Industrielle og kommersielle energilagringssystemer består av batterisystemer (inkludert BMS), EMS, PCS, klimaanlegg, brannvernsystem, overvåkings- og alarmsystem, etc., hvor BMS og EMS, som kjernekontrollenheter i energilagringssystemet, har det viktige ansvaret for henholdsvis batteristyring og energistyring, og deres funksjoner, ytelse og samsvar mellom programvare og maskinvare er direkte relatert til sikkerheten ved bruk av energilagringssystemet og avkastningen på investeringen.
Batteristyringssystem (BMS)Den tar ansvar for sensorer i systemet, og kan overvåke og kontrollere batterilagringssystemer for å sikre deres sikkerhet, stabilitet og ytelse.
Energistyringssystem (EMS): ansvarlig for beslutningstaking i systemet, refererer det vanligvis til det integrerte energistyringssystemet for regulering og kontroll som er lansert for litiumbatterikraftverk, og realiserer sanntidsovervåking og diagnose.
Kraftomformingssystem (PCS)Ansvarlig for utførelse i systemet, er en sentral del av energilagringsanlegget, som kontrollerer lading og utlading av batteriene og utfører AC/DC-konvertering for å forsyne strøm direkte til vekselstrømlastene i fravær av strømnettet.
Batteristyringssystem (BMS)
Det fulle navnet på BMS er Battery Management System, som betyr delsystemet som brukes til å administrere batteriets energilagringssystem.
Funksjon
BMS består hovedsakelig av overvåkingsmoduler, kontrollmoduler, kommunikasjonsmoduler og andre deler. Hovedfunksjonen er å overvåke og kontrollere batteristatusen i sanntid, inkludert batterispenning, strøm, temperatur, SOC og andre parametere. I tillegg kan BMS også beskytte og kontrollere batteriet for å sikre batteriets sikkerhet og levetid.
For å forhindre at batteriet overlades og overutlades, og dermed forlenge batteriets levetid og forbedre batteriets effektivitet.
Ikke bare det, BMS-en spiller også en rolle i dataanalyse. Den må beregne og analysere batteriets SOC (gjenværende batterikapasitet) og SOH (batteriets helsetilstand) for å observere batteriets tilstand. Når det er unormal informasjon, vil den rapporteres i tide, slik at brukeren vet at det er en unormalitet i batteriet i tide.
Lagdelt bevissthetsarkitektur
I de fleste BMS-systemer finnes det en trelagsarkitektur.
1. Nederste lag: Slave-BMU. Funksjonen til dette nivået er hovedsakelig å registrere battericellespenning og -temperatur, og er ansvarlig for utførelsen av batteriets utjevningsstrategi. Informasjonsinnsamlingen kommuniserer med det andre nivået via en kommunikasjonslenke, vanligvis ved hjelp av CAN- eller seriekoblingskommunikasjon.
2. Mellomlag: Hovedkontroll-BCU. Hovedfunksjonene til dette nivået er å samle inn informasjon om klyngespenning, strøm og klyngeisolasjon, styre kontaktorer for batteripakkebeskyttelse, samle inn informasjon fra førstetrinns BMU og estimere batteristatus (SoX). Informasjonen samles inn og kommuniseres med tredje trinn via en kommunikasjonslenke, vanligvis ved hjelp av CAN eller Ethernet.
3. Øvre nivå: Generell kontroll, for batteriklyngehåndtering. Hovedfunksjonen til dette nivået er å samle inn informasjonen som overføres av andre nivå BCU, lagre og vise informasjonen, osv., med sanntidsalarmfunksjon, med kontroll- og kontakttilbakemeldingsfunksjonen til hovedsikringsbryteren, og med sanntidskommunikasjonsfunksjonen med PCS, EMS og lokal overvåking.
Tekniske krav
Sammenlignet med BMS for bilbatterier har energilagrings-BMS en mer kompleks struktur.
Først og fremst er batterikapasiteten og nivået forskjellig, BMS-styringen av strømforsyningsnivået er høyere, serie- og parallellkobling krever flere batterier.
BMS har høyere krav til netttilkobling. Det er høyere krav til tilkoblingen til nettet. Strømbatteriet er koblet til batteriet og kjøretøyets elektroniske system, så de tekniske kravene er lavere.
Marked
Det er tre hovedtyper av bedrifter involvert i BMS-markedet, nemlig kjøretøyprodusenter, batteriprodusenter og uavhengige BMS-produsenter. Kjøretøyprodusenter og batteriprodusenter driver virksomhet i form av uavhengig forskning og utvikling eller samarbeidsutvikling med BMS-leverandører. De fleste av de innenlandske batterilederne, som BYD, Ningde Times, Guoxuan Gaoke og AVIC Li-power-batteriprodusenter, tar i bruk BMS+PACK-layoutmodusen for å tilby batteripakker og BMS-pakker. Uavhengige BMS-produsenter har for tiden et stort antall deltakere, og BMS-produktlinjen kan leveres til flere bransjer.
For tiden har Kinas ledende bedrifter i BMS-bransjen åpenbare fordeler. Spesielt i 2022 hadde Kinas ti største produsenter av nye energibatterier med installert kapasitet på 76,1 %. Blant dem er de tre største selskapene BYD, Ningde Times og Tesla, som alle er bilprodusenter og batteriprodusenter, med en andel på henholdsvis 26,4 %, 16,9 % og 9 %. Andelen uavhengige BMS-produsenter er relativt lav, og den største uavhengige BMS-produsenten i Kina, Li Xinneng, er rangert som nummer fire når det gjelder andel, men den totale andelen er bare 6,7 %.
Går fra grunnleggende til avanserte funksjoner
1. Høyere pålitelighet
Siden hver batterienhet har sitt eget overvåkings- og kontrollsystem, er påliteligheten til distribuert BMS høyere. Selv om ett enkelt batteri skulle svikte, kan andre batterier fortsatt fungere normalt, og systemets generelle ytelse vil ikke bli påvirket i stor grad.
2. Enkel å vedlikeholde og oppgradere
Fordi strukturen til distribuert BMS er relativt enkel, kan hver battericelle operere uavhengig, slik at vedlikehold og oppgradering er relativt enkelt. Når en batterienhet svikter, kan den byttes ut direkte uten å måtte stenge ned hele systemet for vedlikehold og oppgradering.
3. Sterkere fleksibilitet
Overvåkings- og kontrollsystemet til distribuert BMS er spredt i hver batterienhet, slik at systemet er mer fleksibelt. Battericeller kan økes eller reduseres i henhold til den faktiske etterspørselen, uten å måtte vurdere kompleksiteten til systemet som helhet.
Energistyringssystem (EMS)
EMS (Energy Management System), også kjent som energistyringssystem, selv om andelen av hele energilagringssystemet ikke er veldig stor, er det en ekstremt viktig kjernekomponent i hele energilagringssystemet. Det refererer generelt til regulering og kontroll av litiumbatterilagringskraftverk lansert et integrert energistyringssystem.
Organisasjon
Energistyringssystemet består av flere deler, som vises nedenfor.
1. Overvåking og innsamling: Energistyringssystemet overvåker generering, lagring og forbruk av energi i energilagringsanlegget i sanntid gjennom sensorer og instrumentutstyr. Det er i stand til å samle inn en rekke data, inkludert batterilade- og utladingsstatus, temperatur, spenning, strøm og så videre.
2. Dataanalyse og optimalisering: Energistyringssystemet bruker avansert dataanalyseteknologi for å behandle og analysere de innsamlede dataene for å forstå driftsstatusen og ytelsen til energisystemet. Gjennom dataanalyse kan det identifisere potensielle problemer i energisystemet og gi optimaliseringsforslag, for eksempel justering av lade- og utladingsstrategier og optimalisering av energiutnyttelseseffektiviteten.
3. Energiplanlegging og -kontroll: Energistyringssystemet kan intelligent planlegge og kontrollere energi basert på sanntids energibehov og systemdrift. Det kan rimelig ordne lade- og utladingsdriften av energilagringsanlegg i henhold til etterspørselsprognose, strømprissituasjon, nettbelastning og andre faktorer, for å realisere effektiv utnyttelse og energisparing.
4. Feildeteksjon og sikkerhetsbeskyttelse: Energistyringssystemet kan i tide oppdage og varsle feiltilstander i energilagringsanlegget, som overutlading av batteriet, overlading og temperaturavvik, for å garantere sikker drift av energilagringsanlegget. Samtidig kan det også kobles til distribusjonsnettverket for å realisere fjernkontroll og beskyttelse av energilagringsanlegg.
Optimalisering av driftsstrategi og kontrollstrategidesign er nøkkelpunktet
Utformingen av optimalisert driftsstrategi og kontrollstrategi er kjernepunktet og vanskelighetsgraden ved EMS-produkter.
Med tanke på lade- og utladingsegenskaper for energilagring, lade- og utladingskostnader for energilagringsenheter og fordeler med energilagringsapplikasjoner, og under forutsetningen om å oppfylle kravene til nettstyring, kan utformingen av optimaliserte drifts- og kontrollstrategier forbedre de økonomiske fordelene ved drift av energilagringssystemer og forbedre ulike tekniske indekser.
EMS-produkter fungerer vanligvis som en bro mellom energilagringssystemet og informasjonssystemer på høyere nivå.
Energilagringssystemet kan bli med i nettplanleggingen, planleggingen av virtuelle kraftverk, samhandling mellom «kilde-nett-last-lagring» osv. gjennom EMS.
EMS-produkter og rutenettplanlegging og annen tett koordinering, og i funksjonen har en viss likhet, selskapet må forstå rutenettets driftsegenskaper, og informasjonsteknologiselskaper som jobber med dyppløying på rutenettsiden har kunnskap som kan akkumuleres, og som kan danne evnen til gjenbruk, har en viss fordel.
