Priemyselné a komerčné systémy na skladovanie energie pozostávajú z batériového systému (vrátane BMS), EMS, PCS, klimatizácie, protipožiarneho systému, monitorovacieho a poplašného systému atď., pričom BMS a EMS ako hlavná riadiaca jednotka systému na skladovanie energie nesú dôležitú zodpovednosť za správu batérií a správu energie a ich funkcie, výkon a zladenie softvéru a hardvéru priamo súvisia s bezpečnosťou aplikácie systému na skladovanie energie a návratnosťou investícií.
Systém správy batérií (BMS): preberá zodpovednosť za snímanie v systéme a dokáže monitorovať a riadiť systémy batériového úložiska, aby sa zabezpečila ich bezpečnosť, stabilita a výkon.
Systém energetického manažmentu (EMS): zodpovedný za rozhodovanie v systéme, vo všeobecnosti sa vzťahuje na integrovaný systém riadenia energie regulácie a riadenia spustený pre elektrárne s lítiovými batériami, ktorý realizuje monitorovanie a diagnostiku v reálnom čase.
Systém premeny energie (PCS):zodpovedný za vykonávanie v systéme, je kľúčovou súčasťou zariadenia na skladovanie energie, riadi nabíjanie a vybíjanie batérií a vykonáva konverziu AC/DC na priame dodávanie energie do striedavých záťaží v neprítomnosti siete.
Systém správy batérií (BMS)
Celý názov BMS je Systém správy batérií, čo znamená podsystém používaný na správu systému skladovania energie batérií.
Funkcia
Systém BMS sa skladá hlavne z monitorovacieho modulu, riadiaceho modulu, komunikačného modulu a ďalších častí. Jeho hlavnou funkciou je monitorovať a riadiť stav batérie v reálnom čase vrátane napätia batérie, prúdu, teploty, nabitia batérie a ďalších parametrov. Okrem toho dokáže systém BMS chrániť a riadiť batériu, aby sa zabezpečila jej bezpečnosť a životnosť.
Aby sa zabránilo prebíjaniu a nadmernému vybíjaniu batérie, čím sa predĺži jej životnosť a zlepší sa jej účinnosť.
BMS nielenže zohráva úlohu analýzy dát, ale musí vypočítať a analyzovať SOC (zostávajúcu kapacitu batérie) a SOH (stav batérie), aby mohol sledovať stav batérie. Akonáhle sa objavia akékoľvek abnormálne informácie, budú včas nahlásené, aby používateľ včas vedel, že batéria má abnormalitu.
Architektúra vrstveného povedomia
Vo väčšine systémov BMS existuje trojvrstvová architektúra.
1. Spodná vrstva: Podriadená jednotka BMU (slave BMU), funkciou tejto úrovne je hlavne realizácia zberu napätia a teploty batériových článkov a je zodpovedná za vykonávanie stratégie vyrovnávania batérie. Zber informácií sa uskutočňuje s druhou úrovňou prostredníctvom komunikačného spojenia, zvyčajne pomocou CAN alebo reťazovej komunikácie.
2. Stredná vrstva: Hlavná riadiaca jednotka BCU (BCU). Hlavnými funkciami tejto úrovne je zhromažďovanie informácií o napätí, prúde a izolácii klastra, riadenie stýkačov na ochranu batériového bloku, zhromažďovanie informácií z jednotky BMU prvého stupňa a odhad stavu batérie (SoX). Informácie sa zhromažďujú a komunikujú s tretím stupňom prostredníctvom komunikačného spojenia, zvyčajne pomocou CAN alebo Ethernetu.
3. Horná úroveň: Všeobecné riadenie pre správu batériového klastra. Hlavnou funkciou tejto úrovne je zhromažďovanie informácií prenášaných druhou úrovňou BCU, ukladanie a zobrazovanie informácií atď. s funkciou alarmu v reálnom čase, s funkciou riadenia a spätnej väzby kontaktov hlavného ističa a s funkciou komunikácie v reálnom čase s PCS, EMS a lokálnym monitorovaním.
Technické požiadavky
V porovnaní so systémom BMS pre automobilové batérie má systém BMS na ukladanie energie zložitejšiu štruktúru.
V prvom rade, kapacita batérie, úroveň je odlišná, správa BMS úrovne napájania je vyššia, sériové a paralelné zapojenie vyžaduje viac batérií.
Systém BMS má vyššie požiadavky na pripojenie k sieti. Na pripojenie k sieti sa kladú vyššie požiadavky. Batéria je pripojená k batérii a elektronickému systému vozidla, takže technické požiadavky sú nižšie.
Trh
Na trhu s BMS pôsobia tri hlavné typy podnikov, a to výrobcovia vozidiel, výrobcovia batérií a nezávislí výrobcovia BMS. Výrobcovia vozidiel a výrobcovia batérií podnikajú formou nezávislého výskumu a vývoja alebo kooperatívneho vývoja s dodávateľmi BMS. Väčšina domácich lídrov v oblasti batérií, ako sú BYD, Ningde Times, Guoxuan Gaoke a výrobcovia lítium-iónových batérií AVIC, používa spôsob usporiadania BMS+PACK na výrobu batériových zostáv a zostáv BMS. Nezávislí výrobcovia BMS majú v súčasnosti veľký počet účastníkov a produktový rad BMS je možné dodať do viacerých odvetví.
V súčasnosti majú popredné čínske podniky v odvetví BMS zjavné výhody. Konkrétne, v roku 2022 mal nový čínsky inštalovaný výkon batériových systémov BMS podiel 76,1 % medzi desiatimi najlepšími výrobcami. Medzi nimi sú tri najväčšie spoločnosti BYD, Ningde Times a Tesla, ktoré sú všetky výrobcami vozidiel a batérií s podielom 26,4 %, 16,9 % a 9 %. Podiel nezávislých výrobcov BMS je relatívne nízky a najväčší nezávislý výrobca BMS v Číne, Li Xinneng, sa umiestnil na štvrtom mieste z hľadiska podielu, ale celkový podiel je iba 6,7 %.
Prechod od základných k pokročilým funkciám
1. Vyššia spoľahlivosť
Keďže každá batériová jednotka má vlastný monitorovací a riadiaci systém, spoľahlivosť distribuovaného systému BMS je vyššia. Aj keď jedna batéria zlyhá, ostatné batérie môžu stále fungovať normálne a celkový výkon systému nebude výrazne ovplyvnený.
2. Jednoduchá údržba a modernizácia
Keďže štruktúra distribuovaného systému riadenia budov (BMS) je relatívne jednoduchá, každý batériový článok môže fungovať nezávisle, takže údržba a modernizácia sú relatívne jednoduché. Keď batériová jednotka zlyhá, je možné ju priamo vymeniť bez nutnosti odstaviť celý systém kvôli údržbe a modernizácii.
3. Väčšia flexibilita
Monitorovací a riadiaci systém distribuovaného BMS je rozptýlený v každej batériovej jednotke, takže systém je flexibilnejší. Počet batériových článkov je možné zvyšovať alebo znižovať podľa aktuálnej potreby bez toho, aby bolo potrebné brať do úvahy zložitosť distribuovaného systému ako celku.
Systém energetického manažmentu (EMS)
EMS (Energy Management System), tiež známy ako systém riadenia energie, hoci podiel celého systému skladovania energie nie je veľmi veľký, je mimoriadne dôležitou základnou súčasťou celého systému skladovania energie. Vo všeobecnosti sa vzťahuje na reguláciu a riadenie lítiovo-bateriových elektrární spustených pomocou integrovaného systému riadenia energie.
Organizácia
Systém energetického manažmentu pozostáva z niekoľkých častí, ktoré budú uvedené nižšie.
1. Monitorovanie a zber údajov: Systém riadenia energie monitoruje výrobu, skladovanie a spotrebu energie v zariadení na skladovanie energie v reálnom čase pomocou senzorov a prístrojového vybavenia. Je schopný zhromažďovať rôzne údaje vrátane stavu nabitia a vybíjania batérie, teploty, napätia, prúdu atď.
2. Analýza a optimalizácia údajov: Systém riadenia energie sa spolieha na pokročilú technológiu analýzy údajov na spracovanie a analýzu zhromaždených údajov s cieľom pochopiť prevádzkový stav a výkon energetického systému. Prostredníctvom analýzy údajov dokáže identifikovať potenciálne problémy v energetickom systéme a poskytnúť návrhy na optimalizáciu, ako je úprava stratégií nabíjania a vybíjania a optimalizácia účinnosti využitia energie.
3. Plánovanie a riadenie energie: Systém riadenia energie dokáže inteligentne plánovať a riadiť energiu na základe dopytu po energii v reálnom čase a prevádzky systému. Dokáže rozumne naplánovať nabíjanie a vybíjanie zariadení na skladovanie energie podľa prognózy dopytu, cenovej situácie elektriny, zaťaženia siete a ďalších faktorov, aby sa dosiahlo efektívne využívanie a úspora energie.
4. Detekcia porúch a bezpečnostná ochrana: Systém riadenia energie dokáže včas odhaliť a upozorniť na poruchové stavy v zariadení na skladovanie energie, ako je nadmerné vybitie batérie, prebíjanie a teplotné abnormality, aby sa zaručila bezpečná prevádzka zariadenia na skladovanie energie. Zároveň sa môže prepojiť s distribučnou sieťou, aby sa zabezpečilo diaľkové ovládanie a ochrana zariadení na skladovanie energie.
Optimalizácia stratégie prevádzky a návrhu stratégie riadenia je kľúčovým bodom
Návrh optimalizovanej prevádzkovej stratégie a stratégie riadenia je jadrom a zároveň problémom produktov EMS.
Vzhľadom na charakteristiky nabíjania a vybíjania zásobníkov energie, náklady na nabíjanie a vybíjanie jednotiek zásobníkov energie a výhody aplikácie zásobníkov energie a za predpokladu splnenia požiadaviek na riadenie dispečingu siete môže návrh optimalizovaných stratégií prevádzky a riadenia zvýšiť ekonomické výhody prevádzky systému zásobníkov energie a zlepšiť rôzne technické ukazovatele.
Produkty EMS vo všeobecnosti fungujú ako most medzi systémom skladovania energie a informačnými systémami vyššej úrovne.
Systém skladovania energie sa môže prostredníctvom EMS zapojiť do plánovania siete, plánovania virtuálnej elektrárne, interakcie „zdroj-sieť-záťaž-skladovanie“ atď.
Produkty EMS a plánovanie siete a iná úzka koordinácia a vo funkcii majú určitú podobnosť, spoločnosť musí pochopiť prevádzkové charakteristiky siete, hlboké oranie spoločností zaoberajúcich sa informačnými technológiami na strane siete majú vedomosti a know-how, ktoré môžu akumulovať, môžu vytvoriť schopnosť opätovného použitia, čo má určitú výhodu.
