سری BESS KNOWLEDGE
سیستم ذخیره انرژی باتری چگونه کار می کند؟
یک سیستم ذخیره انرژی باتری (BESS) با تبدیل برق به برق DC و ذخیره آن به صورت الکتروشیمیایی در سلول های باتری شارژ می شود. هنگامی که انرژی مورد نیاز است، فرآیند معکوس می شود: باتری برق DC را آزاد می کند، سیستم تبدیل توان (PCS) آن را به برق AC کنترل شده تبدیل می کند و سیستم مدیریت انرژی (EMS) ارسال را با توجه به اهداف سایت یا شبکه هماهنگ می کند. در طول این فرآیند، سیستم مدیریت باتری (BMS) شرایط سلول را نظارت می کند و محدودیت های عملیاتی ایمن را اعمال می کند.
این توصیف ساده توالی هماهنگی از تبدیل الکتریکی، اندازهگیری، تصمیمگیری و حفاظت را پنهان میکند. در یک پروژه تجاری یا صنعتی، باتری به طور مستقل تصمیم نمی گیرد که چه زمانی شارژ یا دشارژ شود. BMS، PCS، EMS، مترها، دستگاههای حفاظتی و کنترلکننده سایت به طور مداوم محدودیتها و دستورات را مبادله میکنند تا نیروگاه بتواند توان مورد نیاز را بدون تجاوز از مرزهای الکتریکی، حرارتی یا قراردادی ارائه دهد.
برای طراحی کامل، اندازه، ایمنی و چارچوب تدارکات، مطلب را بخوانیدراهنمای کامل سیستم های ذخیره انرژی باتریقبل از نهایی کردن مشخصات سیستم
در این صفحه
- اصل کار BESS در یک دقیقه
- در طول شارژ BESS چه اتفاقی میافتد؟
- در طول تخلیه BESS چه اتفاقی می افتد؟
- چگونه BMS، PCS و EMS با هم کار می کنند
- AC-Coupled در مقابل DC-Coupled BESS: نحوه تغییر عملکرد
- نحوه تغییر حالت های عملیاتی BESS بر اساس برنامه
- کارایی BESS، وضعیت شارژ و وضعیت سلامت
- چگونه یک BESS به خطاها پاسخ می دهد و با خیال راحت خاموش می شود
- BESS عملیاتی به موقع-فهرست بررسی دقت
- سوالات متداول
- نتیجه گیری
اصل کار BESS در یک دقیقه
BESS به عنوان یک بافر انرژی کنترل شده و دو طرفه عمل می کند. مترها سایت و شبکه را اندازه گیری می کنند. EMS عمل مورد نظر را تعیین می کند. BMS محدودیت های مجاز باتری را تایید می کند. PCS توان را در جهت مورد نیاز تبدیل می کند. سیستم های حفاظتی بر فرآیند نظارت می کنند. و SCADA عملکرد و آلارم ها را ثبت می کند.
حلقه کنترل به طور مداوم تکرار می شود. سرعت پاسخ به خدمات و معماری بستگی دارد: یک کنترلکننده مدیریت درخواست-ممکن است قبل از تجاوز از آستانه صورتحساب عمل کند، در حالی که یک کنترلکننده پشتیبانی شبکه ممکن است به سرعت به شرایط ولتاژ یا فرکانس پاسخ دهد. پاسخ، دقت و مرز اندازهگیری مورد نیاز باید به جای فرض، مشخص شود.
در طول شارژ BESS چه اتفاقی میافتد؟
شارژ زمانی شروع می شود که EMS یا کنترل کننده کارخانه درخواست جذب انرژی کند. منبع ممکن است شبکه شهری، تولید خورشیدی در محل، یک ژنراتور یا منبع AC/DC دیگری باشد. در یک سیستم جفت شده AC، PCS الکتریسیته AC را به DC تبدیل می کند. در طراحی ذخیرهسازی-خورشیدی جفت شده-به علاوه-DC، یک مبدل DC یا معماری اینورتر مشترک، انتقال انرژی بین PV، باتری و گذرگاه DC را کنترل میکند.
دنباله شارژ
قدرت شارژ همیشه ثابت نیست. می تواند نزدیک به SOC بالا کاهش یابد، در دماهای پایین یا بالا سقوط کند، یا به دلیل عدم تعادل سلول، ظرفیت PCS، بارگذاری ترانسفورماتور، محدودیت های واردات سایت یا PV موجود محدود شود. بنابراین مدلهای تدارکات باید از یک منحنی عملیاتی استفاده کنند، نه اینکه فرض کنیم توان نامی در هر SOC و دما در دسترس است.
توالی شارژ BESS
در طول تخلیه BESS چه اتفاقی می افتد؟
در هنگام تخلیه، باتری انرژی DC را آزاد می کند. PCS آن را به برق AC همگام شده برای تاسیسات یا شبکه تبدیل می کند. EMS سطح اعزام را تعیین می کند، اما BMS به طور مداوم فرمان نگه داشتن سلول ها را در داخل مرزهای مجاز ولتاژ، جریان، دما و SOC محدود می کند.
دنباله تخلیه
اگر دما، SOC، ولتاژ DC، جریان باتری، رتبهبندی PCS، نیازمندیهای توان راکتیو{0}یا محدودیتهای حفاظتی، خروجی موجود را کاهش دهند، ممکن است BESS انرژی ذخیرهشده کافی داشته باشد، اما همچنان قادر به ارائه توان نامی نباشد. ضمانتنامههای برق و انرژی باید شرایط عملیاتی خود را بیان کنند.
چگونه BMS، PCS و EMS با هم کار می کنند
برای جزئیات دامنه تجهیزات و رابط های تدارکات، رجوع کنید بهباتری، BMS، PCS و اجزای EMSقبل از نهایی کردن ماتریس مسئولیت کنترل ها
|
سیستم |
تصمیم یا اقدام |
اطلاعات معمولی رد و بدل شده است |
|
BMS |
محافظت و نظارت بر باتری؛ برآورد SOC/SOH. حدود شارژ و دبی مجاز را محاسبه می کند. |
ولتاژ و دمای سلول/رک، SOC، SOH، محدودیت جریان، آلارم، وضعیت کنتاکتور. |
|
PCS |
توان را تبدیل می کند و رابط الکتریکی را تنظیم می کند. |
نقطه تنظیم توان، ولتاژ/جریان DC، ولتاژ/فرکانس AC، توان راکتیو، وضعیت و خطاها. |
|
EMS / کنترل کننده کارخانه |
حالت عملیاتی را انتخاب می کند و ارسال را در سراسر سایت یا هدف شبکه بهینه می کند. |
داده های متر، پیش بینی ها، تعرفه ها، هدف ذخیره، دستورات شبکه، در دسترس بودن تجهیزات و محدودیت ها. |
|
SCADA / نظارت |
وضعیت گیاه را تجسم، ثبت و ارتباط می دهد. |
دادههای سری{0}}زمان، آلارمها، رویدادها، دستورات کاربر، گزارشها و دسترسی از راه دور. |
یک طراحی کنترلهای قوی به جای تکیه بر یک کنترلکننده برای درک هر جزئیات داخلی، از محدودیتها و مجوزها استفاده میکند. EMS یک نقطه عملیاتی را درخواست می کند. BMS پوشش مجاز فعلی باتری را اعلام می کند. و PCS فرمان را فقط زمانی اجرا می کند که تمام اینترلاک های مورد نیاز درست باشند. اگر ارتباطات با مشکل مواجه شود، هر زیرسیستم باید وارد یک حالت امن تعریف شده شود.
چرا ماتریس رابط مهم است
- مشخص کنید کدام دستگاه منبع معتبر برای SOC، توان اکتیو، توان راکتیو و وضعیت شبکه است.
- نرخ بهروزرسانی، واحدها، مقیاسبندی، مُهرهای زمانی، پرچمهای کیفیت و زمانسنج{0}}از دست دادن ارتباطات را تعریف کنید.
- هر زنگ هشدار، هشدار، سفر، تنظیم مجدد، توقف اضطراری و لغو تعمیر و نگهداری را فهرست کنید.
- اولویت فرمان را بین کنترلهای محلی، EMS، ابزار/تجمیعکننده و اپراتور SCADA تنظیم کنید.
- حالت های غیرعادی را تست کنید، نه تنها دستورات شارژ و دشارژ معمولی.
AC-Coupled در مقابل DC-Coupled BESS: نحوه تغییر عملکرد
مقایسه کوپلینگ را درراهنمای ذخیره سازی-به علاوه{1}}خورشیدی.
|
عامل |
AC-کوپل شده است |
DC-کوپل شده است |
|
مسیر قدرت |
باتری از یک PCS اختصاصی استفاده می کند و به گذرگاه AC متصل می شود. |
PV و باتری قبل از تبدیل شبکه، یک معماری جانبی DC{0}}به اشتراک میگذارند. |
|
مقاوم سازی مناسب |
معمولاً در جایی که زیرساخت AC PV یا تأسیسات از قبل وجود دارد، ساده است. |
معمولاً به یکپارچگی نزدیکتر با معماری اینورتر/DC PV نیاز دارد. |
|
کنترل مستقل |
PV و BESS اغلب می توانند به عنوان دارایی های AC جداگانه عمل کنند. |
کنترلهای PV و ذخیرهسازی با هم هماهنگتر هستند. |
|
تبدیل خورشیدی ذخیره شده- |
AC PV ممکن است برای ذخیره سازی به DC و سپس به AC تبدیل شود. |
می تواند مراحل تبدیل را هنگام ذخیره سازی PV به طور مستقیم در سمت DC کاهش دهد. |
|
چک های طراحی |
تابلو برق AC، ترانسفورماتور، ظرفیت اتصال و حفاظت. |
پنجره های ولتاژ DC، مسیرهای جریان، محدودیت های مبدل، حفاظت و ایزولاسیون خطا. |
|
بهترین انتخاب |
به محدودیت های مقاوم سازی، انعطاف پذیری عملیاتی و اتصال به شبکه بستگی دارد. |
به کاهش/کاهش گرفتن،-طراحی جدید و کنترلهای یکپارچه بستگی دارد. |
کوپلینگ AC معمولا برای مقاوم سازی و کنترل دارایی مستقل جذاب است. کوپلینگ DC میتواند برای نیروگاههای ذخیرهسازی جدید خورشیدی-بهعلاوه-که در آنها جذب مستقیم انرژی PV یا برش مهم است، جذاب باشد. مسیرهای انرژی، محدودیتهای اتصال، حالتهای عملیاتی، قابلیت نگهداری و اقتصاد چرخه عمر را برای پروژه خاص مقایسه کنید.
نحوه تغییر حالت های عملیاتی BESS بر اساس برنامه
رفتار آستانه ارسال و شارژ مجدد در جزئیات شرح داده شده استراهنمای اصلاح قله BESS.
اولویتهای{0}}سطح تسهیلات بیشتر درراهنمای عملی C&I BESS.
|
برنامه |
ماشه |
هدف کنترل |
محدودیت عملیاتی اصلی |
|
اوج اصلاح |
تقاضای تسهیلات به یک آستانه نزدیک می شود. |
ترشح قبل و در حین اوج بدون ایجاد اوج دیگری شارژ کنید. |
دقت پیشبینی، SOC موجود و مدت زمان اوج. |
|
زمان استفاده-تغییر{1}} |
دوره های تعرفه برنامه ریزی شده یا سیگنال قیمت بهینه شده. |
شارژ کم، تخلیه زیاد. |
گسترش قیمت پس از ضرر و زیان. |
|
خود مصرفی خورشیدی- |
PV بیش از تقاضای محل یا محدودیت صادرات است. |
PV مازاد را جذب و بعدا تخلیه کنید. |
پیش بینی PV، محدودیت صادرات و فضای بالای باتری. |
|
پشتیبان گیری / جزیره سازی |
قطع شبکه یا انتقال برنامه ریزی شده |
بارهای بحرانی را حفظ کنید و منابع جزیره ای را هماهنگ کنید. |
قابلیت شکلدهی شبکه، منطق انتقال، مراحل بارگیری و رزرو. |
|
پشتیبانی از شبکه |
فرکانس، ولتاژ یا سیگنال ارسال خارجی. |
پاسخ فعال/واکنشی دقیق را ارائه دهید. |
تایید اتصال، تله متری، در دسترس بودن و مدیریت SOC. |
برای درخواست{0}}برنامههای کنترل شارژ، این را بررسی کنیدسیستم باتری پیک اصلاحو پیکربندی را در برابر نمایه بار تسهیلات تأیید کنید.
پروژه هایی که به تعامل فعال با ابزار نیاز دارند می توانند SINELINK را بررسی کنندشبکه-حافظه باتری متصل استراه حل به عنوان نقطه شروع برای بحث فنی.
کارایی BESS، وضعیت شارژ و وضعیت سلامت
این مفاهیم عملیاتی را با استفاده ازراهنمای اندازه گیری BESSقبل از انتخاب رتبه باتری یا PCS.
وضعیت شارژ (SOC)
SOC هزینه باقیمانده را نسبت به یک مرجع قابل استفاده یا اسمی تعریف شده تخمین می زند. مستقیماً مانند ولتاژ اندازه گیری نمی شود. BMS آن را از روی یکپارچه سازی فعلی، رفتار ولتاژ، دما و مدل های سلولی تخمین می زند. دقت ممکن است تغییر کند، بنابراین استراتژی کنترل ممکن است شامل شرایط کالیبراسیون مجدد باشد.
وضعیت سلامت (SOH)
SOH وضعیت باتری را نسبت به یک مرجع توافق شده توصیف می کند، که اغلب از ظرفیت، مقاومت یا توان در دسترس استفاده می کند. از آنجا که تامین کنندگان ممکن است SOH را متفاوت محاسبه کنند، قراردادها باید به جای یک درصد داشبورد غیرقابل توضیح، بر یک آزمایش ظرفیت یا عملکرد تعریف شده تکیه کنند.
کارایی رفت و برگشت-
راندمان رفت و برگشت برابر است با انرژی تحویلی تقسیم بر انرژی مصرف شده برای شارژ در یک چرخه و مرز اندازه گیری مشخص. مقدار باتری{2}}فقط DC با مقدار سیستم AC که شامل PCS، ترانسفورماتور و بارهای کمکی است قابل مقایسه نیست. راندمان نیز با قدرت، دما و مدت زمان آماده به کار تغییر می کند.
تنزل
پیری تقویم با گذشت زمان اتفاق می افتد. چرخه پیری ناشی از استفاده است. هر دو تحت تأثیر دما، SOC، عمق تخلیه، سرعت و طراحی سلول هستند. EMS میتواند درآمد کوتاهمدت-در مقابل تخریب بلندمدت-از طریق محدود کردن SOC، توان یا توان مبادله کند. مدل های پروژه باید از چرخه وظیفه تضمین شده و یک فرض افزایش شفاف استفاده کنند.
چگونه یک BESS به خطاها پاسخ می دهد و با خیال راحت خاموش می شود
حالت های غیرعادی و کنترل های چرخه حیات در پوشش داده شده استراهنمای ایمنی BESS.
رتبه بندی کابل ها و رابط های پایانه بخشی از مسیر حفاظتی هستند. مشورت کنیدراهنمای انتخاب کابل BESSهنگام تعیین محدودیت های جریان، خطا و نصب.
BESS نباید برای حفاظت به تنهایی به ارسال نرم افزار وابسته باشد. لایه های الکتریکی و ایمنی غیرعادی جریان، ولتاژ، عایق، دما، دود، گاز یا وضعیت تجهیزات را تشخیص داده و سطح آسیب دیده را ایزوله می کنند. پاسخ دقیق به معماری و تجزیه و تحلیل خطر بستگی دارد، اما یک توالی معمولی برای کاهش توان، باز کردن کنتاکتورها یا قطع کنندهها، جداسازی خطا، حفظ عملکردهای تشخیص/تهویه مورد نیاز، صدور آلارم و جلوگیری از راهاندازی مجدد غیرمجاز است.
- سطح سلول / ماژول: نظارت بر ولتاژ و دما، تعادل و محدودیت های حفاظتی.
- سطح رک: کنتاکتورها، فیوزها، سنجش جریان، نظارت بر عایق و کنترل محلی.
- سطح PCS/AC: جریان بیش از حد، ناهنجاری شبکه، محافظت ضد جزیرهای{{0} و شکن.
- سطح سیستم: توقف اضطراری، تشخیص آتش/گاز، منطق تهویه، کنترل دسترسی و آلارم SCADA.
- سطح عملیاتی: قفل/تاگوت، طرح اضطراری،{0}}کنترل تجهیزات آسیب دیده و بازگشت کنترل شده به سرویس.
UL 9540A یک روش آزمایش انتشار حرارتی-آتش فرار- است. این یک بیانیه جهانی نیست که هر نصب ایمن است. تیم های پروژه باید پیکربندی آزمایش شده، گواهی تجهیزات، کدهای اتخاذ شده، شرایط نصب و الزامات AHJ را تأیید کنند.
BESS عملیاتی به موقع-فهرست بررسی دقت
- نمودار جریان قدرت و مرز اندازهگیری کامل برای هر مقدار تضمین شده-.
- محدودیت های ولتاژ/جریان باتری در برابر محدوده عملکرد PCS در سراسر SOC و دما.
- توالی عملیات عادی، آماده به کار،-سیاه، جزیره ای، بازیابی و عملیات اضطراری در صورت لزوم.
- فهرست سیگنال BMS–PCS–EMS، اولویت فرمان و رفتار از دست دادن ارتباط.
- مصرف کمکی در شارژ، دشارژ، آماده به کار و شرایط محیطی شدید.
- آزمون های ظرفیت، کارایی و پاسخ در FAT/SAT و معیارهای پذیرش نهایی.
- مالکیت زنگ هشدار،{0}}کنترلهای دسترسی از راه دور، مسئولیتهای بهروزرسانی نرمافزار و نگهداری دادهها{1}}.
- مفروضات ضمانت برای دما، پنجره SOC، توان عملیاتی، نرخ C{0}}و در دسترس بودن.
آیا میخواهید حالتهای عملیاتی BESS را با مشخصات بار یا نیازهای شبکه خود ترسیم کنید؟ برنامه خود، کیلووات/کیلووات ساعت هدف، ولتاژ شبکه، شرایط سایت و معماری سیستم ترجیحی را به SINELINK ارسال کنید.
برای ادغام ولتاژ بالا{0}C&I جریان اصلی، این را بررسی کنیدسیستم باتری 1000 ولت ولتاژ بالاپلت فرم و پنجره عملیاتی آن را در برابر PCS انتخاب شده تأیید کنید.
سایت هایی با دمای محیط بالا یا بسته بندی متراکم مورد نیاز می توانند الف را ارزیابی کنندکابینت باتری صنعتی خنک-مایعضمن تایید افزونگی سرمایش و نیازهای خدمات.
سوالات متداول
آیا BESS برق AC یا DC را ذخیره می کند؟
سلول های باتری انرژی را به صورت الکتروشیمیایی ذخیره می کنند و توان الکتریکی DC را ارائه می دهند. PCS بین DC باتری و سیستم AC مورد استفاده در اکثر تاسیسات و شبکه ها تبدیل می شود.
آیا یک BESS می تواند همزمان شارژ و دشارژ شود؟
یک رشته باتری به طور معمول به طور همزمان شارژ و دشارژ نمی شود. در سطح کارخانه، رشتهها یا زیرسیستمهای مختلف ممکن است متفاوت عمل کنند، اما کنترلها باید از قدرت گردش ناخواسته جلوگیری کنند و به معماری احترام بگذارند.
چه چیزی وقتی یک BESS شارژ یا تخلیه می کند، کنترل می کند؟
EMS یا کنترلکننده کارخانه برنامهها، تعرفهها، پیشبینیها، محدودیتهای سایت یا دستورات شبکه را اعمال میکند. سپس BMS و PCS دستورات خارج از شرایط تجهیزات ایمن را محدود یا رد می کنند.
وقتی BESS به 100% SOC برسد چه اتفاقی میافتد؟
BMS با نزدیک شدن سلول ها به محدوده های بالای خود، شارژ مجاز را کاهش یا متوقف می کند. بسیاری از پروژه ها زیر حداکثر SOC مطلق عمل می کنند تا فضای سر، عمر یا حاشیه ایمنی حفظ شود.
آیا یک شبکه{0}}BESS متصل میتواند در هنگام قطع برق کار کند؟
فقط در صورتی که PCS، حفاظت و کنترلها برای عملیات شکلدهی جزیرهای یا شبکهای-طراحی شده باشند و سایت دارای طرح مدیریت انتقال، زمین و بار- تأیید شده باشد.
چرا توان BESS موجود تغییر می کند؟
توان موجود را میتوان با SOC، دمای سلول، ولتاژ DC، جریان مجاز، دمای PCS، راکتیو{0}}وظیفه برق، تجهیزات کمکی، خطاها یا شرایط شبکه محدود کرد.
تفاوت بین EMS و SCADA چیست؟
EMS تصمیمات اعزام را می گیرد یا هماهنگ می کند. SCADA در درجه اول کنترل نظارتی، تجسم، آلارم و داده های تاریخی را فراهم می کند، اگرچه مرزهای محصول می تواند همپوشانی داشته باشد.
کارایی BESS چگونه اندازه گیری می شود؟
انرژی ورودی و خروجی از همان مرز و چرخه تعریف شده را اندازه گیری کنید. بیان کنید که آیا این شکل شامل PCS، ترانسفورماتور، HVAC و سایر وسایل کمکی است یا خیر.
اگر ارتباط BMS قطع شود چه اتفاقی میافتد؟
رفتار ایمن تعریف شده ممکن است شامل نگه داشتن یک حد محافظه کارانه، افزایش سرعت به صفر یا زمین خوردن پس از یک تایم اوت باشد. توالی دقیق باید مشخص و آزمایش شود.
چگونه یک BESS از حداکثر اصلاح پشتیبانی می کند؟
کنترل کننده واردات و تخلیه سایت را قبل از اینکه تقاضا از یک هدف فراتر رود نظارت می کند. همچنین برای حفظ SOC بدون تولید پیک جدید، شارژ مجدد را برنامه ریزی می کند.
برنامه ریزی یک پروژه ذخیره سازی باتری تجاری یا صنعتی؟ نمایه بار، مورد استفاده، مدت زمان هدف، اتصال به شبکه و بازار انطباق را به اشتراک بگذارید.
نتیجه گیری
یک BESS از طریق هماهنگی مداوم به جای یک فرمان روشن/خاموش باتری ساده کار می کند. EMS هدف را تعیین می کند، BMS از باتری محافظت می کند، PCS تبدیل نیرو را کنترل می کند، و سیستم های حفاظت و نظارت هر حالت عملیاتی را تأیید می کنند. تیمهای پروژهای که این رابطها، محدودیتها و مرزهای اندازهگیری را زودتر تعریف میکنند، برای به دست آوردن عملکرد قابل پیشبینی، عملیات ایمن و ضمانتهای قابل اجرا، موقعیت بهتری دارند.