operasi dan desain strategi pengendalian adalah poin kuncinya.
Perancangan strategi operasi dan strategi kontrol yang optimal merupakan inti dan kesulitan utama dari produk EMS.
Dengan mempertimbangkan karakteristik pengisian dan pengosongan penyimpanan energi, biaya pengisian dan pengosongan unit penyimpanan energi, dan manfaat aplikasi penyimpanan energi, serta dengan tetap memenuhi persyaratan kontrol pengiriman jaringan, desain strategi operasi dan kontrol yang dioptimalkan dapat meningkatkan manfaat ekonomi dari pengoperasian sistem penyimpanan energi dan meningkatkan berbagai indeks teknis.
Produk EMS umumnya bertindak sebagai jembatan antara sistem penyimpanan energi dan sistem informasi tingkat yang lebih tinggi.
Sistem penyimpanan energi dapat bergabung dengan penjadwalan jaringan, penjadwalan pembangkit listrik virtual, interaksi “sumber-jaringan-beban-penyimpanan”, dan lain-lain melalui EMS.
Produk EMS dan penjadwalan jaringan serta koordinasi erat lainnya, dan dalam fungsinya memiliki kesamaan tertentu, perusahaan perlu memahami karakteristik operasional jaringan, menggali lebih dalam pengetahuan dan keahlian yang dimiliki perusahaan teknologi informasi di sisi jaringan, dapat membentuk kemampuan untuk digunakan kembali, dan memiliki keunggulan tertentu.
