Pramoninę ir komercinę energijos kaupimo sistemą sudaro akumuliatorių sistema (įskaitant BMS), EMS, PCS, oro kondicionavimo sistema, priešgaisrinės apsaugos sistema, stebėjimo ir signalizacijos sistema ir kt., iš kurių BMS ir EMS, kaip pagrindinis energijos kaupimo sistemos valdymo blokas, atlieka svarbią akumuliatorių ir energijos valdymo atsakomybę, o jų funkcijos, veikimas ir programinės bei aparatinės įrangos suderinamumas yra tiesiogiai susiję su energijos kaupimo sistemos taikymo saugumu ir investicijų grąža.
Baterijų valdymo sistema (BMS)Perimdamas sistemos jutiklius, jis gali stebėti ir valdyti akumuliatorių kaupimo sistemas, kad užtikrintų jų saugumą, stabilumą ir veikimą.
Energijos valdymo sistema (EVS): atsakingas už sprendimų priėmimą sistemoje, paprastai reiškia reguliavimo ir kontrolės integruotą energijos valdymo sistemą, įdiegtą ličio baterijų energijos kaupimo elektrinėms, įgyvendinančią stebėjimą ir diagnostiką realiuoju laiku.
Galios konversijos sistema (PCS)Atsakingas už vykdymą sistemoje, yra pagrindinė energijos kaupimo įrenginio dalis, valdanti akumuliatorių įkrovimą ir iškrovimą bei atliekanti kintamosios/nuolatinės srovės konvertavimą, kad būtų tiekiama energija tiesiogiai kintamosios srovės apkrovoms, kai nėra tinklo.
Baterijų valdymo sistema (BMS)
Pilnas BMS pavadinimas yra akumuliatorių valdymo sistema, o tai reiškia posistemį, naudojamą akumuliatorių energijos kaupimo sistemai valdyti.
Funkcija
BMS daugiausia sudaro stebėjimo modulis, valdymo modulis, ryšio modulis ir kitos dalys. Pagrindinė jos funkcija – stebėti ir valdyti akumuliatoriaus būseną realiuoju laiku, įskaitant akumuliatoriaus įtampą, srovę, temperatūrą, SOC ir kitus parametrus. Be to, BMS taip pat gali apsaugoti ir valdyti akumuliatorių, kad būtų užtikrintas jo saugumas ir tarnavimo laikas.
Siekiant išvengti akumuliatoriaus perkrovimo ir per didelio išsikrovimo, taip pailginant akumuliatoriaus tarnavimo laiką ir pagerinant akumuliatoriaus naudojimo efektyvumą.
Be to, BMS atlieka ir duomenų analizės vaidmenį – ji turi apskaičiuoti ir išanalizuoti akumuliatoriaus SOC (likusią akumuliatoriaus talpą) ir SOH (akumuliatoriaus sveikatos būklę), kad galėtų stebėti akumuliatoriaus būseną, o kai tik bus gauta kokių nors neįprastų duomenų, apie tai bus laiku pranešta, kad vartotojas laiku žinotų apie akumuliatoriaus sutrikimą.
Sluoksniuota sąmoningumo architektūra
Daugumoje BMS sistemų yra trijų pakopų architektūra.
1. Apatinis sluoksnis: pavaldinis BMU. Šio lygio pagrindinė funkcija yra akumuliatoriaus elementų įtampos ir temperatūros matavimas ir akumuliatoriaus išlyginimo strategijos vykdymas. Informacijos rinkimas su antruoju lygiu vyksta per ryšio kanalą, dažniausiai naudojant CAN arba grandinės jungtį.
2. Vidurinis sluoksnis: pagrindinis valdymo blokas (BCU). Pagrindinės šio lygio funkcijos yra rinkti klasterio įtampos, srovės ir klasterio izoliacijos informaciją, valdyti akumuliatorių bloko apsaugos kontaktorius, rinkti informaciją iš pirmojo etapo BMU ir įvertinti akumuliatoriaus būseną (SoX). Informacija renkama ir perduodama trečiajam etapui per ryšio liniją, dažniausiai naudojant CAN arba Ethernet.
3. Viršutinis lygis: bendrasis valdymas, skirtas akumuliatorių blokų valdymui. Pagrindinė šio lygio funkcija – rinkti antrojo lygio BCU perduodamą informaciją, ją saugoti ir rodyti ir kt., naudojant realaus laiko signalizacijos funkciją, pagrindinio jungiklio valdymo ir kontaktinio grįžtamojo ryšio funkciją bei realaus laiko ryšio su PCS, EMS ir vietiniu stebėjimu funkciją.
Techniniai reikalavimai
Palyginti su automobilių akumuliatorių BMS, energijos kaupimo BMS struktūra yra sudėtingesnė.
Visų pirma, akumuliatoriaus talpa, lygis skiriasi, BMS maitinimo lygio valdymas yra aukštesnis, nuosekliam ir lygiagrečiam sujungimui reikia daugiau akumuliatorių.
BMS keliami aukštesni reikalavimai tinklo prijungimui. Prijungimui prie tinklo keliami aukštesni reikalavimai. Akumuliatorius prijungtas prie akumuliatoriaus ir transporto priemonės elektroninės sistemos, todėl techniniai reikalavimai yra mažesni.
Rinka
BMS rinkoje dalyvauja trijų pagrindinių tipų įmonės: transporto priemonių gamintojai, akumuliatorių gamintojai ir nepriklausomi BMS gamintojai. Transporto priemonių ir akumuliatorių gamintojai vykdo veiklą nepriklausomų mokslinių tyrimų ir plėtros arba bendradarbiavimo su BMS tiekėjais forma. Dauguma vietinių akumuliatorių lyderių, tokių kaip BYD, Ningde Times, Guoxuan Gaoke ir AVIC ličio jonų akumuliatorių gamintojai, naudoja BMS+PACK išdėstymo režimą, kad galėtų tiekti akumuliatorių paketus ir BMS paketus. Nepriklausomi BMS gamintojai šiuo metu turi daug dalyvių, o BMS produktų linija gali būti tiekiama įvairioms pramonės šakoms.
Šiuo metu Kinijos BMS pramonės pagrindinės įmonės turi akivaizdžių pranašumų, konkrečiai, 2022 m. Kinijos naujų energijos akumuliatorių BMS įrengtos galios dalis buvo tarp dešimties didžiausių gamintojų – 76,1 %. Tarp jų trys didžiausios bendrovės yra BYD, Ningde Times ir Tesla, kurios visos yra transporto priemonių ir akumuliatorių gamintojos, atitinkamai užimdamos 26,4 %, 16,9 % ir 9 % rinkos dalis. Nepriklausomų BMS gamintojų dalis yra santykinai maža, o didžiausias nepriklausomas BMS gamintojas Kinijoje „Li Xinneng“ pagal rinkos dalį užėmė ketvirtą vietą, tačiau bendra rinkos dalis siekia tik 6,7 %.
Perėjimas nuo pagrindinių prie išplėstinių funkcijų
1. Didesnis patikimumas
Kadangi kiekvienas akumuliatorių blokas turi savo stebėjimo ir valdymo sistemą, paskirstytos BMS sistemos patikimumas yra didesnis. Net jei sugenda viena baterija, kitos baterijos gali veikti normaliai, o bendras sistemos veikimas nebus labai paveiktas.
2. Lengva prižiūrėti ir atnaujinti
Kadangi paskirstytos BMS struktūra yra gana paprasta, kiekvienas akumuliatoriaus elementas gali veikti nepriklausomai, todėl priežiūra ir atnaujinimas yra gana paprasti. Sugedus akumuliatoriaus blokui, jį galima pakeisti tiesiogiai, nereikalaujant išjungti visos sistemos priežiūrai ir atnaujinimui.
3. Didesnis lankstumas
Paskirstytos BMS stebėjimo ir valdymo sistema yra paskirstyta kiekviename akumuliatorių bloke, todėl sistema yra lankstesnė. Akumuliatorių elementų skaičių galima padidinti arba sumažinti pagal faktinį poreikį, neatsižvelgiant į visos paskirstytos sistemos sudėtingumą.
Energijos valdymo sistema (EVS)
EMS (energijos valdymo sistema), dar žinoma kaip energijos valdymo sistema, nors visos energijos kaupimo sistemos dalis nėra labai didelė, ji yra itin svarbus visos energijos kaupimo sistemos komponentas. Paprastai tai reiškia ličio baterijų kaupimo elektrinės, įdiegtos kaip integruota energijos valdymo sistema, reguliavimą ir valdymą.
Organizacija
Energijos valdymo sistemą sudaro kelios dalys, kurios bus parodytos žemiau.
1. Stebėjimas ir duomenų rinkimas: energijos valdymo sistema realiuoju laiku stebi energijos gamybą, kaupimą ir suvartojimą energijos kaupimo įrenginyje naudodama jutiklius ir matavimo įrangą. Ji gali rinkti įvairius duomenis, įskaitant akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo būseną, temperatūrą, įtampą, srovę ir kt.
2. Duomenų analizė ir optimizavimas: energijos valdymo sistema, naudodama pažangią duomenų analizės technologiją, apdoroja ir analizuoja surinktus duomenis, kad suprastų energijos sistemos veikimo būseną ir našumą. Analizuodama duomenis, ji gali nustatyti galimas energijos sistemos problemas ir pateikti optimizavimo pasiūlymus, pavyzdžiui, koreguoti įkrovimo ir iškrovimo strategijas bei optimizuoti energijos panaudojimo efektyvumą.
3. Energijos planavimas ir valdymas: energijos valdymo sistema gali išmaniai planuoti ir valdyti energiją pagal realaus laiko energijos poreikį ir sistemos veikimą. Ji gali pagrįstai organizuoti energijos kaupimo įrenginių įkrovimą ir iškrovimą pagal paklausos prognozę, elektros energijos kainų situaciją, tinklo apkrovą ir kitus veiksnius, kad būtų galima efektyviai naudoti ir taupyti energiją.
4. Gedimų aptikimas ir saugos apsauga: energijos valdymo sistema gali laiku aptikti ir įspėti apie energijos kaupimo įrenginio gedimus, pvz., akumuliatoriaus per didelį išsikrovimą, per didelį įkrovimą ir temperatūros pokyčius, kad būtų užtikrintas saugus energijos kaupimo įrenginio veikimas. Tuo pačiu metu ji taip pat gali būti sujungta su skirstymo tinklo sistema, kad būtų galima nuotoliniu būdu valdyti ir apsaugoti energijos kaupimo įrenginius.
Svarbiausias dalykas yra veiklos strategijos ir valdymo strategijos projektavimo optimizavimas
Optimizuotos veikimo strategijos ir valdymo strategijos kūrimas yra pagrindinis EMS produktų aspektas ir sudėtingumas.
Atsižvelgiant į energijos kaupimo įrenginių įkrovimo ir iškrovimo charakteristikas, energijos kaupimo įrenginių įkrovimo ir iškrovimo sąnaudas bei energijos kaupimo taikymo privalumus ir laikantis tinklo dispečerinio valdymo reikalavimų, optimizuotų veikimo ir valdymo strategijų kūrimas gali padidinti energijos kaupimo sistemos veikimo ekonominę naudą ir pagerinti įvairius techninius rodiklius.
EMS produktai paprastai veikia kaip tiltas tarp energijos kaupimo sistemos ir aukštesnio lygio informacinių sistemų.
Energijos kaupimo sistema per EMS gali prisijungti prie tinklo planavimo, virtualių elektrinių planavimo, „šaltinio-tinklo-apkrovos-kaupimo“ sąveikos ir kt.
EMS produktai ir tinklo planavimas bei kitas glaudus koordinavimas, o funkcija turi tam tikrą panašumą, įmonė turi suprasti tinklo veikimo charakteristikas, giluminio arimo tinklo pusės informacinių technologijų įmonės turi žinių, kurias gali sukaupti, gali suformuoti galimybę pakartotinai naudoti, turi tam tikrą pranašumą.
