سلسلة المعرفة بيس
كيف يعمل نظام تخزين طاقة البطارية؟
يتم شحن نظام تخزين طاقة البطارية (BESS) عن طريق تحويل الكهرباء إلى طاقة تيار مستمر وتخزينها كهروكيميائيًا في خلايا البطارية. عند الحاجة إلى الطاقة، تنعكس العملية: تطلق البطارية طاقة التيار المستمر، ويحولها نظام تحويل الطاقة (PCS) إلى طاقة تيار متردد يمكن التحكم فيها، ويقوم نظام إدارة الطاقة (EMS) بتنسيق الإرسال وفقًا لأهداف الموقع أو الشبكة. طوال العملية، يراقب نظام إدارة البطارية (BMS) ظروف الخلية ويفرض حدود التشغيل الآمنة.
يخفي هذا الوصف البسيط تسلسلًا منسقًا للتحويل الكهربائي والقياس واتخاذ القرار-والحماية. في المشروع التجاري أو الصناعي، لا تقرر البطارية بشكل مستقل متى يتم شحنها أو تفريغها. تقوم أنظمة BMS وPCS وEMS والعدادات وأجهزة الحماية ووحدة التحكم في الموقع بتبادل الحدود والأوامر بشكل مستمر حتى تتمكن المحطة من توفير الطاقة المطلوبة دون تجاوز الحدود الكهربائية أو الحرارية أو التعاقدية.
للحصول على إطار التصميم والتحجيم والسلامة والمشتريات الكامل، اقرأالدليل الكامل لأنظمة تخزين طاقة البطاريةقبل الانتهاء من مواصفات النظام.
في هذه الصفحة
- مبدأ عمل BESS في دقيقة واحدة
- ماذا يحدث أثناء شحن BESS؟
- ماذا يحدث أثناء تفريغ BESS؟
- كيف تعمل أنظمة BMS وPCS وEMS معًا
- AC-مقترن مقابل DC-مقترن BESS: كيف تتغير العملية
- كيف تتغير أوضاع تشغيل BESS حسب التطبيق
- كفاءة BESS وحالة الشحن والحالة الصحية
- كيف يستجيب BESS للأخطاء ويغلق بأمان
- BESS التشغيلي المستحق-قائمة التحقق من العناية
- الأسئلة المتداولة
- خاتمة
مبدأ عمل BESS في دقيقة واحدة
يعمل BESS كمخزن طاقة ثنائي الاتجاه يتم التحكم فيه. متر قياس الموقع والشبكة. يحدد نظام الإدارة البيئية الإجراء المطلوب؛ ويؤكد نظام إدارة المباني الحدود المسموح بها للبطارية؛ يقوم PCS بتحويل الطاقة في الاتجاه المطلوب؛ وتشرف أنظمة الحماية على العملية؛ ويقوم نظام SCADA بتسجيل الأداء والإنذارات.
تتكرر حلقة التحكم بشكل مستمر. تعتمد سرعة الاستجابة على الخدمة والهندسة المعمارية: قد تعمل وحدة التحكم في إدارة الطلب-قبل تجاوز حد إعداد الفواتير، بينما قد تستجيب وحدة التحكم في دعم الشبكة-بسرعة لظروف الجهد الكهربي أو التردد. وينبغي تحديد الاستجابة المطلوبة والدقة وحدود القياس بدلاً من افتراضها.
ماذا يحدث أثناء شحن BESS؟
يبدأ الشحن عندما يطلب نظام الإدارة البيئية أو وحدة التحكم في المصنع امتصاص الطاقة. قد يكون المصدر هو شبكة المرافق، أو توليد الطاقة الشمسية في الموقع، أو مولد أو مصدر آخر للتيار المتردد/المستمر. في نظام -مقترن بالتيار المتردد، تقوم أجهزة الكمبيوتر بتحويل كهرباء التيار المتردد إلى تيار مستمر. في تصميم تخزين الطاقة الشمسية-المقترن بالتيار المستمر-بالإضافة إلى-، يتحكم محول التيار المستمر أو بنية العاكس المشتركة في نقل الطاقة بين الطاقة الكهروضوئية والبطارية وناقل التيار المستمر.
تسلسل الشحن
قوة الشحن ليست ثابتة دائمًا. يمكن أن يتضاءل بالقرب من نسبة SOC عالية، أو ينخفض عند درجات حرارة منخفضة أو عالية، أو يكون محدودًا بسبب عدم توازن الخلايا، أو سعة PCS، أو تحميل المحولات، أو حدود استيراد الموقع أو الطاقة الكهروضوئية المتاحة. ولذلك، يجب أن تستخدم نماذج المشتريات منحنى التشغيل، ولا تفترض أن الطاقة المقدرة متاحة عند كل مركز عمليات نفط ودرجة حرارة.
تسلسل الشحن BESS
ماذا يحدث أثناء تفريغ BESS؟
أثناء التفريغ، تطلق البطارية طاقة التيار المستمر. تقوم أجهزة الكمبيوتر بتحويلها إلى طاقة تيار متردد متزامنة للمنشأة أو الشبكة. يحدد نظام الإدارة البيئية (EMS) مستوى الإرسال، لكن نظام إدارة المباني (BMS) يحد بشكل مستمر من الأمر لإبقاء الخلايا داخل حدود الجهد والتيار ودرجة الحرارة وSOC المسموح بها.
تسلسل التفريغ
قد يكون لدى BESS طاقة مخزنة كافية ومع ذلك لا يزال غير قادر على توفير الطاقة المقدرة إذا كانت درجة الحرارة أو SOC أو جهد التيار المستمر أو تيار البطارية أو تصنيف PCS أو متطلبات الطاقة -التفاعلية أو حدود الحماية تقلل من الخرج المتاح. يجب أن تحدد ضمانات الطاقة والطاقة ظروف التشغيل الخاصة بها.
كيف تعمل أنظمة BMS وPCS وEMS معًا
للحصول على نطاق المعدات التفصيلي وواجهات الشراء، راجعمكونات البطارية، BMS، PCS وEMSقبل الانتهاء من مصفوفة مسؤولية الضوابط.
|
نظام |
القرار أو الإجراء |
تبادل المعلومات النموذجية |
|
خدمات إدارة المباني |
يحمي البطارية ويشرف عليها؛ تقديرات SOC/SOH؛ يحسب حدود الشحن والتفريغ المسموح بها. |
الجهد الكهربي للخلية/الرف ودرجة الحرارة، SOC، SOH، الحدود الحالية، الإنذارات، حالة الموصل. |
|
أجهزة الكمبيوتر |
يحول الطاقة وينظم الواجهة الكهربائية. |
نقطة ضبط الطاقة، جهد/تيار التيار المستمر، جهد/تردد التيار المتردد، الطاقة التفاعلية، الحالة والأخطاء. |
|
EMS / وحدة تحكم النبات |
تحديد وضع التشغيل وتحسين الإرسال عبر الموقع أو هدف الشبكة. |
قياس البيانات والتنبؤات والتعريفات والهدف الاحتياطي وأوامر الشبكة وتوافر المعدات والقيود. |
|
SCADA / المراقبة |
تصور وتسجيل وإبلاغ حالة المصنع. |
بيانات السلاسل الزمنية-والإنذارات والأحداث وأوامر المستخدم والتقارير والوصول عن بعد. |
يستخدم تصميم عناصر التحكم القوي الحدود والمسموحات بدلاً من الاعتماد على وحدة تحكم واحدة لفهم كل التفاصيل الداخلية. يطلب نظام الإدارة البيئية نقطة تشغيل؛ يعلن نظام إدارة المباني (BMS) عن الغلاف الحالي المسموح به للبطارية؛ ويقوم PCS بتنفيذ الأمر فقط عندما تكون جميع التعشيقات المطلوبة صحيحة. إذا فشلت الاتصالات، فيجب أن يدخل كل نظام فرعي في حالة آمنة محددة.
لماذا تعتبر مصفوفة الواجهة مهمة
- حدد الجهاز الذي يعد المصدر الرسمي لـ SOC والطاقة النشطة والطاقة التفاعلية وحالة الشبكة.
- حدد معدل التحديث، والوحدات، والقياس، والطوابع الزمنية، وعلامات الجودة، ومؤقتات فقدان الاتصالات.
- قم بإدراج كل إنذار، وتحذير، ورحلة، وإعادة ضبط، وتوقف في حالات الطوارئ، وتجاوز الصيانة.
- أولوية أمر التوثيق بين عناصر التحكم المحلية وEMS والأداة المساعدة/المجمع ومشغل SCADA.
- اختبار الحالات غير الطبيعية، وليس فقط أوامر الشحن والتفريغ العادية.
AC-مقترن مقابل DC-مقترن BESS: كيف تتغير العملية
تطبيق المقارنة اقتران فيدليل تخزين الطاقة الشمسية-زائد-.
|
عامل |
مكيف -مقترن |
DC-مقترن |
|
مسار الطاقة |
تستخدم البطارية أجهزة كمبيوتر مخصصة وتتصل بحافلة التيار المتردد. |
تشترك الطاقة الكهروضوئية والبطارية في البنية الجانبية -للتيار المستمر قبل تحويل الشبكة. |
|
التحديثية تناسب |
غالبًا ما تكون واضحة في حالة وجود البنية التحتية الكهروضوئية أو التيار المتردد للمنشأة بالفعل. |
يتطلب عادةً تكاملًا أوثق مع بنية العاكس الكهروضوئي/التيار المستمر. |
|
السيطرة المستقلة |
يمكن أن تعمل PV وBESS في كثير من الأحيان كأصول منفصلة للتيار المتردد. |
يتم تنسيق الضوابط الكهروضوئية والتخزين بشكل أكثر إحكامًا. |
|
مخزنة-تحويل الطاقة الشمسية |
يمكن تحويل التيار المتردد الكهروضوئي مرة أخرى إلى التيار المستمر للتخزين، ثم العودة إلى التيار المتردد. |
يمكن تقليل مراحل التحويل عند تخزين الطاقة الكهروضوئية مباشرة على جانب التيار المستمر. |
|
فحوصات التصميم |
مجموعة مفاتيح التيار المتردد والمحول وقدرة التوصيل البيني والحماية. |
نوافذ الجهد المستمر، مسارات التيار، حدود المحولات، الحماية وعزل الأخطاء. |
|
أفضل خيار |
يعتمد على قيود التحديث ومرونة التشغيل والاتصال بالشبكة. |
يعتمد على الالتقاط/الاقتصاص،-وتصميم البناء الجديد وعناصر التحكم المتكاملة. |
تعتبر أدوات توصيل التيار المتردد جذابة بشكل عام لعمليات التعديل التحديثي والتحكم المستقل في الأصول. يمكن أن يكون اقتران التيار المستمر جذابًا لمحطات تخزين الطاقة الشمسية-زائد{2}} الجديدة حيث يكون الالتقاط المباشر للطاقة الكهروضوئية أو قصها أمرًا مهمًا. قارن مسارات الطاقة وقيود التوصيل البيني وأنماط التشغيل وقابلية الصيانة واقتصاديات دورة الحياة لمشروع محدد.
كيف تتغير أوضاع تشغيل BESS حسب التطبيق
يتم تفصيل سلوك إرسال العتبة وإعادة الشحن فيدليل الحلاقة الذروة BESS.
يتم تطوير الأولويات على مستوى المنشأة- بشكل أكبر فيالدليل العملي لـ C&I BESS.
|
طلب |
مشغل |
هدف السيطرة |
القيد التشغيلي الرئيسي |
|
حلاقة الذروة |
يقترب الطلب على المرافق من الحد الأدنى. |
التفريغ قبل وأثناء الذروة؛ إعادة الشحن دون خلق ذروة أخرى. |
دقة التنبؤ وSOC المتاحة ومدة الذروة. |
|
وقت-الاستخدام-يتغير |
فترات التعريفة المجدولة أو إشارة السعر الأمثل. |
الشحن منخفض والتفريغ مرتفع. |
انتشار الأسعار بعد الخسائر والتدهور. |
|
الاستهلاك الذاتي للطاقة الشمسية-. |
تتجاوز الطاقة الكهروضوئية الطلب في الموقع أو حد التصدير. |
استيعاب الفائض الكهروضوئي والتفريغ في وقت لاحق. |
توقعات الطاقة الكهروضوئية، وحد التصدير، وإرتفاع البطارية. |
|
النسخ الاحتياطي / الجزر |
انقطاع الشبكة أو النقل المخطط له. |
الحفاظ على الأحمال الحرجة وتنسيق المصادر الجزرية. |
إمكانية تشكيل الشبكة-ومنطق النقل وخطوات التحميل والحجز. |
|
دعم الشبكة |
التردد أو الجهد أو إشارة الإرسال الخارجية. |
توفير استجابة نشطة/تفاعلية دقيقة. |
الموافقة على الربط البيني والقياس عن بعد والتوافر وإدارة SOC. |
بالنسبة لتطبيقات التحكم في الشحن-بالطلب، راجعنظام بطارية الحلاقة الذروةوالتحقق من صحة التكوين مقابل ملف تعريف تحميل المنشأة.
يمكن للمشاريع التي تتطلب تفاعلاً نشطًا مع الأداة المساعدة مراجعة SINELINKالشبكة-وحدة تخزين البطارية المتصلةالحل كنقطة انطلاق للمناقشة الفنية.
كفاءة BESS وحالة الشحن والحالة الصحية
قم بتطبيق مفاهيم التشغيل هذه باستخدامدليل المقاسات BESSقبل تحديد تصنيف البطارية أو PCS.
حالة الشحن (SOC)
تقوم شركة نفط الجنوب بتقدير الرسوم المتبقية بالنسبة لمرجع محدد قابل للاستخدام أو اسمي. ولا يتم قياسه بشكل مباشر مثل الجهد؛ يقوم BMS بتقديرها من خلال التكامل الحالي وسلوك الجهد ودرجة الحرارة ونماذج الخلايا. يمكن أن تنحرف الدقة، لذلك قد تتضمن استراتيجية التحكم شروط إعادة المعايرة.
الحالة الصحية (SOH)
يصف SOH حالة البطارية بالنسبة لمرجع متفق عليه، وغالبًا ما يستخدم السعة المتاحة أو المقاومة أو قدرة الطاقة. نظرًا لأن الموردين قد يحسبون SOH بشكل مختلف، يجب أن تعتمد العقود على اختبار قدرة أو أداء محدد بدلاً من نسبة مئوية غير مفسرة للوحة المعلومات.
كفاءة الرحلات ذهابًا وإيابًا-
كفاءة الرحلة ذهابًا وإيابًا- تساوي الطاقة المقدمة مقسومة على الطاقة المستخدمة للشحن خلال دورة محددة وحدود القياس. لا يمكن مقارنة قيمة البطارية -التيار المستمر فقط مع قيمة نظام التيار المتردد الذي يتضمن أجهزة الكمبيوتر والمحولات والأحمال المساعدة. تتغير الكفاءة أيضًا مع الطاقة ودرجة الحرارة ومدة الاستعداد.
التدهور
تحدث شيخوخة التقويم مع مرور الوقت؛ دورة الشيخوخة تنتج عن الاستخدام. كلاهما يتأثر بدرجة الحرارة وشركة نفط الجنوب وعمق التفريغ والمعدل وتصميم الخلية. يمكن لنظام الإدارة البيئية (EMS) مقايضة الإيرادات على المدى القصير-مقابل التدهور على المدى الطويل-من خلال الحد من SOC أو الطاقة أو الإنتاجية. يجب أن تستخدم نماذج المشروع دورة العمل المضمونة وافتراض زيادة شفاف.
كيف يستجيب BESS للأخطاء ويغلق بأمان
يتم تناول الحالات غير الطبيعية وعناصر التحكم في دورة الحياة فيدليل السلامة BESS.
تعد تقييمات الكابلات وواجهات الإنهاء جزءًا من مسار الحماية؛ استشردليل اختيار كابل BESSعند تحديد حدود التيار والخطأ والتركيب.
لا ينبغي أن يعتمد نظام BESS على إرسال البرامج وحده للحماية. تكتشف طبقات الكهرباء والسلامة التيار غير الطبيعي أو الجهد الكهربي أو العزل أو درجة الحرارة أو الدخان أو الغاز أو حالة المعدات وتعزل المستوى المتأثر. تعتمد الاستجابة الدقيقة على البنية وتحليل المخاطر، ولكن التسلسل النموذجي هو تقليل الطاقة، وفتح الموصلات أو القواطع، وعزل الخطأ، والحفاظ على وظائف الكشف/التهوية المطلوبة، وإصدار الإنذارات، ومنع إعادة التشغيل غير المصرح به.
- مستوى الخلية/الوحدة: مراقبة الجهد ودرجة الحرارة والتوازن وحدود الحماية.
- مستوى الحامل: الموصلات، والصمامات، والاستشعار الحالي، ومراقبة العزل والتحكم المحلي.
- مستوى PCS/AC: التيار الزائد، شذوذ الشبكة، مكافحة -الجزيرة والحماية من القاطع.
- مستوى النظام: التوقف في حالات الطوارئ، والكشف عن الحرائق/الغاز، ومنطق التهوية، والتحكم في الوصول، وإنذارات SCADA.
- المستوى التشغيلي: الإغلاق/العلامة، وخطة الطوارئ، وعناصر التحكم في المعدات التالفة-والعودة الخاضعة للرقابة إلى الخدمة.
UL 9540A عبارة عن طريقة اختبار انتشار الحريق الجامح -الحراري؛ إنه ليس بيانًا عالميًا بأن كل عملية تثبيت آمنة. يجب على فرق المشروع التأكد من التكوين الذي تم اختباره وشهادة المعدات والأكواد المعتمدة وشروط التثبيت ومتطلبات AHJ.
BESS التشغيلي المستحق-قائمة التحقق من العناية
- مخطط تدفق الطاقة الكامل-وحدود القياس لكل قيمة مضمونة.
- حدود جهد البطارية/تيارها مقابل نطاق تشغيل PCS عبر SOC ودرجة الحرارة.
- تسلسلات التشغيل العادية، والاستعداد، والبدء -الأسود، والجزيرة، والاسترداد، والتشغيل في حالات الطوارئ حسب الاقتضاء.
- قائمة إشارات BMS–PCS–EMS وأولوية الأمر وسلوك فقدان الاتصال.
- الاستهلاك الإضافي في الشحن والتفريغ والاستعداد والظروف المحيطة القاسية.
- اختبارات القدرة والكفاءة والاستجابة في FAT/SAT ومعايير القبول النهائية.
- ملكية الإنذارات، وعناصر التحكم في الوصول عن بعد-، ومسؤوليات تحديث البرامج، والاحتفاظ ببيانات الأحداث-.
- افتراضات الضمان لدرجة الحرارة ونافذة SOC والإنتاجية و-معدل التوفر.
هل تحتاج إلى تعيين أوضاع تشغيل BESS وفقًا لملف تعريف التحميل أو متطلبات الشبكة لديك؟ أرسل تطبيق SINELINK الخاص بك، واستهدف كيلووات/كيلووات ساعة، وجهد الشبكة، وظروف الموقع، وبنية النظام المفضلة.
للحصول على تكامل C&I ذو الجهد العالي-العادي، راجعنظام بطارية عالي الجهد-1000 فولتالنظام الأساسي وتأكيد نافذة التشغيل الخاصة به مقابل أجهزة الكمبيوتر المحددة.
يمكن للمواقع ذات درجات الحرارة المحيطة المرتفعة أو متطلبات التغليف الكثيفة تقييم أخزانة البطاريات الصناعية السائلة-المبردةمع التأكد من تكرار التبريد واحتياجات الخدمة.
الأسئلة المتداولة
هل يقوم BESS بتخزين طاقة التيار المتردد أو التيار المستمر؟
تقوم خلايا البطارية بتخزين الطاقة كهروكيميائيًا وتزودها بالطاقة الكهربائية التي تعمل بالتيار المستمر. تقوم أجهزة الكمبيوتر بالتحويل بين بطارية DC ونظام التيار المتردد الذي تستخدمه معظم المرافق والشبكات.
هل يمكن لـ BESS الشحن والتفريغ في نفس الوقت؟
لا يتم عادةً شحن سلسلة بطارية واحدة وتفريغها في وقت واحد. على مستوى المصنع، قد تعمل سلاسل أو أنظمة فرعية مختلفة بشكل مختلف، ولكن يجب أن تمنع أدوات التحكم الطاقة المتداولة غير المقصودة وتحترم البنية.
ما الذي يتحكم في وقت شحن أو تفريغ BESS؟
يطبق نظام الإدارة البيئية أو وحدة التحكم في المصنع الجداول الزمنية أو التعريفات أو التنبؤات أو حدود الموقع أو أوامر الشبكة. يقوم BMS وPCS بعد ذلك بتقييد أو رفض الأوامر التي تقع خارج شروط المعدات الآمنة.
ماذا يحدث عندما يصل BESS إلى 100% SOC؟
يعمل نظام BMS على تقليل أو إيقاف الشحن المسموح به مع اقتراب الخلايا من حدودها العليا. تعمل العديد من المشاريع بأقل من الحد الأقصى المطلق لـ SOC للحفاظ على الإرتفاع أو الحياة أو هامش الأمان.
هل يمكن أن تعمل شبكة BESS-المرتبطة أثناء انقطاع التيار الكهربائي؟
فقط إذا تم تصميم أجهزة الكمبيوتر والحماية وعناصر التحكم من أجل عملية تشكيل الجزيرة أو الشبكة- وكان الموقع يحتوي على نظام معتمد للنقل والتأريض والتحميل-.
لماذا تتغير قوة BESS المتاحة؟
يمكن أن تكون الطاقة المتاحة محدودة بواسطة SOC، أو درجة حرارة الخلية، أو جهد التيار المستمر، أو التيار المسموح به، أو درجة حرارة PCS، أو واجب الطاقة التفاعلي، أو العناصر المساعدة، أو الأخطاء، أو ظروف الشبكة.
ما هو الفرق بين EMS وSCADA؟
يقوم EMS باتخاذ أو تنسيق قرارات الإرسال. يوفر SCADA في المقام الأول التحكم الإشرافي والتصور والإنذارات والبيانات التاريخية، على الرغم من أن حدود المنتج يمكن أن تتداخل.
كيف يتم قياس كفاءة BESS؟
قم بقياس الطاقة الداخلة والخارجة عبر نفس الحدود والدورة المحددة. اذكر ما إذا كان الرقم يشمل أجهزة الكمبيوتر والمحولات وأجهزة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء والأدوات المساعدة الأخرى.
ماذا يحدث إذا فقدت اتصالات BMS؟
قد يتضمن السلوك الآمن المحدد الاحتفاظ بحد متحفظ، أو الوصول إلى الصفر، أو التعثر بعد انتهاء المهلة. وينبغي تحديد التسلسل الدقيق واختباره.
كيف يدعم BESS الحلاقة القصوى؟
تقوم وحدة التحكم بمراقبة استيراد الموقع وتفريغه قبل أن يتجاوز الطلب الهدف. كما يقوم أيضًا بجدولة إعادة الشحن للحفاظ على SOC دون إنتاج ذروة جديدة.
هل تخطط لمشروع تخزين البطاريات التجارية أو الصناعية؟ شارك ملف تعريف التحميل وحالة الاستخدام والمدة المستهدفة واتصال الشبكة وسوق الامتثال.
خاتمة
يعمل BESS من خلال التنسيق المستمر بدلاً من أمر تشغيل/إيقاف تشغيل البطارية البسيط. يحدد نظام الإدارة البيئية الهدف، ويقوم نظام إدارة المباني بحماية البطارية، ويتحكم نظام PCS في تحويل الطاقة، وتتحقق أنظمة الحماية والمراقبة من كل حالة تشغيل. إن فرق المشروع التي تحدد هذه الواجهات والحدود وحدود القياس مبكرًا تكون في وضع أفضل للحصول على أداء يمكن التنبؤ به وتشغيل آمن وضمانات قابلة للتنفيذ.