מערכת אגירת אנרגיה תעשייתית ומסחרית מורכבת ממערכת סוללות (כולל BMS), EMS, PCS, מיזוג אוויר, מערכת כיבוי אש, מערכת ניטור ואזעקה וכו', כאשר BMS ו-EMS, כיחידות הבקרה המרכזיות של מערכת אגירת האנרגיה, נושאות באחריות החשובה של ניהול סוללות וניהול אנרגיה בהתאמה, והתפקודים, הביצועים והתאמת התוכנה והחומרה שלהן קשורים ישירות לבטיחות היישום של מערכת אגירת האנרגיה ולתשואה על ההשקעה.
מערכת ניהול סוללות (BMS): תוך שהוא אחראי על החישה במערכת, הוא יכול לנטר ולשלוט במערכות אחסון סוללות כדי להבטיח את בטיחותן, יציבותן וביצועיהן.
מערכת ניהול אנרגיה (EMS)אחראי על קבלת החלטות במערכת, זה מתייחס בדרך כלל למערכת ניהול אנרגיה משולבת של ויסות ובקרה שהושקה עבור תחנות כוח לאגירת אנרגיה של סוללות ליתיום, המממשת ניטור ואבחון בזמן אמת.
מערכת המרת כוח (PCS)אחראי על הביצוע במערכת, הוא חלק מרכזי במתקן אגירת האנרגיה, שולט על הטעינה והפריקה של הסוללות ומבצע את המרת AC/DC לאספקת חשמל ישירות לעומסי AC בהיעדר רשת חשמל.
מערכת ניהול סוללות (BMS)
השם המלא של BMS הוא מערכת ניהול סוללות, שפירושו תת-המערכת המשמשת לניהול מערכת אחסון אנרגיה של הסוללה.
פוּנקצִיָה
BMS מורכב בעיקר ממודול ניטור, מודול בקרה, מודול תקשורת וחלקים אחרים. תפקידו העיקרי הוא לנטר ולשלוט על מצב הסוללה בזמן אמת, כולל מתח סוללה, זרם, טמפרטורה, SOC ופרמטרים אחרים. בנוסף, BMS יכול גם להגן ולשלוט על הסוללה כדי להבטיח את בטיחותה ואת חייה.
על מנת למנוע טעינה ופריקה יתר של הסוללה, ובכך להאריך את חיי השירות של הסוללה ולשפר את יעילות השימוש בסוללה.
לא רק זאת, ה-BMS ממלא גם את תפקיד ניתוח הנתונים, הוא צריך לחשב ולנתח את ה-SOC (קיבולת הסוללה הנותרת) ואת ה-SOH (מצב בריאות הסוללה) של הסוללה, על מנת לצפות במצב הסוללה, וברגע שיהיה מידע חריג, הוא ידווח בזמן, כך שהמשתמש ידע שיש תקלה בסוללה בזמן.
ארכיטקטורת מודעות שכבתית
ברוב מערכות BMS, קיימת ארכיטקטורה בת שלוש שכבות.
1. שכבה תחתונה: BMU עבד, תפקידה של רמה זו הוא בעיקר לרכוש את מתח וטמפרטורת תאי הסוללה, והיא אחראית על ביצוע אסטרטגיית שוויון הסוללה. רכישת המידע מתקשרת עם הרמה השנייה באמצעות קישור תקשורת, בדרך כלל באמצעות תקשורת CAN או שרשרת חיבור.
2. שכבה אמצעית: יחידת בקרה ראשית (BCU), התפקידים העיקריים של רמה זו הם איסוף מידע על מתח, זרם ובידוד של הסוללה, בקרת מגענים להגנה על חבילת הסוללה, איסוף מידע מיחידת הבקרה הראשית (BMU) של השלב הראשון, והערכת מצב הסוללה (SoX). המידע נאסף ומועבר לשלב השלישי באמצעות קישור תקשורת, בדרך כלל באמצעות CAN או Ethernet.
3. רמה עליונה: בקרה כללית, לניהול צביר סוללות. התפקיד העיקרי של רמה זו הוא איסוף המידע המועבר על ידי מפסק המעגל הראשי ברמה השנייה, אחסון והצגת המידע וכו', עם פונקציית אזעקה בזמן אמת, עם פונקציית בקרה ומשוב מגע של מפסק המעגל הראשי, ועם פונקציית תקשורת בזמן אמת עם PCS, EMS וניטור מקומי.
דרישות טכניות
בהשוואה ל-BMS עבור סוללות רכב, ל-BMS לאגירת אנרגיה יש מבנה מורכב יותר.
קודם כל, קיבולת הסוללה, הרמה שונה, ניהול BMS של רמת אספקת החשמל גבוה יותר, חיבור טורי ומקביל דורש יותר סוללות.
למערכת BMS יש דרישות גבוהות יותר לחיבור לרשת החשמל. ישנן דרישות גבוהות יותר לחיבור לרשת החשמל. סוללת החשמל מחוברת לסוללה ולמערכת האלקטרונית של הרכב, ולכן הדרישות הטכניות נמוכות יותר.
שׁוּק
ישנם שלושה סוגים עיקריים של מפעלים המעורבים בשוק BMS, כלומר יצרני רכב, יצרני סוללות חשמל ויצרני BMS עצמאיים. יצרני רכב ויצרני סוללות מבצעים עסקים בצורה של מחקר ופיתוח עצמאיים או פיתוח שיתופי עם ספקי BMS. רוב מובילי סוללות החשמל המקומיים כמו BYD, Ningde Times, Guoxuan Gaoke ו-AVIC, יצרני סוללות Li-power, מאמצים את מצב הפריסה של BMS+PACK כדי לספק חבילות סוללות וחבילות BMS. ליצרני BMS עצמאיים יש כיום מספר רב של משתתפים, וניתן לספק את קו מוצרי ה-BMS לתעשיות מרובות.
כיום, למפעלים המובילים בתעשיית BMS בסין יש יתרונות ברורים, ובפרט, בשנת 2022, קיבולת התקנת BMS סוללות חדשות בסין עמדה על 76.1%. ביניהן, שלוש החברות המובילות הן BYD, Ningde Times וטסלה, כולן יצרניות רכב ויצרניות סוללות, עם נתח של 26.4%, 16.9% ו-9% בהתאמה. נתח היצרניות העצמאיות של BMS נמוך יחסית, ויצרנית ה-BMS העצמאית הגדולה ביותר בסין, לי שינן, מדורגת במקום הרביעי מבחינת נתח, אך נתח הנתח הכולל עומד על 6.7% בלבד.
מעבר מפונקציות בסיסיות לפונקציות מתקדמות
1. אמינות גבוהה יותר
מכיוון שלכל יחידת סוללה יש מערכת ניטור ובקרה משלה, אמינות מערכת ה-BMS המבוזרת גבוהה יותר. גם אם סוללה אחת נכשלת, סוללות אחרות עדיין יכולות לפעול כרגיל, והביצועים הכוללים של המערכת לא יושפעו במידה רבה.
2. קל לתחזוקה ולשדרוג
מכיוון שמבנה מערכת ניהול מערכות BMS מבוזרת הוא פשוט יחסית, כל תא סוללה יכול לפעול באופן עצמאי, כך שתחזוקה ושדרוג קלים יחסית. לאחר תקלה ביחידת סוללה, ניתן להחליפה ישירות מבלי שיהיה צורך לכבות את המערכת כולה לצורך תחזוקה ושדרוג.
3. גמישות חזקה יותר
מערכת הניטור והבקרה של BMS מבוזרת מפוזרת בכל יחידת סוללה, כך שהמערכת גמישה יותר. ניתן להגדיל או להקטין את כמות תאי הסוללה בהתאם לדרישה בפועל, מבלי להתחשב במורכבות המערכת כולה.
מערכת ניהול אנרגיה (EMS)
EMS (מערכת ניהול אנרגיה), הידועה גם כמערכת ניהול אנרגיה, למרות שחלקה של מערכת אחסון האנרגיה כולה אינו גדול במיוחד, היא מהווה מרכיב ליבה חשוב ביותר במערכת אחסון האנרגיה כולה. היא מתייחסת בדרך כלל לוויסות ובקרה של מערכת ניהול אנרגיה משולבת המופעלת על ידי תחנת כוח המבוססת על סוללות ליתיום.
אִרגוּן
מערכת ניהול אנרגיה כוללת מספר חלקים, הם יוצגו להלן.
1. ניטור ואיסוף: מערכת ניהול האנרגיה מנטרת את ייצור, אחסון וצריכת האנרגיה במתקן אחסון האנרגיה בזמן אמת באמצעות חיישנים וציוד מכשור. היא מסוגלת לאסוף מגוון נתונים, כולל מצב טעינה ופריקה של הסוללה, טמפרטורה, מתח, זרם וכן הלאה.
2. ניתוח ואופטימיזציה של נתונים: מערכת ניהול האנרגיה מסתמכת על טכנולוגיית ניתוח נתונים מתקדמת כדי לעבד ולנתח את הנתונים שנאספו על מנת להבין את מצב העבודה והביצועים של מערכת האנרגיה. באמצעות ניתוח הנתונים, היא יכולה לזהות בעיות פוטנציאליות במערכת האנרגיה ולספק הצעות אופטימיזציה, כגון התאמת אסטרטגיות טעינה ופריקה ואופטימיזציה של יעילות ניצול האנרגיה.
3. תזמון ובקרת אנרגיה: מערכת ניהול האנרגיה יכולה לתזמן ולשלוט בצורה חכמה באנרגיה על סמך ביקוש לאנרגיה בזמן אמת ותפעול המערכת. היא יכולה לארגן באופן סביר את פעולת הטעינה והפריקה של מתקני אחסון אנרגיה בהתאם לתחזית הביקוש, מצב מחירי החשמל, עומס הרשת וגורמים אחרים, על מנת לממש ניצול יעיל וחיסכון באנרגיה.
4. גילוי תקלות והגנה על בטיחות: מערכת ניהול האנרגיה יכולה לזהות ולהתריע בזמן על מצבי תקלות במתקן אחסון האנרגיה, כגון פריקת יתר של הסוללה, טעינת יתר ושינויי טמפרטורה, על מנת להבטיח את הפעולה הבטוחה של מתקן אחסון האנרגיה. במקביל, ניתן גם לחבר אותה למערכת רשת ההפצה כדי לממש שליטה מרחוק והגנה על מתקני אחסון אנרגיה.
אופטימיזציה של אסטרטגיית התפעול ותכנון אסטרטגיית הבקרה היא נקודת המפתח
תכנון אסטרטגיית תפעול ואסטרטגיית בקרה אופטימלית הוא נקודת הליבה והקושי של מוצרי EMS.
בהתחשב במאפייני טעינה ופריקה של אגירת אנרגיה, עלויות טעינה ופריקה של יחידות אגירת אנרגיה ויתרונות יישום אגירת אנרגיה, ותחת ההנחה של עמידה בדרישות בקרת שיגור הרשת, תכנון אסטרטגיות תפעול ובקרה אופטימליות יכול לשפר את היתרונות הכלכליים של תפעול מערכת אגירת אנרגיה ולשפר מדדים טכניים שונים.
מוצרי EMS משמשים בדרך כלל כגשר בין מערכת אחסון אנרגיה למערכות מידע ברמה גבוהה יותר.
מערכת אחסון האנרגיה יכולה להצטרף לתזמון הרשת, תזמון תחנות כוח וירטואליות, אינטראקציה של "מקור-רשת-טעינה-אחסון" וכו' באמצעות EMS.
מוצרי EMS ותזמון רשת ותיאום הדוק אחר, ובתפקוד יש דמיון מסוים, החברה צריכה להבין את מאפייני התפעול של הרשת, חריש עמוק בצד הרשת חברות טכנולוגיית מידע יש ידע וידע לצבור, יכול ליצור את היכולת לעשות שימוש חוזר, יש יתרון מסוים.
