استراتژی کنترل اتصال سه سطحی بین سیستم مدیریت باتری (BMS)، مبدل ذخیره انرژی (PCS) و سیستم مدیریت انرژی (EMS) در سیستم ذخیره انرژی، کلید تضمین عملکرد کارآمد و ایمن سیستم است.
1. ارتباط بین BMS و PCS: مدیریت شارژ و تخلیه
مثال
در یک سناریوی کاربردی ذخیره سازی انرژی معمولی، فرض کنید یک واحد ذخیره انرژی متشکل از چندین باتری لیتیومی داریم که هر کدام به یک BMU (واحد کنترل slave) متصل است، که به نوبه خود به یک BCU (واحد کنترل اصلی) متصل است. به BAU (واحد کنترل اصلی) متصل است.
هنگامی که سیستم ذخیرهسازی انرژی دستورالعملهای ارسال به شبکه را دریافت میکند، BAU بر اساس وضعیت فعلی SOC (ظرفیت باقیمانده باتری) سیستم، اجازه شارژ یا تخلیه را تعیین میکند و فرمان را به PCS ارسال میکند.
اگر PCS ورودی انرژی بیش از حد را در سمت شبکه تشخیص دهد، حالت شارژ را فعال می کند. برعکس، در طول دوره های اوج تقاضای برق، PCS برای پشتیبانی از شبکه به حالت تخلیه سوئیچ می کند.
پارامتر
حداکثر قدرت شارژ:برای اطمینان از اینکه باتری به دلیل شارژ بیش از حد آسیب نمی بیند، روی 200 کیلو وات تنظیم کنید.
حداکثر قدرت تخلیه:روی 300 کیلووات تنظیم کنید تا نیاز برای پاسخگویی سریع در ساعات اوج مصرف را برآورده کنید.
حد بالا و پایین SOC:معمولاً بین 20٪ -80٪ برای جلوگیری از تأثیر شارژ و دشارژ عمیق بر عمر باتری نگهداری می شود.
2. ارتباط بین BMS و PCS: مدیریت دما
مثال
با توجه به اینکه دما تأثیر قابل توجهی بر عملکرد باتری های لیتیومی دارد، BMS نه تنها نیاز به نظارت بر ولتاژ، جریان و سایر اطلاعات باتری های جداگانه دارد، بلکه نیاز به نظارت بر دمای سطح آنها نیز دارد.
هنگامی که دمای یک ماژول باتری مشخص شد که خیلی زیاد است، BMS PCS را فعال می کند تا سرعت شارژ و دشارژ آن قسمت را محدود کند و حتی تا زمانی که دما به حالت عادی بازگردد، کار را به حالت تعلیق در می آورد. علاوه بر این، با فعال کردن سیستم خنک کننده می توان به طور فعال دما را کاهش داد.
پارامتر
آستانه دمای بالا:به عنوان مثال در دمای 50 درجه سانتیگراد، باید اقدامات لازم برای محافظت از باتری در زمانی که از این دما فراتر رفت انجام شود.
آستانه دمای پایین:مانند 0 درجه سانتیگراد، برای جلوگیری از تأثیر دمای پایین بر راندمان واکنش شیمیایی.
مقدار هشدار اختلاف دما:حداکثر اختلاف دمای مجاز بین باتری های مجاور روی 5 درجه سانتیگراد تنظیم شده است و در صورت افزایش بیش از حد اخطار داده می شود.
3. کار مشترک BMS، PCS، و EMS: بهینه سازی زمان بندی
مثال
EMS مسئول تصمیمات مدیریت کلی انرژی و زمانبندی است و میتواند برنامههای شارژ و تخلیه بهینه را بر اساس قیمت برق، پیشبینی آب و هوا و سایر عوامل در زمان واقعی ایجاد کند.
به عنوان مثال، تنظیم PCS برای شارژ در طول دوره قیمت دره شبانه و آزاد کردن انرژی ذخیره شده در دوره اوج قیمت در روز برای به دست آوردن تفاوت قیمت. در همان زمان، EMS به طور مداوم وضعیت سلامت کل سیستم (از جمله SOH) را ارزیابی میکند و استراتژیها را بر این اساس برای افزایش طول عمر تجهیزات تنظیم میکند.
پارامتر
تراشیدن قله و درهاستراتژی پر کردن:کاربران میتوانند الگوهای قیمت برق خود را بر اساس زمان مصرف محلی قیمتهای برق پیکربندی کنند، قدرت شارژ و دشارژ PCS را در دورههای زمانی مختلف تنظیم کنند، و یک الگوی استراتژی پر کردن دره و تراشیدن اوج را تشکیل دهند. عملکرد پیکربندی الگوهای خط مشی را به صورت روزانه و هفتگی ارائه دهید.
کنترل تقاضا:EMS میتواند تقاضای بار آینده را پیشبینی کند و اقدامات PCS را از قبل برنامهریزی کند تا اطمینان حاصل شود که از حداکثر تقاضای تعیینشده در قرارداد تجاوز نمیکند و در نتیجه از هزینههای اضافی جلوگیری میکند.
منحنی پلان:برای سناریوهای کاربردی خاص (مانند کاربران صنعتی)، EMS دستورالعملهای عملیاتی روزانه یا هفتگی دقیق را ایجاد میکند تا PCS را در اجرای وظایف طبق برنامه زمانبندی تعیینشده راهنمایی کند.
4. مکانیسم حفاظت امنیتی BMS و PCS
مثال
به منظور افزایش بیشتر امنیت سیستم، یک مکانیسم حفاظتی چند لایه بین BMS و PCS ایجاد شده است. برای مثال، هنگامی که BMS هر وضعیت غیرعادی را تشخیص میدهد (مانند اتصال کوتاه، اضافه ولتاژ/کم ولتاژ)، بلافاصله به PCS اطلاع میدهد تا عملیات مربوطه را متوقف کند و ممکن است یک دستگاه قطع اضطراری را برای قطع منبع تغذیه فعال کند. علاوه بر این، اقدامات حفاظتی در سطح سخت افزار مانند فیوزها و رله ها برای مقابله با ایزولاسیون خطا در شرایط شدید وجود دارد.
پارامتر
حفاظت در برابر جریان اضافه:برای جلوگیری از آسیب های ناشی از جریان بیش از حد، 1.5 برابر جریان نامی تنظیم کنید.
حفاظت از اضافه ولتاژ/کم ولتاژ:برای اطمینان از اینکه باتری همیشه در محدوده کارکرد ایمن قرار دارد، به ترتیب حد بالا و پایین را تنظیم کنید.
حفاظت از اتصال کوتاه:در صورت اتصال کوتاه، برای اطمینان از ایمنی پرسنل و اموال، به سرعت مدار را قطع کنید.
ادغام BMS (سیستم مدیریت باتری) و PCS (مبدل ذخیره انرژی) با سایر دستگاه های هوشمند یکی از مراحل کلیدی در ساخت یک سیستم ذخیره سازی انرژی هوشمند و کارآمد است. این ادغام به اتصالات سطح سخت افزار محدود نمی شود، بلکه مهمتر از آن، به اشتراک گذاری اطلاعات و کار مشترک در سطح نرم افزار برای بهینه سازی کل فرآیند مدیریت انرژی را ممکن می سازد.
روش های رایج یکپارچه سازی و ویژگی های آنها:
1. یکپارچگی عمیق با EMS (سیستم مدیریت انرژی)
تبادل داده:BMS وظیفه جمع آوری پارامترهای مختلف عملکرد باتری مانند ولتاژ، جریان، دما، SOC (شارژ باقیمانده)، SOH (وضعیت سلامت) و غیره را بر عهده دارد و این اطلاعات را به EMS منتقل می کند. در همان زمان، EMS پس از تصمیم گیری بر اساس عواملی مانند شرایط شبکه برق و نیازهای کاربر، دستورالعمل هایی را برای BMS ارسال می کند.
تدوین استراتژی:بر اساس دادههای BMS، EMS میتواند روند تغییرات وضعیت باتری را با دقت بیشتری پیشبینی کند، در نتیجه برنامهریزی بهتری برای شارژ و دشارژ دارد. به عنوان مثال، تنظیم شارژ زمانی که قیمت برق پایین است و آزاد کردن انرژی ذخیره شده در ساعات اوج مصرف برای به دست آوردن تفاوت قیمت. علاوه بر این، EMS استراتژی های برنامه ریزی انرژی بلند مدت را با تجزیه و تحلیل داده های تاریخی بهینه می کند تا از حداکثر مزایای اقتصادی سیستم اطمینان حاصل کند.
2. یکپارچه سازی خانه های هوشمند و سیستم های اتوماسیون ساختمان
ارتباط دو طرفه:پلتفرمهای خانههای هوشمند مدرن معمولاً از چندین پروتکل پشتیبانی میکنند و به BMS/PCS اجازه میدهند به راحتی در آنها ادغام شوند. به این ترتیب، کاربران می توانند از راه دور عملکرد سیستم ذخیره انرژی را از طریق برنامه های تلفن همراه یا سایر دستگاه های پایانه نظارت کنند و تنظیمات را بر اساس ترجیحات شخصی خود انجام دهند. به عنوان مثال، تنظیم حداکثر توان خروجی در یک بازه زمانی خاص، یا انتخاب اولویت استفاده از برق تولید شده توسط خود بر منبع تغذیه اصلی.
کنترل پیوند:علاوه بر عملکردهای نظارتی ساده، سیستمهای خانه هوشمند همچنین میتوانند به کنترل پیوند با BMS/PCS دست یابند. به عنوان مثال، وقتی کسی در خانه شناسایی نمی شود، به طور خودکار وارد حالت صرفه جویی در انرژی می شود تا مصرف برق غیر ضروری را کاهش دهد. قبل از بازگشت اعضای خانواده به خانه، وسایل پرقدرت مانند تهویه مطبوع را روشن کنید تا محیط زندگی راحت را تضمین کنید.
3. نقش در ریزشبکه ها
هماهنگی چند منبع:در یک محیط ریزشبکه معمولی، علاوه بر دستگاه های ذخیره انرژی، منابع انرژی پراکنده مختلفی مانند پنل های خورشیدی و توربین های بادی نیز وجود دارد. در این مرحله، BMS/PCS نه تنها باید وضعیت کار خود را در نظر بگیرد، بلکه باید به طور مؤثر با منابع انرژی دیگر هماهنگ و همکاری کند تا به طور مشترک تعادل عرضه و تقاضا را در ریزشبکه حفظ کند. به عنوان مثال، هنگامی که برق اضافی تولید شده توسط آرایه های فتوولتائیک وجود دارد، PCS به جای اینکه مستقیماً آن را به شبکه اصلی برگرداند، انرژی اضافی را ذخیره می کند.
قابلیت عملیات جزیره:برای ریزشبکه هایی با قابلیت عملیات جزیره ای، نقش BMS/PCS به ویژه برجسته است. پس از قطع شدن از شبکه برق خارجی، آنها باید به سرعت وظایف توزیع بار را به عهده بگیرند تا اطمینان حاصل شود که منبع تغذیه مداوم تاسیسات مهم تحت تأثیر قرار نمی گیرد. این امر مستلزم آن است که BMS/PCS پایداری و قابلیت اطمینان بالایی داشته باشد و بتواند در مدت زمان کوتاهی از حالت متصل به شبکه به حالت خاموش تبدیل شود.
4. پشتیبانی از سیستم عامل های ابری و تجزیه و تحلیل داده های بزرگ
رایانش ابری:با توسعه فناوری محاسبات ابری، شرکت های بیشتری از پلت فرم های ابری برای پردازش داده ها در مقیاس بزرگ و آموزش مدل استفاده می کنند. برای سیستمهای ذخیرهسازی انرژی، این به معنای آپلود دادههای جمعآوریشده محلی در سرورهای ابری، استفاده از منابع محاسباتی قدرتمند برای استخراج و تجزیه و تحلیل مقادیر انبوه اطلاعات و دریافت توصیههای عملیاتی دقیقتر است.
بهینه سازی مبتنی بر هوش مصنوعی:استفاده از الگوریتم های هوش مصنوعی به ویژه mروش های یادگیری achine، برای شناسایی الگوهای بالقوه از تعداد زیادی سوابق تاریخی و ارائه راهنمایی برای عملیات آینده. به عنوان مثال، پیش بینی وضعیت آب و هوا در چند روز آینده و انجام مقدمات مربوطه از قبل. یا به طور خودکار استراتژی شارژ و دشارژ را بر اساس عادات مصرف برق کاربر تنظیم کنید و تجربه کاربر را بهبود بخشید و هزینه ها را نیز کاهش دهید.