Rūpnieciskā un komerciālā enerģijas uzkrāšanas sistēma sastāv no akumulatoru sistēmas (ieskaitot BMS), EMS, PCS, gaisa kondicionēšanas, ugunsdrošības sistēmas, uzraudzības un trauksmes sistēmas utt., no kurām BMS un EMS kā enerģijas uzkrāšanas sistēmas galvenā vadības vienība ir atbildīgas attiecīgi par akumulatoru pārvaldību un enerģijas pārvaldību, un to funkcijas, veiktspēja un programmatūras un aparatūras saskaņošana ir tieši saistīta ar enerģijas uzkrāšanas sistēmas lietošanas drošību un ieguldījumu atdevi.
Akumulatora pārvaldības sistēma (BMS)Pārņemot sistēmas sensoru vadību, tā var uzraudzīt un kontrolēt akumulatoru uzglabāšanas sistēmas, lai nodrošinātu to drošību, stabilitāti un veiktspēju.
Energopārvaldības sistēma (EMS): atbild par lēmumu pieņemšanu sistēmā, tas parasti attiecas uz litija akumulatoru enerģijas uzglabāšanas spēkstacijām ieviesto regulēšanas un vadības integrēto enerģijas pārvaldības sistēmu, kas īsteno uzraudzību un diagnostiku reāllaikā.
Jaudas pārveidošanas sistēma (PCS)Atbildīgs par izpildi sistēmā, ir enerģijas uzkrāšanas iekārtas galvenā sastāvdaļa, kas kontrolē akumulatoru uzlādi un izlādi un veic maiņstrāvas/līdzstrāvas pārveidošanu, lai piegādātu strāvu tieši maiņstrāvas slodzēm, ja nav tīkla.
Akumulatora pārvaldības sistēma (BMS)
Pilns BMS nosaukums ir akumulatora pārvaldības sistēma, kas apzīmē apakšsistēmu, ko izmanto akumulatora enerģijas uzkrāšanas sistēmas pārvaldībai.
Funkcija
BMS galvenokārt sastāv no uzraudzības moduļa, vadības moduļa, komunikācijas moduļa un citām daļām. Tās galvenā funkcija ir reāllaikā uzraudzīt un kontrolēt akumulatora stāvokli, tostarp akumulatora spriegumu, strāvu, temperatūru, uzlādes līmeni un citus parametrus. Turklāt BMS var arī aizsargāt un kontrolēt akumulatoru, lai nodrošinātu tā drošību un kalpošanas laiku.
Lai novērstu akumulatora pārmērīgu uzlādi un pārmērīgu izlādi, tādējādi pagarinot akumulatora kalpošanas laiku un uzlabojot akumulatora lietošanas efektivitāti.
Turklāt BMS veic arī datu analīzi, tai ir jāaprēķina un jāanalizē akumulatora SOC (atlikusī akumulatora ietilpība) un SOH (akumulatora veselības stāvoklis), lai novērotu akumulatora stāvokli, un, tiklīdz ir kāda informācija par anomālijām, tā tiek savlaicīgi ziņota, lai lietotājs savlaicīgi zinātu, ka akumulatoram ir anomālija.
Slāņveida apziņas arhitektūra
Vairumā BMS sistēmu ir trīs līmeņu arhitektūra.
1. Apakšējais slānis: pakārtotais BMU (BMU), šī līmeņa galvenā funkcija ir akumulatora elementu sprieguma un temperatūras iegūšana un akumulatora izlīdzināšanas stratēģijas izpilde. Informācijas iegūšana sazinās ar otro līmeni, izmantojot sakaru saiti, parasti izmantojot CAN vai ziedlapķēdes savienojumu.
2. Vidējais slānis: galvenais vadības bloks (BCU), kura galvenās funkcijas ir realizēt klastera sprieguma, strāvas un klastera izolācijas informācijas apkopošanu, kontaktoru vadību akumulatoru bloka aizsardzībai, informācijas apkopošanu no pirmā posma BMU un akumulatora stāvokļa novērtēšanu (SoX). Informācija tiek apkopota un nosūtīta uz trešo posmu, izmantojot sakaru saiti, parasti izmantojot CAN vai Ethernet.
3. Augšējais līmenis: Vispārējā vadība akumulatoru klastera pārvaldībai. Šī līmeņa galvenā funkcija ir apkopot otrā līmeņa BCU pārraidīto informāciju, uzglabāt un attēlot šo informāciju utt., izmantojot reāllaika trauksmes funkciju, galvenā ķēdes pārtraucēja vadības un kontakta atgriezeniskās saites funkciju, kā arī reāllaika saziņas funkciju ar PCS, EMS un lokālo uzraudzību.
Tehniskās prasības
Salīdzinot ar automobiļu akumulatoru BMS, enerģijas uzkrāšanas BMS ir sarežģītāka struktūra.
Pirmkārt, akumulatora ietilpība, līmenis ir atšķirīgs, BMS barošanas avota pārvaldības līmenis ir augstāks, virknes un paralēlajam savienojumam ir nepieciešams vairāk akumulatoru.
BMS ir augstākas prasības attiecībā uz pieslēgumu tīklam. Pastāv augstākas prasības savienojumam ar tīklu. Akumulators ir savienots ar akumulatoru un transportlīdzekļa elektronisko sistēmu, tāpēc tehniskās prasības ir zemākas.
Tirgus
BMS tirgū ir iesaistīti trīs galvenie uzņēmumu veidi: transportlīdzekļu ražotāji, akumulatoru ražotāji un neatkarīgi BMS ražotāji. Transportlīdzekļu ražotāji un akumulatoru ražotāji veic uzņēmējdarbību neatkarīgas pētniecības un attīstības vai sadarbības attīstības veidā ar BMS piegādātājiem. Lielākā daļa vietējo akumulatoru līderu, piemēram, BYD, Ningde Times, Guoxuan Gaoke un AVIC Li-power akumulatoru ražotāju, izmanto BMS+PACK izkārtojuma režīmu, lai nodrošinātu akumulatoru blokus un BMS paketes. Neatkarīgajiem BMS ražotājiem pašlaik ir liels dalībnieku skaits, un BMS produktu līniju var piegādāt vairākām nozarēm.
Pašlaik Ķīnas BMS nozares vadošajiem uzņēmumiem ir acīmredzamas priekšrocības, proti, 2022. gadā Ķīnas jauno enerģijas akumulatoru BMS uzstādītās jaudas daļa desmit lielāko ražotāju vidū bija 76,1%. Starp tiem trīs lielākie uzņēmumi ir BYD, Ningde Times un Tesla, kas visi ir transportlīdzekļu ražotāji un akumulatoru ražotāji, ar attiecīgi 26,4%, 16,9% un 9% tirgus daļu. Neatkarīgo BMS ražotāju daļa ir relatīvi zema, un lielākais neatkarīgais BMS ražotājs Ķīnā Li Xinneng ieņēma ceturto vietu pēc tirgus daļas, bet kopējā daļa bija tikai 6,7%.
Pāreja no pamata uz uzlabotām funkcijām
1. Augstāka uzticamība
Tā kā katram akumulatora blokam ir sava uzraudzības un vadības sistēma, izkliedētās BMS sistēmas uzticamība ir augstāka. Pat ja viens akumulators neizdodas, citi akumulatori joprojām var darboties normāli, un sistēmas kopējā veiktspēja netiks būtiski ietekmēta.
2. Viegli uzturēt un uzlabot
Tā kā izkliedētās BMS struktūra ir samērā vienkārša, katrs akumulatora elements var darboties neatkarīgi, tāpēc apkope un modernizācija ir samērā vienkārša. Kad akumulatora bloks sabojājas, to var tieši nomainīt, neizslēdzot visu sistēmu apkopes un modernizācijas nolūkos.
3. Lielāka elastība
Izkliedētās BMS uzraudzības un vadības sistēma ir izkliedēta katrā akumulatora blokā, tāpēc sistēma ir elastīgāka. Akumulatora elementu skaitu var palielināt vai samazināt atbilstoši faktiskajam pieprasījumam, neņemot vērā visas izkliedētās sistēmas sarežģītību.
Energopārvaldības sistēma (EMS)
EMS (enerģijas pārvaldības sistēma), kas pazīstama arī kā enerģijas pārvaldības sistēma, lai gan kopējās enerģijas uzkrāšanas sistēmas īpatsvars nav ļoti liels, tā ir ārkārtīgi svarīga visas enerģijas uzkrāšanas sistēmas pamatelements. Tas parasti attiecas uz litija akumulatoru uzglabāšanas elektrostacijas ieviestās integrētās enerģijas pārvaldības sistēmas regulēšanu un kontroli.
Organizācija
Energopārvaldības sistēma ietver vairākas daļas, tās tiks parādītas zemāk.
1. Uzraudzība un datu vākšana: Enerģijas pārvaldības sistēma, izmantojot sensorus un instrumentu aprīkojumu, reāllaikā uzrauga enerģijas ražošanu, uzglabāšanu un patēriņu enerģijas uzglabāšanas iekārtā. Tā spēj apkopot dažādus datus, tostarp akumulatora uzlādes un izlādes statusu, temperatūru, spriegumu, strāvu utt.
2. Datu analīze un optimizācija: Enerģijas pārvaldības sistēma izmanto progresīvu datu analīzes tehnoloģiju, lai apstrādātu un analizētu apkopotos datus, lai izprastu energosistēmas darba stāvokli un veiktspēju. Analizējot datus, tā var identificēt potenciālas problēmas energosistēmā un sniegt optimizācijas ieteikumus, piemēram, pielāgot uzlādes un izlādes stratēģijas un optimizēt enerģijas izmantošanas efektivitāti.
3. Enerģijas plānošana un kontrole: enerģijas pārvaldības sistēma var inteliģenti plānot un kontrolēt enerģiju, pamatojoties uz reāllaika enerģijas pieprasījumu un sistēmas darbību. Tā var saprātīgi organizēt enerģijas uzglabāšanas iekārtu uzlādes un izlādes darbību atbilstoši pieprasījuma prognozei, elektroenerģijas cenu situācijai, tīkla slodzei un citiem faktoriem, lai panāktu efektīvu enerģijas izmantošanu un taupīšanu.
4. Kļūmju noteikšana un drošības aizsardzība: enerģijas pārvaldības sistēma var savlaicīgi noteikt un signalizēt par kļūmēm enerģijas uzkrāšanas iekārtā, piemēram, akumulatora pārmērīgu izlādi, pārmērīgu uzlādi un temperatūras anomālijām, lai garantētu enerģijas uzkrāšanas iekārtas drošu darbību. Vienlaikus to var savienot arī ar sadales tīkla sistēmu, lai realizētu enerģijas uzkrāšanas iekārtu tālvadību un aizsardzību.
Darbības stratēģijas un vadības stratēģijas izstrādes optimizācija ir galvenais punkts
Optimizētas darbības stratēģijas un vadības stratēģijas izstrāde ir EMS produktu galvenais punkts un grūtības.
Ņemot vērā enerģijas uzkrāšanas uzlādes un izlādes raksturlielumus, enerģijas uzkrāšanas vienību uzlādes un izlādes izmaksas un enerģijas uzkrāšanas lietojumprogrammu priekšrocības, kā arī saskaņā ar tīkla dispečeru vadības prasību izpildes priekšnoteikumu, optimizētu darbības un vadības stratēģiju izstrāde var uzlabot enerģijas uzkrāšanas sistēmas darbības ekonomiskos ieguvumus un dažādus tehniskos rādītājus.
EMS produkti parasti darbojas kā tilts starp enerģijas uzkrāšanas sistēmu un augstāka līmeņa informācijas sistēmām.
Enerģijas uzkrāšanas sistēma, izmantojot EMS, var pievienoties tīkla plānošanai, virtuālās elektrostacijas plānošanai, “avota-tīkla-slodzes-uzkrāšanas” mijiedarbībai utt.
EMS produkti un tīkla plānošana un cita cieša koordinācija, un funkcijā ir zināma līdzība, uzņēmumam ir jāsaprot tīkla darbības raksturlielumi, dziļās aršanas tīkla puses informācijas tehnoloģiju uzņēmumiem ir zināšanas, ko uzkrāt, var veidot spēju atkārtoti izmantot, un tam ir zināma priekšrocība.
