Η στρατηγική ελέγχου σύνδεσης τριών επιπέδων μεταξύ του συστήματος διαχείρισης μπαταρίας (BMS), του μετατροπέα αποθήκευσης ενέργειας (PCS) και του συστήματος διαχείρισης ενέργειας (EMS) στο σύστημα αποθήκευσης ενέργειας είναι το κλειδί για τη διασφάλιση της αποτελεσματικής και ασφαλούς λειτουργίας του συστήματος.
1. Σύνδεση μεταξύ BMS και PCS: Διαχείριση φόρτισης και εκφόρτισης
Παράδειγμα
Σε ένα τυπικό σενάριο εφαρμογής αποθήκευσης ενέργειας, ας υποθέσουμε ότι έχουμε μια μονάδα αποθήκευσης ενέργειας που αποτελείται από πολλαπλές μπαταρίες λιθίου, καθεμία συνδεδεμένη σε μια μονάδα ελέγχου BMU (υπότελη μονάδα ελέγχου), η οποία με τη σειρά της συνδέεται με μια BCU (κύρια μονάδα ελέγχου), η οποία με τη σειρά της είναι συνδεδεμένο σε BAU (κύρια μονάδα ελέγχου).
Όταν το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας λάβει οδηγίες αποστολής δικτύου, η BAU θα καθορίσει εάν θα επιτρέπεται η φόρτιση ή η εκφόρτιση με βάση την τρέχουσα κατάσταση SOC (υπόλοιπη χωρητικότητα μπαταρίας) του συστήματος και θα στείλει την εντολή στο PCS.
Εάν το PCS εντοπίσει υπερβολική είσοδο ενέργειας στην πλευρά του δικτύου, θα ενεργοποιήσει τη λειτουργία φόρτισης. Αντίθετα, κατά τις περιόδους αιχμής ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας, το PCS μεταβαίνει σε λειτουργία εκφόρτισης για να υποστηρίξει το δίκτυο.
Παράμετρος
Μέγιστη ισχύς φόρτισης:ρυθμίστε στα 200 kW για να διασφαλίσετε ότι η μπαταρία δεν θα καταστραφεί λόγω υπερφόρτισης.
Μέγιστη ισχύς εκφόρτισης:ρυθμίστηκε στα 300 kW για να καλύψει τη ζήτηση για γρήγορη απόκριση κατά τις ώρες αιχμής.
SOC άνω και κάτω όρια:συνήθως διατηρείται μεταξύ 20% -80% για να αποφευχθεί ο αντίκτυπος της βαθιάς φόρτισης και αποφόρτισης στη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.
2. Σύνδεση μεταξύ BMS και PCS: Διαχείριση θερμοκρασίας
Παράδειγμα
Λαμβάνοντας υπόψη ότι η θερμοκρασία έχει σημαντικό αντίκτυπο στην απόδοση των μπαταριών λιθίου, η BMS όχι μόνο χρειάζεται να παρακολουθεί την τάση, το ρεύμα και άλλες πληροφορίες μεμονωμένων μπαταριών, αλλά πρέπει επίσης να παρακολουθεί τη θερμοκρασία της επιφάνειάς τους.
Μόλις διαπιστωθεί ότι η θερμοκρασία μιας συγκεκριμένης μονάδας μπαταρίας είναι πολύ υψηλή, το BMS ενεργοποιεί το PCS για να περιορίσει τον ρυθμό φόρτισης και εκφόρτισης αυτού του εξαρτήματος και μάλιστα αναστέλλει τη λειτουργία έως ότου η θερμοκρασία επανέλθει στο κανονικό. Επιπλέον, η θερμοκρασία μπορεί να μειωθεί ενεργά με την ενεργοποίηση του συστήματος ψύξης.
Παράμετρος
Όριο υψηλής θερμοκρασίας:Για παράδειγμα, στους 50 βαθμούς C, θα πρέπει να λαμβάνονται μέτρα για την προστασία της μπαταρίας σε περίπτωση υπέρβασης αυτής της θερμοκρασίας.
Κατώφλι χαμηλής θερμοκρασίας:όπως 0 βαθμός C, για να αποτραπεί η επίδραση της χαμηλής θερμοκρασίας στην αποτελεσματικότητα της χημικής αντίδρασης.
Τιμή συναγερμού διαφοράς θερμοκρασίας:Η μέγιστη επιτρεπόμενη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ γειτονικών μπαταριών έχει ρυθμιστεί στους 5 βαθμούς C και θα εκδοθεί προειδοποίηση σε περίπτωση υπέρβασης.
3. Συνεργατική εργασία BMS, PCS και EMS: βελτιστοποίηση του προγραμματισμού
Παράδειγμα
Το EMS είναι υπεύθυνο για τη συνολική διαχείριση ενέργειας και τις αποφάσεις προγραμματισμού και μπορεί να αναπτύξει βέλτιστα σχέδια φόρτισης και εκφόρτισης με βάση τις τιμές ηλεκτρικής ενέργειας σε πραγματικό χρόνο, τις καιρικές προβλέψεις και άλλους παράγοντες.
Για παράδειγμα, η διευθέτηση των PCS για φόρτιση κατά τη διάρκεια της νυχτερινής περιόδου τιμών της κοιλάδας και η απελευθέρωση αποθηκευμένης ενέργειας κατά την περίοδο αιχμής των τιμών κατά τη διάρκεια της ημέρας για να κερδίσετε τη διαφορά τιμής. Ταυτόχρονα, το EMS θα αξιολογεί συνεχώς την κατάσταση της υγείας ολόκληρου του συστήματος (συμπεριλαμβανομένου του SOH) και θα προσαρμόζει τις στρατηγικές ανάλογα για να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού.
Παράμετρος
Κορυφή ξυρίσματος και κοιλάδαςστρατηγική πλήρωσης:Οι χρήστες μπορούν να διαμορφώσουν τα δικά τους πρότυπα τιμών ηλεκτρικής ενέργειας με βάση τις τιμές ηλεκτρικής ενέργειας τοπικής ώρας χρήσης, να ορίσουν την ισχύ φόρτισης και εκφόρτισης των PCS κατά τη διάρκεια διαφορετικών χρονικών περιόδων και να σχηματίσουν ένα πρότυπο στρατηγικής αιχμής ξυρίσματος και πλήρωσης κοιλάδων. Παρέχετε τη λειτουργία διαμόρφωσης προτύπων πολιτικής σε καθημερινή και εβδομαδιαία βάση.
Έλεγχος ζήτησης:Το EMS μπορεί να προβλέψει τη μελλοντική ζήτηση φορτίου και να σχεδιάσει εκ των προτέρων ενέργειες PCS για να διασφαλίσει ότι δεν θα ξεπεραστεί η μέγιστη ζήτηση που καθορίζεται στη σύμβαση, αποφεύγοντας έτσι πρόσθετο κόστος.
Καμπύλη σχεδίου:Για συγκεκριμένα σενάρια εφαρμογών (όπως βιομηχανικοί χρήστες), το EMS δημιουργεί λεπτομερείς ημερήσιες ή εβδομαδιαίες οδηγίες λειτουργίας για να καθοδηγήσει το PCS στην εκτέλεση εργασιών σύμφωνα με το καθορισμένο χρονοδιάγραμμα.
4. Μηχανισμός προστασίας ασφαλείας BMS και PCS
Παράδειγμα
Προκειμένου να ενισχυθεί περαιτέρω η ασφάλεια του συστήματος, έχει δημιουργηθεί ένας μηχανισμός προστασίας πολλαπλών επιπέδων μεταξύ BMS και PCS. Για παράδειγμα, όταν το BMS ανιχνεύσει οποιαδήποτε μη φυσιολογική κατάσταση (όπως βραχυκύκλωμα, υπέρταση/υπόταση), θα ειδοποιήσει αμέσως το PCS να σταματήσει τη σχετική λειτουργία και μπορεί να ενεργοποιήσει μια συσκευή αποσύνδεσης έκτακτης ανάγκης για να διακόψει την παροχή ρεύματος. Επιπλέον, υπάρχουν προστατευτικά μέτρα σε επίπεδο υλικού, όπως ασφάλειες και ρελέ για την αντιμετώπιση της απομόνωσης σφαλμάτων σε ακραίες καταστάσεις.
Παράμετρος
Προστασία από υπερένταση:ρυθμίστε στο 1,5 φορές το ονομαστικό ρεύμα για να αποτρέψετε τη ζημιά που προκαλείται από υπερβολικό ρεύμα.
Προστασία από υπέρταση/υπόταση:Ρυθμίστε τα άνω και κάτω όρια αντίστοιχα για να διασφαλίσετε ότι η μπαταρία βρίσκεται πάντα εντός ασφαλούς εύρους λειτουργίας.
Προστασία βραχυκυκλώματος:Σε περίπτωση βραχυκυκλώματος, κόψτε γρήγορα το κύκλωμα για να διασφαλίσετε την ασφάλεια του προσωπικού και της περιουσίας.
Η ενοποίηση του BMS (Battery Management System) και του PCS (Energy Storage Converter) με άλλες έξυπνες συσκευές είναι ένα από τα βασικά βήματα για τη δημιουργία ενός έξυπνου και αποδοτικού συστήματος αποθήκευσης ενέργειας. Αυτή η ενοποίηση δεν περιορίζεται σε συνδέσεις σε επίπεδο υλικού, αλλά το πιο σημαντικό, επιτρέπει την ανταλλαγή πληροφοριών και τη συλλογική εργασία σε επίπεδο λογισμικού για τη βελτιστοποίηση ολόκληρης της διαδικασίας διαχείρισης ενέργειας.
Κοινές μέθοδοι ολοκλήρωσης και τα χαρακτηριστικά τους:
1. Βαθιά ενοποίηση με το EMS (Σύστημα Διαχείρισης Ενέργειας)
Ανταλλαγή δεδομένων:Το BMS είναι υπεύθυνο για τη συλλογή διαφόρων παραμέτρων λειτουργίας της μπαταρίας, όπως τάση, ρεύμα, θερμοκρασία, SOC (υπόλοιπο φόρτιση), SOH (κατάσταση υγείας) κ.λπ., και τη μετάδοση αυτών των πληροφοριών στο EMS. Ταυτόχρονα, η EMS θα στείλει επίσης οδηγίες στο BMS αφού λάβει αποφάσεις με βάση παράγοντες όπως οι συνθήκες του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας και οι ανάγκες των χρηστών.
Διατύπωση στρατηγικής:Με βάση τα δεδομένα από το BMS, το EMS μπορεί να προβλέψει με μεγαλύτερη ακρίβεια την τάση των αλλαγών της κατάστασης της μπαταρίας, με αποτέλεσμα να σχεδιάζει καλύτερα σχέδια φόρτισης και εκφόρτισης. Για παράδειγμα, η διευθέτηση χρέωσης όταν οι τιμές του ηλεκτρικού ρεύματος είναι χαμηλές και η απελευθέρωση της αποθηκευμένης ενέργειας κατά τις ώρες αιχμής για να επιτευχθεί διαφορά τιμής. Επιπλέον, το EMS βελτιστοποιεί τις μακροπρόθεσμες στρατηγικές προγραμματισμού ενέργειας αναλύοντας ιστορικά δεδομένα για να εξασφαλίσει τα μέγιστα οικονομικά οφέλη του συστήματος.
2. Ενσωμάτωση συστημάτων αυτοματισμού έξυπνων κατοικιών και κτιρίων
Αμφίδρομη επικοινωνία:Οι σύγχρονες έξυπνες οικιακές πλατφόρμες συνήθως υποστηρίζουν πολλαπλά πρωτόκολλα, επιτρέποντας στο BMS/PCS να ενσωματωθεί εύκολα σε αυτά. Με αυτόν τον τρόπο, οι χρήστες μπορούν να παρακολουθούν εξ αποστάσεως τη λειτουργία του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας μέσω εφαρμογών για κινητά ή άλλων τερματικών συσκευών και να προσαρμόζουν τις ρυθμίσεις σύμφωνα με τις προσωπικές τους προτιμήσεις. Για παράδειγμα, ορίζοντας τη μέγιστη ισχύ εξόδου εντός μιας συγκεκριμένης χρονικής περιόδου ή επιλέγοντας να δώσετε προτεραιότητα στη χρήση ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται μόνος σας έναντι της παροχής ρεύματος.
Έλεγχος σύνδεσης:Εκτός από τις απλές λειτουργίες παρακολούθησης, τα έξυπνα οικιακά συστήματα μπορούν επίσης να επιτύχουν έλεγχο σύνδεσης με BMS/PCS. Για παράδειγμα, όταν κανείς δεν ανιχνεύεται στο σπίτι, μπαίνει αυτόματα σε λειτουργία εξοικονόμησης ενέργειας για να μειώσει την περιττή κατανάλωση ενέργειας. Πριν επιστρέψουν τα μέλη της οικογένειας στο σπίτι, ενεργοποιήστε συσκευές υψηλής ισχύος, όπως κλιματισμό, για να εξασφαλίσετε ένα άνετο περιβάλλον διαβίωσης.
3. Ρόλος στα μικροδίκτυα
Συντονισμός πολλαπλών πηγών:Σε ένα τυπικό περιβάλλον μικροδικτύων, εκτός από τις συσκευές αποθήκευσης ενέργειας, υπάρχουν επίσης διάφορες κατανεμημένες πηγές ενέργειας όπως ηλιακοί συλλέκτες και ανεμογεννήτριες. Σε αυτό το σημείο, το BMS/PCS όχι μόνο χρειάζεται να εξετάσει τη δική του κατάσταση λειτουργίας, αλλά πρέπει επίσης να συντονίσει και να συνεργαστεί αποτελεσματικά με άλλες πηγές ενέργειας για να διατηρήσει από κοινού την ισορροπία προσφοράς-ζήτησης εντός του μικροδικτύου. Για παράδειγμα, όταν υπάρχει περίσσεια ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από φωτοβολταϊκές συστοιχίες, η PCS επιλέγει να αποθηκεύει την περίσσεια ενέργεια αντί να την τροφοδοτεί απευθείας στο κύριο δίκτυο.
Δυνατότητα λειτουργίας σε νησί:Για μικροδίκτυα με δυνατότητα νησιωτικής λειτουργίας, ο ρόλος του BMS/PCS είναι ιδιαίτερα σημαντικός. Αφού αποσυνδεθούν από το εξωτερικό δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας, πρέπει να αναλάβουν γρήγορα τις εργασίες διανομής φορτίου για να διασφαλίσουν ότι δεν επηρεάζεται η συνεχής παροχή ρεύματος σημαντικών εγκαταστάσεων. Αυτό απαιτεί το BMS/PCS να έχει υψηλή σταθερότητα και αξιοπιστία και να μπορεί να μεταβεί από συνδεδεμένο δίκτυο σε λειτουργία εκτός δικτύου σε σύντομο χρονικό διάστημα.
4. Υποστήριξη για πλατφόρμες cloud και ανάλυση μεγάλων δεδομένων
Cloud computing%3αΜε την ανάπτυξη της τεχνολογίας cloud computing, όλο και περισσότερες επιχειρήσεις χρησιμοποιούν πλατφόρμες cloud για επεξεργασία δεδομένων μεγάλης κλίμακας και εκπαίδευση μοντέλων. Για τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, αυτό σημαίνει τη μεταφόρτωση τοπικά συλλεγόμενων δεδομένων σε διακομιστές cloud, τη χρήση ισχυρών υπολογιστικών πόρων για την εξόρυξη και την ανάλυση τεράστιων ποσοτήτων πληροφοριών και τη λήψη πιο εκλεπτυσμένων επιχειρησιακών συστάσεων.
Βελτιστοποίηση βάσει τεχνητής νοημοσύνης:Χρησιμοποιώντας αλγόριθμους τεχνητής νοημοσύνης, ιδιαίτερα machine μαθησιακές μεθόδους, για τον εντοπισμό πιθανών προτύπων από ένα μεγάλο αριθμό ιστορικών αρχείων και την παροχή καθοδήγησης για μελλοντικές λειτουργίες. Για παράδειγμα, η πρόβλεψη καιρικών συνθηκών τις επόμενες ημέρες και η εκ των προτέρων προετοιμασία των αντίστοιχων. Εναλλακτικά, προσαρμόστε αυτόματα τη στρατηγική φόρτισης και εκφόρτισης με βάση τις συνήθειες χρήσης ηλεκτρικής ενέργειας του χρήστη, βελτιώνοντας την εμπειρία του χρήστη και παράλληλα μειώνοντας το κόστος.