Sistemul de stocare a energiei industrial și comercial constă din sistemul de baterii (inclusiv BMS), EMS, PCS, aer condiționat, sistem de protecție împotriva incendiilor, sistem de monitorizare și alarmă etc., dintre care BMS și EMS, ca unitate de control principală a sistemului de stocare a energiei, poartă responsabilitatea importantă de gestionare a bateriilor și respectiv a energiei, iar funcțiile, performanța și potrivirea software-ului și hardware-ului lor sunt direct legate de siguranța aplicării sistemului de stocare a energiei și de rentabilitatea investiției.
Sistem de gestionare a bateriei (BMS)Preluând controlul asupra detecțiilor în sistem, poate monitoriza și controla sistemele de stocare a bateriilor pentru a asigura siguranța, stabilitatea și performanța acestora.
Sistem de Management al Energiei (EMS)Responsabil pentru luarea deciziilor în sistem, se referă în general la sistemul integrat de management al energiei, reglare și control, lansat pentru centralele electrice de stocare a energiei cu baterii litiu, realizând monitorizare și diagnosticare în timp real.
Sistem de conversie a puterii (PCS)Responsabil pentru execuția în sistem, este o parte cheie a centralei de stocare a energiei, controlând încărcarea și descărcarea bateriilor și efectuând conversia AC/DC pentru a furniza energie direct sarcinilor de AC în absența rețelei.
Sistem de gestionare a bateriei (BMS)
Denumirea completă a BMS este Sistem de gestionare a bateriei, adică subsistemul utilizat pentru a gestiona sistemul de stocare a energiei bateriei.
Funcţie
Sistemul BMS este compus în principal dintr-un modul de monitorizare, un modul de control, un modul de comunicare și alte componente. Funcția sa principală este de a monitoriza și controla starea bateriei în timp real, inclusiv tensiunea bateriei, curentul, temperatura, starea de încărcare (SOC) și alți parametri. În plus, BMS poate proteja și controla bateria pentru a asigura siguranța și durata de viață a acesteia.
Pentru a preveni supraîncărcarea și descărcarea excesivă a bateriei, prelungind astfel durata de viață a acesteia și îmbunătățind eficiența utilizării acesteia.
Nu numai atât, BMS joacă și rolul de analiză a datelor, acesta trebuie să calculeze și să analizeze SOC-ul (capacitatea rămasă a bateriei) și SOH-ul (starea de sănătate a bateriei) bateriei, pentru a observa starea acesteia, iar odată ce există informații anormale, acestea vor fi raportate în timp util, astfel încât utilizatorul să știe în timp util că bateria are o anomalie.
Arhitectură de conștientizare stratificată
În majoritatea sistemelor BMS, există o arhitectură pe trei niveluri.
1. Stratul inferior: BMU slave, funcția acestui nivel este în principal de a realiza achiziția tensiunii și temperaturii celulelor bateriei și este responsabilă pentru executarea strategiei de egalizare a bateriei. Achiziția informațiilor comunică cu al doilea nivel printr-o legătură de comunicație, de obicei folosind CAN sau comunicare în lanț.
2. Nivelul intermediar: Unitatea de control principală a bateriei (BMU), principalele funcții ale acestui nivel fiind colectarea informațiilor despre tensiunea, curentul și izolația clusterului, controlul contactoarelor pentru protecția pachetului de baterii, colectarea informațiilor de la BMU din prima etapă și estimarea stării bateriei (SoX). Informațiile sunt colectate și comunicate cu a treia etapă printr-o legătură de comunicație, de obicei folosind CAN sau Ethernet.
3. Nivel superior: Control general, pentru gestionarea grupului de baterii. Funcția principală a acestui nivel este de a colecta informațiile transmise de BCU-ul de nivel al doilea, de a stoca și afișa informațiile etc., cu funcție de alarmă în timp real, cu funcție de control și feedback de contact al întrerupătorului principal și cu funcție de comunicare în timp real cu PCS, EMS și monitorizare locală.
Cerințe tehnice
Comparativ cu BMS-ul pentru bateriile auto, BMS-ul de stocare a energiei are o structură mai complexă.
În primul rând, capacitatea bateriei, nivelul este diferit, gestionarea BMS a nivelului de alimentare este mai mare, conexiunea serie și paralelă necesită mai multe baterii.
BMS are cerințe mai mari pentru conectarea la rețea. Există cerințe mai mari privind conexiunea la rețea. Bateria de alimentare este conectată la baterie și la sistemul electronic al vehiculului, deci cerințele tehnice sunt mai mici.
Piaţă
Există trei tipuri principale de întreprinderi implicate pe piața BMS, și anume producătorii de vehicule, producătorii de baterii electrice și producătorii independenți de BMS. Producătorii de vehicule și producătorii de baterii desfășoară activități sub formă de cercetare și dezvoltare independentă sau dezvoltare în cooperare cu furnizorii de BMS. Majoritatea liderilor autohtoni în domeniul bateriilor electrice, cum ar fi BYD, Ningde Times, Guoxuan Gaoke și producătorii de baterii Li-power AVIC, adoptă modul de configurație BMS+PACK pentru a furniza pachete de baterii și pachete BMS. Producătorii independenți de BMS au în prezent un număr mare de participanți, iar linia de produse BMS poate fi furnizată mai multor industrii.
În prezent, întreprinderile lider în industria BMS din China au avantaje evidente, în special, în 2022, capacitatea instalată de BMS pentru baterii de energie electrică din China, în topul primilor zece producători, a reprezentat o cotă de 76,1%. Printre aceștia, primele trei companii sunt BYD, Ningde Times și Tesla, toate fiind producători de vehicule și baterii, cu o cotă de 26,4%, 16,9% și, respectiv, 9%. Cota producătorilor independenți de BMS este relativ scăzută, iar cel mai mare producător independent de BMS din China, Li Xinneng, s-a clasat pe locul patru în ceea ce privește cota, însă cota totală este de doar 6,7%.
Trecerea de la funcții de bază la funcții avansate
1. Fiabilitate mai mare
Întrucât fiecare unitate de baterie are propriul sistem de monitorizare și control, fiabilitatea BMS-ului distribuit este mai mare. Chiar dacă o singură baterie se defectează, celelalte baterii pot funcționa normal, iar performanța generală a sistemului nu va fi afectată semnificativ.
2. Ușor de întreținut și modernizat
Deoarece structura BMS distribuit este relativ simplă, fiecare celulă de baterie poate funcționa independent, astfel încât întreținerea și modernizarea sunt relativ ușoare. Odată ce o unitate de baterie se defectează, aceasta poate fi înlocuită direct fără a fi nevoie să opriți întregul sistem pentru întreținere și modernizare.
3. Flexibilitate mai puternică
Sistemul de monitorizare și control al BMS-ului distribuit este dispersat în fiecare unitate de baterie, astfel încât sistemul este mai flexibil. Numărul de celule ale bateriei poate fi mărit sau micșorat în funcție de cererea reală, fără a fi nevoie să se ia în considerare complexitatea sistemului distribuit în ansamblu.
Sistem de Management al Energiei (EMS)
EMS (Sistem de Management al Energiei), cunoscut și sub denumirea de sistem de management al energiei, deși proporția întregului sistem de stocare a energiei nu este foarte mare, este o componentă centrală extrem de importantă a întregului sistem de stocare a energiei. În general, se referă la reglarea și controlul sistemului integrat de management al energiei lansat de o centrală electrică cu baterii de litiu.
Organizare
Sistemul de management al energiei include mai multe părți, care vor fi prezentate mai jos.
1. Monitorizare și colectare: Sistemul de management al energiei monitorizează generarea, stocarea și consumul de energie în instalația de stocare a energiei în timp real prin intermediul senzorilor și echipamentelor de instrumentație. Acesta este capabil să colecteze o varietate de date, inclusiv starea de încărcare și descărcare a bateriei, temperatura, tensiunea, curentul și așa mai departe.
2. Analiza și optimizarea datelor: Sistemul de management al energiei se bazează pe tehnologie avansată de analiză a datelor pentru a procesa și analiza datele colectate, cu scopul de a înțelege starea de funcționare și performanța sistemului energetic. Prin analiza datelor, se pot identifica potențialele probleme din sistemul energetic și se pot oferi sugestii de optimizare, cum ar fi ajustarea strategiilor de încărcare și descărcare și optimizarea eficienței utilizării energiei.
3. Programarea și controlul energiei: Sistemul de management al energiei poate programa și controla inteligent energia pe baza cererii de energie în timp real și a funcționării sistemului. Poate aranja în mod rezonabil operațiunea de încărcare și descărcare a instalațiilor de stocare a energiei în funcție de prognoza cererii, situația prețului energiei electrice, sarcina rețelei și alți factori, pentru a realiza o utilizare eficientă și economisirea energiei.
4. Detectarea defecțiunilor și protecția în materie de siguranță: Sistemul de management al energiei poate detecta și declanșa în timp util situații de defecțiune în instalația de stocare a energiei, cum ar fi supradescărcarea bateriei, supraîncărcarea și anomaliile de temperatură, pentru a garanta funcționarea în siguranță a instalației de stocare a energiei. În același timp, poate fi conectat și la sistemul rețelei de distribuție pentru a realiza controlul de la distanță și protecția instalațiilor de stocare a energiei.
Optimizarea strategiei operaționale și a proiectării strategiei de control este punctul cheie
Proiectarea unei strategii de operare optimizate și a unei strategii de control reprezintă punctul central și dificultatea produselor EMS.
Având în vedere caracteristicile de încărcare și descărcare a stocării energiei, costurile de încărcare și descărcare a unității de stocare a energiei și beneficiile aplicației de stocare a energiei, și sub premisa îndeplinirii cerințelor de control al dispecerizării rețelei, proiectarea unor strategii optimizate de funcționare și control poate spori beneficiile economice ale funcționării sistemului de stocare a energiei și poate îmbunătăți diverși indicatori tehnici.
Produsele EMS acționează în general ca o punte între sistemul de stocare a energiei și sistemele informatice de nivel superior.
Sistemul de stocare a energiei se poate alătura programării rețelei, programării centralelor electrice virtuale, interacțiunii „sursă-rețea-sarcină-stocare” etc. prin intermediul EMS.
Produsele EMS și programarea rețelei, precum și alte coordonări strânse, iar funcția are o anumită similaritate, compania trebuie să înțeleagă caracteristicile de funcționare ale rețelei, companiile de tehnologie informațională din partea rețelei, care acumulează cunoștințe și know-how, pot forma capacitatea de reutilizare, având un anumit avantaj.
