A estratégia de controle de ligação de três níveis entre o sistema de gerenciamento de bateria (BMS), o conversor de armazenamento de energia (PCS) e o sistema de gerenciamento de energia (EMS) no sistema de armazenamento de energia é a chave para garantir a operação eficiente e segura do sistema.
1. Ligação entre BMS e PCS: Gestão de carga e descarga
Exemplo
Em um cenário típico de aplicação de armazenamento de energia, suponha que temos uma unidade de armazenamento de energia composta por múltiplas baterias de lítio, cada uma conectada a uma BMU (unidade de controle escravo), que por sua vez está conectada a uma BCU (unidade de controle mestre), que por sua vez é conectado a uma BAU (unidade de controle principal).
Quando o sistema de armazenamento de energia recebe instruções de despacho da rede, o BAU determinará se permitirá a carga ou descarga com base no status atual do SOC (capacidade restante da bateria) do sistema e enviará o comando ao PCS.
Se o PCS detectar entrada excessiva de energia no lado da rede, ele ativará o modo de carregamento; Pelo contrário, durante os períodos de pico de procura de electricidade, o PCS muda para o modo de descarga para apoiar a rede.
Parâmetro
Potência máxima de carregamento:definido para 200kW para garantir que a bateria não será danificada devido à sobrecarga.
Potência máxima de descarga:definido para 300kW para atender à demanda por resposta rápida durante horários de pico.
Limites superior e inferior do SOC:geralmente mantido entre 20% -80% para evitar o impacto da carga e descarga profunda na vida útil da bateria.
2. Ligação entre BMS e PCS: Gestão de Temperatura
Exemplo
Considerando que a temperatura tem um impacto significativo no desempenho das baterias de lítio, a BMS não só precisa monitorar a tensão, a corrente e outras informações de baterias individuais, mas também monitorar a temperatura de sua superfície.
Quando a temperatura de um determinado módulo de bateria é muito alta, o BMS aciona o PCS para limitar a taxa de carga e descarga daquela parte e até suspende a operação até que a temperatura volte ao normal. Além disso, a temperatura pode ser reduzida ativamente ativando o sistema de refrigeração.
Parâmetro
Limite de alta temperatura:Por exemplo, 50 graus C, devem ser tomadas medidas para proteger a bateria quando esta temperatura for excedida.
Limite de baixa temperatura:como 0 graus C, para evitar que a baixa temperatura afete a eficiência da reação química.
Valor do alarme de diferença de temperatura:A diferença máxima de temperatura permitida entre baterias adjacentes é definida em 5 graus C e um aviso será emitido se for excedido.
3. Trabalho colaborativo de BMS, PCS e EMS: otimizando o agendamento
Exemplo
O EMS é responsável pela gestão geral da energia e pelas decisões de programação, e pode desenvolver planos ideais de carga e descarga com base nos preços da eletricidade em tempo real, previsões meteorológicas e outros fatores.
Por exemplo, organizar o PCS para carregar durante o período de vale noturno e liberar a energia armazenada durante o período de pico diurno para ganhar a diferença de preço. Ao mesmo tempo, o EMS avaliará continuamente o estado de saúde de todo o sistema (incluindo SOH) e ajustará estratégias em conformidade para prolongar a vida útil do equipamento.
Parâmetro
Corte de pico e valeestratégia de enchimento:Os usuários podem configurar seus próprios modelos de preços de eletricidade com base nos preços de eletricidade no horário local de uso, definir a potência de carga e descarga do PCS durante diferentes períodos de tempo e formar um modelo de estratégia de redução de pico e preenchimento de vale; Fornece a função de configuração de modelos de política diária e semanalmente.
Controle de demanda:O EMS pode prever a demanda futura de carga e planejar ações de PCS com antecedência para garantir que a demanda máxima especificada no contrato não seja excedida, evitando assim custos adicionais.
Curva plana:Para cenários de aplicação específicos (como usuários industriais), o EMS gera diretrizes operacionais detalhadas diárias ou semanais para orientar o PCS na execução de tarefas de acordo com o cronograma estabelecido.
4. Mecanismo de proteção de segurança de BMS e PCS
Exemplo
A fim de aumentar ainda mais a segurança do sistema, foi estabelecido um mecanismo de proteção multicamadas entre o BMS e o PCS. Por exemplo, quando o BMS detecta qualquer situação anormal (como curto-circuito, sobretensão/subtensão), notificará imediatamente o PCS para interromper a operação relevante e poderá acionar um dispositivo de desconexão de emergência para cortar o fornecimento de energia. Além disso, existem medidas de proteção em nível de hardware, como fusíveis e relés, para lidar com o isolamento de falhas em situações extremas.
Parâmetro
Proteção contra sobrecorrente:definido para 1,5 vezes a corrente nominal para evitar danos causados por corrente excessiva.
Proteção contra sobretensão/subtensão:Defina os limites superior e inferior respectivamente para garantir que a bateria esteja sempre dentro de uma faixa operacional segura.
Proteção contra curto-circuito:Em caso de curto-circuito, desligue rapidamente o circuito para garantir a segurança do pessoal e da propriedade.
A integração do BMS (Battery Management System) e do PCS (Energy Storage Converter) com outros dispositivos inteligentes é um dos principais passos na construção de um sistema de armazenamento de energia inteligente e eficiente. Esta integração não se limita às ligações ao nível do hardware, mas, mais importante ainda, permite a partilha de informações e o trabalho colaborativo ao nível do software para otimizar todo o processo de gestão de energia.
Métodos de integração comuns e suas características:
1. Integração profunda com EMS (Sistema de Gestão de Energia)
Troca de dados:O BMS é responsável por coletar diversos parâmetros operacionais da bateria, como tensão, corrente, temperatura, SOC (carga restante), SOH (estado de saúde), etc., e transmitir essas informações ao EMS. Ao mesmo tempo, o EMS também enviará instruções ao BMS após tomar decisões com base em fatores como condições da rede elétrica e necessidades do usuário.
Formulação de estratégia:Com base nos dados do BMS, o EMS pode prever com mais precisão a tendência das mudanças no estado da bateria, planejando melhor os planos de carga e descarga. Por exemplo, organizar o carregamento quando os preços da electricidade estão baixos e libertar a energia armazenada durante as horas de ponta para obter uma diferença de preço. Além disso, o EMS otimiza estratégias de programação de energia a longo prazo, analisando dados históricos para garantir o máximo de benefícios económicos do sistema.
2. Integração de sistemas inteligentes de automação residencial e predial
Comunicação bidirecional:As plataformas domésticas inteligentes modernas normalmente suportam vários protocolos, permitindo que BMS/PCS se integrem facilmente a eles. Desta forma, os utilizadores podem monitorizar remotamente o funcionamento do sistema de armazenamento de energia através de aplicações móveis ou outros dispositivos terminais, e ajustar as configurações de acordo com as preferências pessoais. Por exemplo, definir a potência máxima dentro de um período de tempo específico ou optar por priorizar o uso de eletricidade autogerada em vez da fonte de alimentação da rede elétrica.
Controle de ligação:Além de funções simples de monitoramento, os sistemas domésticos inteligentes também podem obter controle de ligação com BMS/PCS. Por exemplo, quando ninguém é detectado em casa, entra automaticamente no modo de economia de energia para reduzir o consumo desnecessário de energia; Antes de os membros da família voltarem para casa, ligue aparelhos de alta potência, como ar condicionado, para garantir um ambiente confortável.
3. Papel nas microrredes
Coordenação multifonte:Num ambiente típico de microrrede, além dos dispositivos de armazenamento de energia, existem também diversas fontes de energia distribuída, como painéis solares e turbinas eólicas. Neste ponto, o BMS/PCS não só precisa de considerar o seu próprio estado de funcionamento, mas também precisa de coordenar e cooperar eficazmente com outras fontes de energia para manter conjuntamente o equilíbrio entre oferta e procura dentro da microrrede. Por exemplo, quando há um excesso de eletricidade gerada por painéis fotovoltaicos, o PCS opta por armazenar o excesso de energia em vez de devolvê-lo diretamente à rede principal.
Capacidade de operação em ilha:Para microrredes com capacidade de operação em ilha, o papel do BMS/PCS é particularmente proeminente. Uma vez desconectados da rede elétrica externa, eles devem assumir rapidamente as tarefas de distribuição de carga para garantir que o fornecimento contínuo de energia de instalações importantes não seja afetado. Isto exige que o BMS/PCS tenha alta estabilidade e confiabilidade e seja capaz de alternar do modo conectado à rede para o modo fora da rede em um curto período de tempo.
4. Suporte para plataformas em nuvem e análise de big data
Computação em nuvem:Com o desenvolvimento da tecnologia de computação em nuvem, mais e mais empresas estão usando plataformas em nuvem para processamento de dados em larga escala e treinamento de modelos. Para sistemas de armazenamento de energia, isso significa carregar dados coletados localmente para servidores em nuvem, utilizar recursos computacionais poderosos para extrair e analisar grandes quantidades de informações e obter recomendações operacionais mais refinadas.
Otimização orientada por IA:Utilizando algoritmos de inteligência artificial, especialmente mmétodos de aprendizado de máquina, para identificar padrões potenciais a partir de uma grande quantidade de registros históricos e fornecer orientação para operações futuras. Por exemplo, prever as condições meteorológicas nos próximos dias e fazer os preparativos correspondentes com antecedência; Ou ajuste automaticamente a estratégia de carga e descarga com base nos hábitos de uso de eletricidade do usuário, melhorando a experiência do usuário e reduzindo custos.