Endüstriyel ve ticari enerji depolama sistemleri, batarya sistemi (BMS dahil), EMS, PCS, klima, yangın koruma sistemi, izleme ve alarm sistemi vb. bileşenlerden oluşur. Bunlardan BMS ve EMS, enerji depolama sisteminin temel kontrol üniteleri olarak sırasıyla batarya yönetimi ve enerji yönetiminden sorumlu önemli birimlerdir ve işlevleri, performansları ve yazılım-donanım uyumu, enerji depolama sisteminin uygulama güvenliği ve yatırım getirisi ile doğrudan ilişkilidir.
Pil Yönetim Sistemi (BMS)Sistemdeki algılama işlevini üstlenerek, pil depolama sistemlerinin güvenliğini, istikrarını ve performansını sağlamak için izleme ve kontrol işlemlerini gerçekleştirebilir.
Enerji Yönetim Sistemi (ÇYS)Sistemdeki karar alma süreçlerinden sorumlu olan bu birim, genellikle lityum pil enerji depolama santralleri için geliştirilen, gerçek zamanlı izleme ve teşhis sağlayan entegre enerji yönetim sistemini ifade eder.
Güç Dönüştürme Sistemi (PCS)Sistemin yürütülmesinden sorumlu olan bu bileşen, enerji depolama tesisinin önemli bir parçasıdır; bataryaların şarj ve deşarjını kontrol eder ve şebeke bağlantısı olmadığında AC yüklere doğrudan güç sağlamak için AC/DC dönüşümünü gerçekleştirir.
Pil Yönetim Sistemi (BMS)
BMS'nin tam adı Batarya Yönetim Sistemi'dir ve batarya enerji depolama sistemini yönetmek için kullanılan alt sistem anlamına gelir.
İşlev
BMS (Batarya Yönetim Sistemi) esas olarak izleme modülü, kontrol modülü, iletişim modülü ve diğer parçalardan oluşur. Ana işlevi, batarya voltajı, akımı, sıcaklığı, şarj durumu (SOC) ve diğer parametreler dahil olmak üzere batarya durumunu gerçek zamanlı olarak izlemek ve kontrol etmektir. Ek olarak, BMS bataryanın güvenliğini ve ömrünü sağlamak için bataryayı koruyabilir ve kontrol edebilir.
Pil aşırı şarj ve aşırı deşarjdan korunarak, pilin kullanım ömrünün uzatılması ve kullanım verimliliğinin artırılması amaçlanmaktadır.
Bununla birlikte, BMS (Batarya Yönetim Sistemi) aynı zamanda veri analizi rolünü de üstlenir; bataryanın durumunu gözlemlemek için bataryanın SOC (kalan batarya kapasitesi) ve SOH (batarya sağlığı durumu) değerlerini hesaplayıp analiz etmesi gerekir ve herhangi bir anormal bilgi tespit edildiğinde zamanında raporlanır, böylece kullanıcı bataryada bir anormallik olduğunu zamanında öğrenir.
Katmanlı Farkındalık Mimarisi
Çoğu BMS sisteminde üç katmanlı bir mimari bulunur.
1. En alt katman: Bağımlı BMU. Bu katmanın temel işlevi, pil hücresi voltajı ve sıcaklığının elde edilmesini sağlamak ve pil dengeleme stratejisinin uygulanmasından sorumludur. Bilgi toplama işlemi, genellikle CAN veya zincirleme iletişim kullanılarak bir iletişim bağlantısı aracılığıyla ikinci katmanla iletişim kurar.
2. Orta Katman: Ana kontrol BCU'su. Bu seviyenin temel işlevleri, küme voltajı, akımı ve küme izolasyon bilgilerinin toplanması, batarya paketi koruması için kontaktörlerin kontrolü, birinci kademe BMU'dan bilgi toplanması ve batarya durumunun (SoX) tahmin edilmesidir. Toplanan bilgiler, genellikle CAN veya Ethernet kullanılarak bir iletişim bağlantısı aracılığıyla üçüncü kademeye iletilir.
3. Üst seviye: Genel kontrol, batarya grubu yönetimi için. Bu seviyenin ana işlevi, ikinci seviye BCU tarafından iletilen bilgileri toplamak, depolamak ve görüntülemek vb., gerçek zamanlı alarm fonksiyonu, ana devre kesicinin kontrol ve temas geri bildirim fonksiyonu ve PCS, EMS ve yerel izleme ile gerçek zamanlı iletişim fonksiyonuna sahip olmaktır.
Teknik gereksinimler
Otomotiv güç bataryaları için kullanılan BMS'ye kıyasla, enerji depolama BMS'si daha karmaşık bir yapıya sahiptir.
Öncelikle, batarya kapasitesi ve seviyesi farklıdır; BMS'nin güç kaynağı yönetimi seviyesi daha yüksektir ve seri ve paralel bağlantı daha fazla batarya gerektirir.
BMS'nin şebeke bağlantısı için daha yüksek gereksinimleri vardır. Şebekeye bağlantı konusunda daha yüksek şartlar mevcuttur. Güç bataryası, bataryaya ve aracın elektronik sistemine bağlı olduğundan, teknik gereksinimler daha düşüktür.
Pazar
BMS pazarında yer alan üç ana işletme türü vardır: araç üreticileri, güç bataryası üreticileri ve bağımsız BMS üreticileri. Araç üreticileri ve batarya üreticileri, bağımsız araştırma ve geliştirme veya BMS tedarikçileriyle iş birliği şeklinde faaliyet göstermektedir. BYD, Ningde Times, Guoxuan Gaoke ve AVIC gibi yerli güç bataryası liderlerinin çoğu, batarya paketleri ve BMS paketleri sağlamak için BMS+PACK modelini benimsemektedir. Bağımsız BMS üreticilerinin şu anda çok sayıda katılımcısı bulunmaktadır ve BMS ürün yelpazesi birçok sektöre tedarik edilebilmektedir.
Şu anda Çin'in BMS (Batarya Yönetim Sistemi) sektöründeki lider şirketler belirgin avantajlara sahip. Özellikle 2022 yılında, Çin'in yeni enerji güç bataryası BMS kurulu kapasitesinin ilk on üreticisinin payı %76,1 oldu. Bunların arasında ilk üç şirket BYD, Ningde Times ve Tesla olup, hepsi araç üreticisi ve batarya üreticisidir; payları sırasıyla %26,4, %16,9 ve %9'dur. Bağımsız BMS üreticilerinin payı nispeten düşüktür ve Çin'in en büyük bağımsız BMS üreticisi Li Xinneng, pay açısından dördüncü sırada yer alırken, toplam payı sadece %6,7'dir.
Temel fonksiyonlardan gelişmiş fonksiyonlara geçiş
1. Daha yüksek güvenilirlik
Her bir batarya ünitesinin kendi izleme ve kontrol sistemine sahip olması nedeniyle, dağıtılmış BMS'nin güvenilirliği daha yüksektir. Tek bir batarya arızalansa bile, diğer bataryalar normal şekilde çalışmaya devam edebilir ve sistemin genel performansı büyük ölçüde etkilenmez.
2. Bakımı ve yükseltmesi kolay
Dağıtılmış BMS'nin yapısı nispeten basit olduğundan, her pil hücresi bağımsız olarak çalışabilir, bu nedenle bakım ve yükseltme nispeten kolaydır. Bir pil ünitesi arızalandığında, bakım ve yükseltme için tüm sistemi kapatmaya gerek kalmadan doğrudan değiştirilebilir.
3. Daha Güçlü Esneklik
Dağıtılmış BMS'nin izleme ve kontrol sistemi her bir batarya ünitesine dağıtılmış olduğundan, sistem daha esnektir. Batarya hücreleri, sistemin bir bütün olarak dağıtılmış karmaşıklığını dikkate almaya gerek kalmadan, gerçek talebe göre artırılabilir veya azaltılabilir.
Enerji Yönetim Sistemi (ÇYS)
Enerji yönetim sistemi (EMS), enerji depolama sisteminin tamamındaki payı çok büyük olmasa da, tüm enerji depolama sisteminin son derece önemli bir temel bileşenidir. Genellikle lityum pil depolama santrallerinin entegre enerji yönetim sisteminin düzenlenmesi ve kontrolünü ifade eder.
Organizasyon
Enerji yönetim sistemi çeşitli bölümlerden oluşmaktadır ve bunlar aşağıda gösterilecektir.
1. İzleme ve Veri Toplama: Enerji yönetim sistemi, sensörler ve ölçüm cihazları aracılığıyla enerji depolama tesisindeki enerji üretimi, depolanması ve tüketimini gerçek zamanlı olarak izler. Pil şarj ve deşarj durumu, sıcaklık, voltaj, akım vb. dahil olmak üzere çeşitli verileri toplayabilir.
2. Veri Analizi ve Optimizasyon: Enerji yönetim sistemi, enerji sisteminin çalışma durumunu ve performansını anlamak için toplanan verileri işlemek ve analiz etmek üzere gelişmiş veri analiz teknolojisine dayanmaktadır. Veri analizi yoluyla, enerji sistemindeki potansiyel sorunları belirleyebilir ve şarj ve deşarj stratejilerini ayarlama ve enerji kullanım verimliliğini optimize etme gibi optimizasyon önerileri sunabilir.
3. Enerji planlaması ve kontrolü: Enerji yönetim sistemi, gerçek zamanlı enerji talebine ve sistem çalışmasına bağlı olarak enerjiyi akıllıca planlayabilir ve kontrol edebilir. Enerji depolama tesislerinin şarj ve deşarj işlemlerini, talep tahmini, elektrik fiyat durumu, şebeke yükü ve diğer faktörlere göre makul bir şekilde düzenleyerek enerjinin verimli kullanımını ve tasarrufunu sağlayabilir.
4. Arıza tespiti ve güvenlik koruması: Enerji yönetim sistemi, enerji depolama tesisindeki aşırı deşarj, aşırı şarj ve sıcaklık anormalliği gibi arıza durumlarını zamanında tespit edip alarm vererek enerji depolama tesisinin güvenli çalışmasını garanti eder. Aynı zamanda, dağıtım şebekesi sistemiyle bağlantı kurarak enerji depolama tesislerinin uzaktan kontrolünü ve korunmasını da sağlayabilir.
Operasyon stratejisinin ve kontrol stratejisi tasarımının optimizasyonu kilit noktadır.
Optimize edilmiş işletme stratejisi ve kontrol stratejisinin tasarımı, EMS ürünlerinin temel noktası ve zorluğudur.
Enerji depolama sistemlerinin şarj ve deşarj özelliklerini, şarj ve deşarj maliyetlerini ve uygulama faydalarını göz önünde bulundurarak ve şebeke dağıtım kontrol gereksinimlerini karşılama ön koşuluyla, optimize edilmiş işletme ve kontrol stratejilerinin tasarımı, enerji depolama sisteminin işletmesinin ekonomik faydalarını artırabilir ve çeşitli teknik göstergeleri iyileştirebilir.
EMS ürünleri genel olarak enerji depolama sistemi ile daha üst düzey bilgi sistemleri arasında bir köprü görevi görür.
Enerji depolama sistemi, EMS aracılığıyla şebeke planlamasına, sanal enerji santrali planlamasına, "kaynak-şebeke-yük-depolama" etkileşimine vb. katılabilir.
EMS ürünleri ile şebeke planlaması ve diğer alanlar arasında yakın bir koordinasyon vardır ve işlevlerinde belirli bir benzerlik bulunur. Bu nedenle, şirketlerin şebekenin işletme özelliklerini anlamaları, şebeke tarafındaki bilgi teknolojisi şirketlerinin sahip olduğu bilgi birikimini derinlemesine incelemeleri ve yeniden kullanma yeteneği oluşturmaları gerekir; bu da belirli bir avantaj sağlar.
