La estrategia de control de vínculo de tres niveles entre el sistema de gestión de baterías (BMS), el convertidor de almacenamiento de energía (PCS) y el sistema de gestión de energía (EMS) en el sistema de almacenamiento de energía es la clave para garantizar un funcionamiento eficiente y seguro del sistema.
1. Vínculo entre BMS y PCS: Gestión de carga y descarga
Ejemplo
En un escenario típico de aplicación de almacenamiento de energía, supongamos que tenemos una unidad de almacenamiento de energía compuesta por múltiples baterías de litio, cada una conectada a una BMU (unidad de control esclava), que a su vez está conectada a una BCU (unidad de control maestra), que a su vez está conectado a una BAU (unidad de control principal).
Cuando el sistema de almacenamiento de energía reciba instrucciones de despacho de la red, BAU determinará si permite la carga o descarga en función del estado actual de SOC (capacidad restante de la batería) del sistema y enviará el comando a PCS.
Si PCS detecta una entrada excesiva de energía en el lado de la red, activará el modo de carga; Por el contrario, durante los períodos de máxima demanda de electricidad, PCS cambia al modo de descarga para respaldar la red.
Parámetro
Potencia máxima de carga:configúrelo en 200 kW para garantizar que la batería no se dañe debido a una sobrecarga.
Potencia máxima de descarga:establecido en 300 kW para satisfacer la demanda de respuesta rápida durante las horas pico.
Límites superior e inferior de SOC:generalmente se mantiene entre 20% -80% para evitar el impacto de la carga y descarga profunda en la duración de la batería.
2. Vínculo entre BMS y PCS: Gestión de la temperatura
Ejemplo
Teniendo en cuenta que la temperatura tiene un impacto significativo en el rendimiento de las baterías de litio, BMS no solo necesita monitorear el voltaje, la corriente y otra información de las baterías individuales, sino que también necesita monitorear la temperatura de su superficie.
Una vez que se descubre que la temperatura de un determinado módulo de batería es demasiado alta, el BMS activa el PCS para limitar la velocidad de carga y descarga de esa parte, e incluso suspende la operación hasta que la temperatura vuelve a la normalidad. Además, la temperatura se puede reducir activamente activando el sistema de refrigeración.
Parámetro
Umbral de alta temperatura:Por ejemplo, 50 grados C, se deben tomar medidas para proteger la batería cuando se supere esta temperatura.
Umbral de baja temperatura:como 0 grados C, para evitar que la baja temperatura afecte la eficiencia de la reacción química.
Valor de alarma de diferencia de temperatura:La diferencia de temperatura máxima permitida entre baterías adyacentes se establece en 5 grados C y se emitirá una advertencia si se excede.
3. Trabajo colaborativo de BMS, PCS y EMS: optimización de la programación
Ejemplo
EMS es responsable de la gestión general de la energía y las decisiones de programación, y puede desarrollar planes óptimos de carga y descarga basados en los precios de la electricidad en tiempo real, las previsiones meteorológicas y otros factores.
Por ejemplo, organizar PCS para que se cargue durante el período de precios del valle nocturno y liberar energía almacenada durante el período de precios pico durante el día para ganar la diferencia de precio. Al mismo tiempo, EMS evaluará continuamente el estado de salud de todo el sistema (incluido SOH) y ajustará las estrategias en consecuencia para extender la vida útil del equipo.
Parámetro
Afeitado de picos y vallesestrategia de llenado:Los usuarios pueden configurar sus propias plantillas de precios de electricidad según la hora local de uso de los precios de la electricidad, establecer la potencia de carga y descarga de PCS durante diferentes períodos de tiempo y formar una plantilla de estrategia de reducción de picos y llenado de valles; Proporcionar la función de configurar plantillas de políticas de forma diaria y semanal.
Control de la demanda:EMS puede predecir la demanda de carga futura y planificar acciones de PCS con anticipación para garantizar que no se exceda la demanda máxima especificada en el contrato, evitando así costos adicionales.
Curva plana:Para escenarios de aplicación específicos (como usuarios industriales), EMS genera pautas operativas diarias o semanales detalladas para guiar a PCS en la ejecución de tareas de acuerdo con el cronograma establecido.
4. Mecanismo de protección de seguridad de BMS y PCS.
Ejemplo
Para mejorar aún más la seguridad del sistema, se ha establecido un mecanismo de protección multicapa entre BMS y PCS. Por ejemplo, cuando BMS detecta cualquier situación anormal (como cortocircuito, sobretensión/subtensión), notificará inmediatamente a PCS para que detenga la operación correspondiente y puede activar un dispositivo de desconexión de emergencia para cortar el suministro de energía. Además, existen medidas de protección a nivel de hardware, como fusibles y relés, para hacer frente al aislamiento de fallas en situaciones extremas.
Parámetro
Protección contra sobrecorriente:Establezca 1,5 veces la corriente nominal para evitar daños causados por una corriente excesiva.
Protección contra sobretensión/subtensión:Establezca límites superior e inferior respectivamente para garantizar que la batería esté siempre dentro de un rango de funcionamiento seguro.
Protección contra cortocircuitos:En caso de cortocircuito, corte rápidamente el circuito para garantizar la seguridad del personal y la propiedad.
La integración de BMS (Battery Management System) y PCS (Energy Storage Converter) con otros dispositivos inteligentes es uno de los pasos clave en la construcción de un sistema de almacenamiento de energía inteligente y eficiente. Esta integración no se limita a conexiones a nivel de hardware, sino que, lo que es más importante, permite compartir información y trabajar colaborativamente a nivel de software para optimizar todo el proceso de gestión de energía.
Métodos de integración comunes y sus características:
1. Integración profunda con EMS (Sistema de Gestión de Energía)
Intercambio de datos:BMS es responsable de recopilar varios parámetros operativos de la batería, como voltaje, corriente, temperatura, SOC (carga restante), SOH (estado de salud), etc., y transmitir esta información al EMS. Al mismo tiempo, EMS también enviará instrucciones a BMS después de tomar decisiones basadas en factores como las condiciones de la red eléctrica y las necesidades del usuario.
Formulación de estrategias:Según los datos de BMS, EMS puede predecir con mayor precisión la tendencia de los cambios en el estado de la batería, planificando así mejor los planes de carga y descarga. Por ejemplo, organizar la carga cuando los precios de la electricidad son bajos y liberar la energía almacenada durante las horas pico para ganar una diferencia de precio. Además, EMS optimiza las estrategias de programación de energía a largo plazo mediante el análisis de datos históricos para garantizar los máximos beneficios económicos del sistema.
2. Integración de sistemas inteligentes de automatización de edificios y hogares
Comunicación bidireccional:Las plataformas modernas de hogares inteligentes suelen admitir múltiples protocolos, lo que permite que BMS/PCS se integre fácilmente en ellos. De esta manera, los usuarios pueden monitorear de forma remota el funcionamiento del sistema de almacenamiento de energía a través de aplicaciones móviles u otros dispositivos terminales, y ajustar la configuración según sus preferencias personales. Por ejemplo, establecer la potencia máxima de salida dentro de un período de tiempo específico, o elegir priorizar el uso de electricidad autogenerada sobre el suministro de energía principal.
Control de enlace:Además de las funciones de monitoreo simples, los sistemas domésticos inteligentes también pueden lograr un control de enlace con BMS/PCS. Por ejemplo, cuando no se detecta a nadie en casa, entra automáticamente en modo de ahorro de energía para reducir el consumo de energía innecesario; Antes de que los miembros de la familia regresen a casa, encienda los electrodomésticos de alta potencia, como el aire acondicionado, para garantizar un ambiente de vida confortable.
3. Papel en las microrredes
Coordinación de fuentes múltiples:En un entorno típico de microrred, además de los dispositivos de almacenamiento de energía, también existen varias fuentes de energía distribuida, como paneles solares y turbinas eólicas. En este punto, BMS/PCS no solo necesita considerar su propio estado de funcionamiento, sino también coordinar y cooperar efectivamente con otras fuentes de energía para mantener conjuntamente el equilibrio entre oferta y demanda dentro de la microrred. Por ejemplo, cuando hay un exceso de electricidad generada por paneles fotovoltaicos, PCS opta por almacenar el exceso de energía en lugar de devolverlo directamente a la red principal.
Capacidad de operación de la isla:Para las microrredes con capacidad de funcionamiento en isla, el papel de BMS/PCS es particularmente destacado. Una vez desconectados de la red eléctrica externa, deben hacerse cargo rápidamente de las tareas de distribución de carga para garantizar que el suministro continuo de energía de instalaciones importantes no se vea afectado. Esto requiere que BMS/PCS tenga una alta estabilidad y confiabilidad, y sea capaz de cambiar del modo conectado a la red al modo fuera de la red en un corto período de tiempo.
4. Soporte para plataformas en la nube y análisis de big data.
Computación en la nube:Con el desarrollo de la tecnología de computación en la nube, cada vez más empresas utilizan plataformas en la nube para el procesamiento de datos a gran escala y la capacitación de modelos. Para los sistemas de almacenamiento de energía, esto significa cargar datos recopilados localmente en servidores en la nube, utilizar potentes recursos informáticos para extraer y analizar cantidades masivas de información y obtener recomendaciones operativas más refinadas.
Optimización impulsada por IA:Utilizando algoritmos de inteligencia artificial, especialmente mMétodos de aprendizaje automático, para identificar patrones potenciales a partir de una gran cantidad de registros históricos y proporcionar orientación para operaciones futuras. Por ejemplo, predecir las condiciones meteorológicas de los próximos días y hacer los preparativos correspondientes con antelación; O ajuste automáticamente la estrategia de carga y descarga en función de los hábitos de uso de electricidad del usuario, mejorando la experiencia del usuario y reduciendo los costos.