SERIES KIẾN THỨC BESS
Hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin hoạt động như thế nào?
Hệ thống lưu trữ năng lượng pin (BESS) sạc bằng cách chuyển đổi điện thành nguồn DC và lưu trữ điện hóa trong pin. Khi cần năng lượng, quy trình sẽ đảo ngược: pin giải phóng nguồn DC, hệ thống chuyển đổi nguồn (PCS) chuyển đổi nó thành nguồn AC được kiểm soát và hệ thống quản lý năng lượng (EMS) điều phối việc điều phối theo mục tiêu tại địa điểm hoặc lưới điện. Trong suốt quá trình, hệ thống quản lý pin (BMS) sẽ giám sát tình trạng pin và thực thi các giới hạn vận hành an toàn.
Mô tả đơn giản đó ẩn giấu một trình tự phối hợp giữa chuyển đổi điện, đo lường, ra quyết định và bảo vệ. Trong dự án thương mại hoặc công nghiệp, pin không quyết định độc lập khi nào nên sạc hoặc xả. BMS, PCS, EMS, đồng hồ đo, thiết bị bảo vệ và bộ điều khiển địa điểm trao đổi giới hạn và lệnh liên tục để nhà máy có thể cung cấp năng lượng cần thiết mà không vượt quá ranh giới điện, nhiệt hoặc hợp đồng.
Để biết toàn bộ khuôn khổ về thiết kế, định cỡ, an toàn và mua sắm, hãy đọc phầnhướng dẫn đầy đủ về hệ thống lưu trữ năng lượng pintrước khi hoàn thiện đặc tả hệ thống.
Trên trang này
- Nguyên lý làm việc BESS trong một phút
- Điều gì xảy ra trong quá trình sạc BESS?
- Điều gì xảy ra trong quá trình xả BESS?
- Cách BMS, PCS và EMS phối hợp với nhau
- AC-Coupled vs DC-BESS được ghép nối: Hoạt động thay đổi như thế nào
- Các chế độ vận hành BESS thay đổi như thế nào tùy theo ứng dụng
- BESS Hiệu quả, Tình trạng phí và Tình trạng sức khỏe
- Cách BESS phản ứng với lỗi và tắt an toàn
- Danh sách kiểm tra thẩm định về hoạt động của BESS-
- Câu hỏi thường gặp
- Phần kết luận
Nguyên lý làm việc BESS trong một phút
BESS hoạt động như một bộ đệm năng lượng hai chiều được kiểm soát. Máy đo đo vị trí và lưới điện; EMS xác định hành động mong muốn; BMS xác nhận giới hạn cho phép của pin; PCS chuyển đổi năng lượng theo hướng yêu cầu; hệ thống bảo vệ giám sát quá trình; và SCADA ghi lại hiệu suất và cảnh báo.
Vòng điều khiển lặp đi lặp lại liên tục. Tốc độ phản hồi tùy thuộc vào dịch vụ và kiến trúc: bộ điều khiển quản lý nhu cầu-có thể hoạt động trước khi vượt quá ngưỡng thanh toán, trong khi bộ điều khiển hỗ trợ lưới điện-có thể phản ứng nhanh với các điều kiện điện áp hoặc tần số. Phản hồi, độ chính xác và ranh giới đo lường cần thiết phải được chỉ định thay vì giả định.
Điều gì xảy ra trong quá trình sạc BESS?
Quá trình sạc bắt đầu khi EMS hoặc bộ điều khiển nhà máy yêu cầu hấp thụ năng lượng. Nguồn có thể là lưới điện, hệ thống phát điện mặt trời tại chỗ, máy phát điện hoặc nguồn AC/DC khác. Trong hệ thống ghép nối AC{2}}, PCS chuyển đổi điện AC thành DC. Trong thiết kế lưu trữ DC-kết hợp năng lượng mặt trời-cộng với-, bộ chuyển đổi DC hoặc kiến trúc biến tần dùng chung sẽ kiểm soát việc truyền năng lượng giữa PV, pin và bus DC.
Trình tự sạc
Công suất sạc không phải lúc nào cũng cố định. Nó có thể giảm dần khi SOC cao, giảm ở nhiệt độ thấp hoặc cao hoặc bị giới hạn bởi sự mất cân bằng tế bào, công suất PCS, tải máy biến áp, giới hạn nhập khẩu địa điểm hoặc PV có sẵn. Do đó, các mô hình mua sắm nên sử dụng đường cong vận hành, không giả sử công suất định mức có sẵn ở mọi SOC và nhiệt độ.
Trình tự sạc BESS
Điều gì xảy ra trong quá trình xả BESS?
Trong quá trình xả, pin sẽ giải phóng năng lượng DC. PCS chuyển đổi nó thành nguồn điện xoay chiều đồng bộ cho cơ sở hoặc lưới điện. EMS xác định mức điều phối, nhưng BMS liên tục giới hạn lệnh để giữ các ô nằm trong ranh giới điện áp, dòng điện, nhiệt độ và SOC cho phép.
Trình tự xả
BESS có thể có đủ năng lượng dự trữ nhưng vẫn không thể cung cấp công suất định mức nếu nhiệt độ, SOC, điện áp DC, dòng điện của pin, định mức PCS, yêu cầu-công suất phản kháng hoặc giới hạn bảo vệ làm giảm đầu ra khả dụng. Các bảo đảm về điện và năng lượng phải nêu rõ các điều kiện hoạt động của chúng.
Cách BMS, PCS và EMS phối hợp với nhau
Để biết phạm vi thiết bị chi tiết và giao diện mua sắm, xemcác thành phần pin, BMS, PCS và EMStrước khi hoàn thiện ma trận trách nhiệm kiểm soát.
|
Hệ thống |
Quyết định hoặc hành động |
Thông tin trao đổi điển hình |
|
BMS |
Bảo vệ và giám sát pin; ước tính SOC/SOH; tính toán giới hạn nạp và xả cho phép. |
Điện áp và nhiệt độ tế bào/giá đỡ, SOC, SOH, giới hạn dòng điện, cảnh báo, trạng thái công tắc tơ. |
|
chiếc |
Chuyển đổi năng lượng và điều chỉnh giao diện điện. |
Điểm đặt nguồn, điện áp/dòng điện một chiều, điện áp/tần số xoay chiều, công suất phản kháng, trạng thái và lỗi. |
|
EMS / bộ điều khiển nhà máy |
Chọn chế độ vận hành và tối ưu hóa việc điều phối trên toàn bộ trang web hoặc mục tiêu lưới. |
Dữ liệu đồng hồ đo, dự báo, thuế quan, mục tiêu dự trữ, lệnh lưới điện, tính sẵn có của thiết bị và các hạn chế. |
|
SCADA/giám sát |
Trực quan hóa, ghi lại và truyền đạt trạng thái nhà máy. |
Dữ liệu chuỗi thời gian, cảnh báo, sự kiện, lệnh của người dùng, báo cáo và truy cập từ xa. |
Thiết kế bộ điều khiển mạnh mẽ sử dụng các giới hạn và sự cho phép thay vì dựa vào một bộ điều khiển để hiểu mọi chi tiết bên trong. EMS yêu cầu một điểm vận hành; BMS tuyên bố đường bao cho phép hiện tại của pin; và PCS chỉ thực hiện lệnh khi tất cả các khóa liên động được yêu cầu đều đúng. Nếu liên lạc không thành công, mỗi hệ thống con sẽ chuyển sang trạng thái an toàn được xác định.
Tại sao ma trận giao diện lại quan trọng
- Xác định thiết bị nào là nguồn chính thức cho SOC, công suất tác dụng, công suất phản kháng và trạng thái lưới điện.
- Xác định tốc độ cập nhật, đơn vị, tỷ lệ, dấu thời gian, cờ chất lượng và bộ đếm thời gian mất liên lạc.
- Liệt kê mọi cảnh báo, cảnh báo, ngắt quãng, đặt lại, dừng khẩn cấp và ghi đè bảo trì.
- Ưu tiên lệnh tài liệu giữa các điều khiển cục bộ, EMS, tiện ích/tổng hợp và SCADA của nhà điều hành.
- Kiểm tra các trạng thái bất thường, không chỉ các lệnh sạc và xả bình thường.
AC-Coupled vs DC-BESS được ghép nối: Hoạt động thay đổi như thế nào
Áp dụng phép so sánh ghép tronghướng dẫn lưu trữ năng lượng mặt trời-cộng với-.
|
Nhân tố |
AC-được ghép nối |
DC-được ghép nối |
|
Đường dẫn điện |
Pin sử dụng một PCS chuyên dụng và kết nối trên bus AC. |
PV và pin chia sẻ kiến trúc phía DC{0}}trước khi chuyển đổi lưới điện. |
|
trang bị thêm phù hợp |
Thường đơn giản ở những nơi đã tồn tại cơ sở hạ tầng AC của PV hoặc cơ sở. |
Thường yêu cầu tích hợp chặt chẽ hơn với kiến trúc biến tần PV/DC. |
|
Kiểm soát độc lập |
PV và BESS thường có thể hoạt động như các tài sản AC riêng biệt. |
Kiểm soát PV và lưu trữ được phối hợp chặt chẽ hơn. |
|
Đã lưu trữ-chuyển đổi năng lượng mặt trời |
PV AC có thể được chuyển đổi trở lại thành DC để lưu trữ, sau đó trở lại AC. |
Có thể giảm các giai đoạn chuyển đổi khi lưu trữ PV trực tiếp ở phía DC. |
|
Kiểm tra thiết kế |
Thiết bị đóng cắt AC, máy biến áp, khả năng kết nối và bảo vệ. |
Cửa sổ điện áp DC, đường dẫn dòng điện, giới hạn bộ chuyển đổi, bảo vệ và cách ly lỗi. |
|
Sự lựa chọn tốt nhất |
Phụ thuộc vào các hạn chế trang bị thêm, tính linh hoạt trong vận hành và kết nối lưới. |
Phụ thuộc vào việc thu thập/cắt bớt,-thiết kế bản dựng mới và các điều khiển tích hợp. |
Khớp nối AC thường hấp dẫn đối với việc trang bị thêm và kiểm soát tài sản độc lập. Việc ghép DC có thể hấp dẫn đối với các nhà máy-cộng với-lưu trữ năng lượng mặt trời mới, nơi việc thu hoặc cắt năng lượng PV trực tiếp là quan trọng. So sánh các đường năng lượng, hạn chế kết nối, chế độ vận hành, khả năng bảo trì và tính kinh tế vòng đời của dự án cụ thể.
Các chế độ vận hành BESS thay đổi như thế nào tùy theo ứng dụng
Hành vi gửi ngưỡng và nạp tiền được trình bày chi tiết trongHướng dẫn cạo đỉnh BESS.
Các ưu tiên-ở cấp cơ sở được phát triển hơn nữa trongHướng dẫn thực hành C&I BESS.
|
Ứng dụng |
Cò súng |
Mục tiêu kiểm soát |
Hạn chế hoạt động chính |
|
Cạo đỉnh |
Nhu cầu cơ sở đạt đến một ngưỡng. |
Xả trước và trong giờ cao điểm; nạp lại mà không tạo ra một đỉnh khác. |
Dự báo độ chính xác, SOC có sẵn và thời lượng cao điểm. |
|
Thời gian-sử dụng{1}}chuyển đổi |
Khoảng thời gian thuế theo lịch trình hoặc tín hiệu giá được tối ưu hóa. |
Sạc thấp, xả cao. |
Giá lan rộng sau thua lỗ và xuống cấp. |
|
Năng lượng mặt trời-tự tiêu thụ |
PV vượt quá nhu cầu tại chỗ hoặc giới hạn xuất khẩu. |
Hấp thụ PV dư thừa và xả sau đó. |
Dự báo PV, giới hạn xuất khẩu và dung lượng pin. |
|
Sao lưu/đảo |
Mất điện lưới hoặc chuyển giao theo kế hoạch. |
Duy trì tải trọng quan trọng và điều phối các nguồn đảo. |
Khả năng-tạo lưới, logic truyền, các bước tải và dự trữ. |
|
Hỗ trợ lưới |
Tần số, điện áp hoặc tín hiệu điều phối bên ngoài. |
Cung cấp phản hồi chủ động/phản ứng chính xác. |
Phê duyệt kết nối, đo từ xa, tính khả dụng và quản lý SOC. |
Đối với các ứng dụng kiểm soát phí-theo yêu cầu, hãy xem lạihệ thống pin cạo râu đỉnh caovà xác thực cấu hình dựa trên hồ sơ tải cơ sở.
Các dự án yêu cầu tương tác tích cực với tiện ích có thể xem xét SINELINKbộ lưu trữ pin được kết nối lưới-giải pháp làm điểm khởi đầu cho cuộc thảo luận kỹ thuật.
BESS Hiệu quả, Tình trạng phí và Tình trạng sức khỏe
Áp dụng các khái niệm vận hành này bằng cách sử dụngHướng dẫn định cỡ BESStrước khi chọn xếp hạng pin hoặc PCS.
Trạng thái phí (SOC)
SOC ước tính mức phí còn lại so với mức tham chiếu danh nghĩa hoặc có thể sử dụng được xác định. Nó không được đo trực tiếp như điện áp; BMS ước tính nó từ sự tích hợp hiện tại, hành vi điện áp, nhiệt độ và mô hình tế bào. Độ chính xác có thể bị lệch, do đó chiến lược điều khiển có thể bao gồm các điều kiện hiệu chuẩn lại.
Tình trạng sức khỏe (SOH)
SOH mô tả tình trạng pin liên quan đến tham chiếu đã thỏa thuận, thường sử dụng công suất, điện trở hoặc công suất sẵn có. Vì các nhà cung cấp có thể tính toán SOH theo cách khác nên hợp đồng phải dựa vào kiểm tra năng lực hoặc hiệu suất được xác định thay vì tỷ lệ phần trăm trên bảng điều khiển không giải thích được.
Hiệu suất chuyến đi-khứ hồi
Hiệu suất-khứ hồi bằng năng lượng được cung cấp chia cho năng lượng dùng để sạc trong một chu kỳ và ranh giới đo xác định. Giá trị DC-chỉ của pin không thể so sánh được với giá trị của hệ thống AC bao gồm PCS, máy biến áp và tải phụ. Hiệu suất cũng thay đổi theo nguồn điện, nhiệt độ và thời gian chờ.
Suy thoái
Sự lão hóa của lịch xảy ra theo thời gian; kết quả lão hóa chu kỳ từ việc sử dụng. Cả hai đều bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, SOC, độ sâu phóng điện, tốc độ và thiết kế tế bào. EMS có thể đánh đổi doanh thu-ngắn hạn để lấy sự suy thoái dài hạn-bằng cách hạn chế SOC, công suất hoặc thông lượng. Các mô hình dự án nên sử dụng chu kỳ nhiệm vụ được đảm bảo và giả định tăng cường minh bạch.
Cách BESS phản ứng với lỗi và tắt an toàn
Các trạng thái bất thường và các biện pháp kiểm soát vòng đời được đề cập trongHướng dẫn an toàn BESS.
Xếp hạng cáp và giao diện đầu cuối là một phần của đường dẫn bảo vệ; tham khảo ý kiếnHướng dẫn lựa chọn cáp BESSkhi xác định các giới hạn dòng điện, lỗi và lắp đặt.
BESS không nên chỉ phụ thuộc vào việc gửi phần mềm để bảo vệ. Các lớp điện và an toàn phát hiện dòng điện, điện áp, cách điện, nhiệt độ, khói, khí hoặc trạng thái thiết bị bất thường và cách ly mức độ bị ảnh hưởng. Phản ứng chính xác phụ thuộc vào kiến trúc và phân tích mối nguy hiểm, nhưng trình tự điển hình là giảm nguồn điện, mở công tắc tơ hoặc cầu dao, cách ly lỗi, duy trì chức năng phát hiện/thông gió cần thiết, đưa ra cảnh báo và ngăn chặn khởi động lại trái phép.
- Cấp độ tế bào/mô-đun: giám sát điện áp và nhiệt độ, cân bằng và giới hạn bảo vệ.
- Mức giá: công tắc tơ, cầu chì, cảm biến dòng điện, giám sát cách điện và điều khiển cục bộ.
- Cấp độ PCS/AC: quá dòng, lưới điện bất thường, chống-đảo đảo và bảo vệ cầu dao.
- Cấp độ hệ thống: dừng khẩn cấp, phát hiện cháy/khí, logic thông gió, kiểm soát truy cập và cảnh báo SCADA.
- Cấp độ hoạt động: khóa/gắn thẻ, kế hoạch khẩn cấp, bộ điều khiển-thiết bị bị hư hỏng và khả năng quay trở lại hoạt động có kiểm soát.
UL 9540A là phương pháp thử nghiệm sự lan truyền-lửa lan truyền-nhiệt; nó không phải là một tuyên bố chung rằng mọi cài đặt đều an toàn. Các nhóm dự án phải xác nhận cấu hình đã thử nghiệm, chứng nhận thiết bị, mã được thông qua, điều kiện lắp đặt và yêu cầu AHJ.
Danh sách kiểm tra thẩm định về hoạt động của BESS-
- Sơ đồ dòng điện-hoàn chỉnh và ranh giới đo lường cho mọi giá trị được đảm bảo.
- Giới hạn điện áp/dòng điện của pin đối với phạm vi hoạt động của PCS trên SOC và nhiệt độ.
- Trình tự vận hành bình thường, chế độ chờ,-đen, đảo, phục hồi và khẩn cấp nếu có.
- Danh sách tín hiệu BMS–PCS–EMS, mức độ ưu tiên lệnh và hành vi mất-giao tiếp.
- Tiêu thụ phụ trợ trong sạc, xả, chế độ chờ và điều kiện môi trường khắc nghiệt.
- Các bài kiểm tra năng lực, hiệu quả và phản hồi trong FAT/SAT và tiêu chí chấp nhận cuối cùng.
- Quyền sở hữu cảnh báo, kiểm soát quyền truy cập-từ xa, trách nhiệm cập nhật phần mềm và lưu giữ dữ liệu-sự kiện.
- Giả định bảo hành về nhiệt độ, cửa sổ SOC, thông lượng, tốc độ C- và tính khả dụng.
Cần ánh xạ các chế độ vận hành BESS theo yêu cầu về cấu hình tải hoặc lưới của bạn? Gửi cho SINELINK ứng dụng của bạn, kW/kWh mục tiêu, điện áp lưới, điều kiện địa điểm và kiến trúc hệ thống ưa thích.
Để tích hợp C&I điện áp cao-chính thống, hãy xem lạiHệ thống pin điện áp cao{1}}1000Vnền tảng và xác nhận cửa sổ hoạt động của nó với PCS đã chọn.
Các địa điểm có nhiệt độ môi trường cao hoặc yêu cầu đóng gói dày đặc có thể đánh giátủ ắc quy công nghiệp được làm mát bằng chất lỏng-đồng thời xác nhận nhu cầu dịch vụ và dự phòng làm mát.
Câu hỏi thường gặp
BESS có lưu trữ nguồn AC hoặc DC không?
Các tế bào pin lưu trữ năng lượng điện hóa và cung cấp năng lượng điện một chiều. PCS chuyển đổi giữa pin DC và hệ thống AC được sử dụng bởi hầu hết các cơ sở và lưới điện.
BESS có thể sạc và xả cùng lúc không?
Một chuỗi pin thường không sạc và xả đồng thời. Ở cấp độ nhà máy, các chuỗi hoặc hệ thống con khác nhau có thể hoạt động khác nhau, nhưng các biện pháp kiểm soát phải ngăn chặn nguồn điện tuần hoàn ngoài ý muốn và tôn trọng kiến trúc.
Điều gì kiểm soát khi BESS sạc hoặc xả?
EMS hoặc bộ điều khiển nhà máy áp dụng lịch trình, biểu giá, dự báo, giới hạn địa điểm hoặc lệnh lưới. BMS và PCS sau đó giới hạn hoặc từ chối các lệnh nằm ngoài điều kiện thiết bị an toàn.
Điều gì xảy ra khi BESS đạt 100% SOC?
BMS giảm hoặc dừng mức sạc cho phép khi các ô đạt đến giới hạn trên của chúng. Nhiều dự án hoạt động dưới SOC tối đa tuyệt đối để duy trì khoảng trống, tính mạng hoặc giới hạn an toàn.
BESS{0}}được nối lưới có thể hoạt động khi mất điện không?
Chỉ khi PCS, biện pháp bảo vệ và điều khiển được thiết kế để vận hành đảo hoặc tạo lưới-và địa điểm có sơ đồ quản lý truyền tải, nối đất và tải-được phê duyệt.
Tại sao nguồn BESS sẵn có lại thay đổi?
Nguồn điện khả dụng có thể bị giới hạn bởi SOC, nhiệt độ tế bào, điện áp DC, dòng điện cho phép, nhiệt độ PCS, công suất phản kháng-, thiết bị phụ trợ, sự cố hoặc điều kiện lưới điện.
Sự khác biệt giữa EMS và SCADA là gì?
EMS đưa ra hoặc điều phối các quyết định điều phối. SCADA chủ yếu cung cấp khả năng kiểm soát giám sát, trực quan hóa, cảnh báo và dữ liệu lịch sử, mặc dù ranh giới sản phẩm có thể chồng chéo.
Hiệu quả BESS được đo lường như thế nào?
Đo năng lượng vào và ra trên cùng một ranh giới và chu kỳ xác định. Cho biết hình này có bao gồm PCS, máy biến áp, HVAC và các thiết bị phụ trợ khác hay không.
Điều gì xảy ra nếu mất liên lạc BMS?
Hành vi an toàn được xác định có thể bao gồm việc giữ một giới hạn thận trọng, tăng tốc về 0 hoặc ngắt sau khi hết thời gian chờ. Trình tự chính xác cần được chỉ định và kiểm tra.
BESS hỗ trợ cạo tối đa như thế nào?
Bộ điều khiển giám sát việc nhập và xả trang web trước khi nhu cầu vượt quá mục tiêu. Nó cũng lên lịch nạp lại để duy trì SOC mà không tạo ra đỉnh mới.
Lập kế hoạch cho một dự án lưu trữ pin thương mại hoặc công nghiệp? Chia sẻ hồ sơ tải, trường hợp sử dụng, thời lượng mục tiêu, kết nối lưới và thị trường tuân thủ của bạn.
Phần kết luận
BESS hoạt động thông qua sự phối hợp liên tục thay vì lệnh bật/tắt pin đơn giản. EMS xác định mục tiêu, BMS bảo vệ pin, PCS điều khiển chuyển đổi nguồn điện và các hệ thống giám sát và bảo vệ xác minh mọi trạng thái hoạt động. Các nhóm dự án xác định sớm các giao diện, giới hạn và ranh giới đo lường này sẽ có vị trí tốt hơn để đạt được hiệu suất có thể dự đoán được, vận hành an toàn và bảo hành có thể thực thi được.