Industriella och kommersiella energilagringssystem består av batterisystem (inklusive BMS), EMS, PCS, luftkonditionering, brandskyddssystem, övervaknings- och larmsystem etc., där BMS och EMS, som energilagringssystemets centrala styrenheter, bär det viktiga ansvaret för batterihantering respektive energihantering. Deras funktioner, prestanda och matchning av programvara och hårdvara är direkt relaterade till säkerheten vid tillämpningen av energilagringssystemet och avkastningen på investeringen.
Batterihanteringssystem (BMS)Den tar ansvar för sensorerna i systemet och kan övervaka och styra batterilagringssystem för att säkerställa deras säkerhet, stabilitet och prestanda.
Energiledningssystem (EMS): ansvarig för beslutsfattandet i systemet, det hänvisar generellt till det integrerade energihanteringssystemet för reglering och kontroll som lanserats för litiumbatterikraftverk, vilket realiserar övervakning och diagnos i realtid.
Kraftomvandlingssystem (PCS)Ansvarig för utförandet i systemet, är en viktig del av energilagringsanläggningen, styr laddning och urladdning av batterierna och utför AC/DC-omvandlingen för att leverera ström direkt till växelströmslasterna i frånvaro av nätet.
Batterihanteringssystem (BMS)
Det fullständiga namnet på BMS är Battery Management System, vilket betyder det delsystem som används för att hantera batteriets energilagringssystem.
Fungera
BMS består huvudsakligen av en övervakningsmodul, en styrmodul, en kommunikationsmodul och andra delar. Dess huvudsakliga funktion är att övervaka och kontrollera batteriets status i realtid, inklusive batterispänning, ström, temperatur, SOC och andra parametrar. Dessutom kan BMS även skydda och kontrollera batteriet för att säkerställa batteriets säkerhet och livslängd.
För att förhindra att batteriet överladdas och överurladdas, vilket förlänger batteriets livslängd och förbättrar batteriets effektivitet.
Inte bara det, BMS spelar även en roll för dataanalys, den behöver beräkna och analysera batteriets SOC (återstående batterikapacitet) och SOH (batteriets hälsotillstånd) för att observera batteriets tillstånd, och när det finns någon onormal information kommer den att rapporteras i tid, så att användaren vet att batteriet har ett avvikelse i tid.
Layered Awareness Architecture
I de flesta BMS-system finns det en trenivåarkitektur.
1. Nedersta lagret: Slav-BMU, funktionen för denna nivå är huvudsakligen att realisera insamling av battericellspänning och temperatur, och ansvarar för att genomföra batteriets utjämningsstrategi. Informationsinsamlingen kommunicerar med den andra nivån via en kommunikationslänk, vanligtvis med hjälp av CAN- eller kedjekopplingskommunikation.
2. Mellanlager: Huvudstyrnings-BCU. Huvudfunktionerna på denna nivå är att samla in information om klusterspänning, ström och klusterisolering, styra kontaktorer för batteriskydd, samla in information från första stegets BMU och uppskatta batteriets tillstånd (SoX). Informationen samlas in och kommuniceras med tredje steget via en kommunikationslänk, vanligtvis med CAN eller Ethernet.
3. Övre nivå: Allmän styrning, för hantering av batterikluster. Huvudfunktionen för denna nivå är att samla in information som överförs av den andra nivåns BCU, lagra och visa informationen etc., med realtidslarmfunktion, med styr- och kontaktåterkopplingsfunktion för huvudströmbrytaren, och med realtidskommunikationsfunktion med PCS, EMS och lokal övervakning.
Tekniska krav
Jämfört med BMS för bilbatterier har energilagrings-BMS en mer komplex struktur.
Först och främst, batterikapaciteten, nivån är annorlunda, BMS-hanteringen av strömförsörjningsnivån är högre, serie- och parallellkoppling kräver fler batterier.
BMS har högre krav för nätanslutning. Det finns högre krav på anslutningen till elnätet. Batteriet är anslutet till batteriet och fordonets elektroniska system, så de tekniska kraven är lägre.
Marknadsföra
Det finns tre huvudtyper av företag som är involverade på BMS-marknaden, nämligen fordonstillverkare, tillverkare av kraftbatterier och oberoende BMS-producenter. Fordonstillverkare och batteritillverkare bedriver verksamhet i form av oberoende forskning och utveckling eller utvecklingssamarbete med BMS-leverantörer. De flesta av de ledande inhemska kraftbatteritillverkarena, såsom BYD, Ningde Times, Guoxuan Gaoke och AVIC Li-power-batteritillverkare, använder BMS+PACK-layoutläge för att tillhandahålla batteripaket och BMS-paket. Oberoende BMS-tillverkare har för närvarande ett stort antal deltagare, och BMS-produktlinjen kan levereras till flera branscher.
För närvarande har Kinas ledande företag inom BMS-branschen uppenbara fördelar. Mer specifikt hade Kinas nya installerade kapacitet för BMS-energidrivna batterier 2022 en andel på 76,1 %. Bland dem är de tre största företagen BYD, Ningde Times och Tesla, som alla är fordonstillverkare och batteritillverkare, med en andel på 26,4 %, 16,9 % respektive 9 %. Andelen oberoende BMS-tillverkare är relativt låg, och den största oberoende BMS-tillverkaren i Kina, Li Xinneng, rankades som nummer fyra sett till andel, men den totala andelen är bara 6,7 %.
Gå från grundläggande till avancerade funktioner
1. Högre tillförlitlighet
Eftersom varje batterienhet har sitt eget övervaknings- och styrsystem är tillförlitligheten hos distribuerade BMS högre. Även om ett enda batteri slutar fungera kan andra batterier fortfarande fungera normalt, och systemets totala prestanda kommer inte att påverkas nämnvärt.
2. Lätt att underhålla och uppgradera
Eftersom strukturen hos en distribuerad BMS är relativt enkel kan varje battericell fungera oberoende, vilket gör underhåll och uppgradering relativt enkelt. När en batterienhet går sönder kan den bytas ut direkt utan att hela systemet behöver stängas av för underhåll och uppgradering.
3. Starkare flexibilitet
Övervaknings- och styrsystemet för distribuerade BMS är utspritt i varje batterienhet, vilket gör systemet mer flexibelt. Battericellerna kan ökas eller minskas beroende på den faktiska efterfrågan, utan att man behöver ta hänsyn till komplexiteten hos hela systemet som distribuerat system.
Energiledningssystem (EMS)
EMS (Energy Management System), även känt som energihanteringssystem, även om andelen av hela energilagringssystemet inte är särskilt stor, är det en extremt viktig kärnkomponent i hela energilagringssystemet. Det hänvisar generellt till reglering och kontroll av litiumbatterilagringskraftverk som lanseras med integrerade energihanteringssystem.
Organisation
Energiledningssystemet består av flera delar, de visas nedan.
1. Övervakning och insamling: Energihanteringssystemet övervakar generering, lagring och förbrukning av energi i energilagringsanläggningen i realtid med hjälp av sensorer och instrumentutrustning. Det kan samla in en mängd olika data, inklusive batteriets laddnings- och urladdningsstatus, temperatur, spänning, ström och så vidare.
2. Dataanalys och optimering: Energihanteringssystemet använder avancerad dataanalysteknik för att bearbeta och analysera insamlad data för att förstå energisystemets funktionsstatus och prestanda. Genom dataanalys kan det identifiera potentiella problem i energisystemet och ge optimeringsförslag, såsom justering av laddnings- och urladdningsstrategier och optimering av energianvändningseffektiviteten.
3. Energiplanering och -styrning: Energihanteringssystemet kan intelligent schemalägga och styra energi baserat på realtidsenergibehov och systemdrift. Det kan rimligen arrangera laddnings- och urladdningsdriften av energilagringsanläggningar enligt efterfrågeprognos, elprissituation, nätbelastning och andra faktorer, för att uppnå effektivt utnyttjande och energibesparingar.
4. Feldetektering och säkerhetsskydd: Energihanteringssystemet kan i tid upptäcka och larma fel i energilagringsanläggningen, såsom överurladdning av batterier, överladdning och temperaturavvikelser, för att garantera säker drift av energilagringsanläggningen. Samtidigt kan det också kopplas till distributionsnätet för att möjliggöra fjärrstyrning och skydd av energilagringsanläggningar.
Optimering av driftstrategi och kontrollstrategidesign är nyckelpunkten
Utformningen av optimerad driftsstrategi och kontrollstrategi är kärnpunkten och svårigheten med EMS-produkter.
Med hänsyn till laddnings- och urladdningsegenskaper för energilagring, laddnings- och urladdningskostnader för energilagringsenheter och fördelarna med energilagringsapplikationer, och under förutsättningen att uppfylla kraven för styrning av elnätet, kan utformningen av optimerade drift- och styrstrategier öka de ekonomiska fördelarna med driften av energilagringssystem och förbättra olika tekniska index.
EMS-produkter fungerar generellt som en brygga mellan energilagringssystemet och informationssystem på högre nivå.
Energilagringssystemet kan ansluta till nätschemaläggning, virtuell kraftverksschemaläggning, "källa-nät-last-lagring"-interaktion etc. genom EMS.
EMS-produkter och nätschemaläggning och annan nära samordning, och i funktionen har en viss likhet, företaget behöver förstå nätets driftsegenskaper, djupplöjning av nätsidans informationsteknikföretag har kunskap som kan ackumuleras, kan bilda förmågan att återanvända, har en viss fördel.
