تعد استراتيجية التحكم في الارتباط ثلاثية المستويات بين نظام إدارة البطارية (BMS) ومحول تخزين الطاقة (PCS) ونظام إدارة الطاقة (EMS) في نظام تخزين الطاقة هي المفتاح لضمان التشغيل الفعال والآمن للنظام.
1. الربط بين BMS و PCS: إدارة الشحن والتفريغ
مثال
في سيناريو تطبيق تخزين الطاقة النموذجي، لنفترض أن لدينا وحدة تخزين طاقة مكونة من بطاريات ليثيوم متعددة، كل منها متصل بوحدة التحكم التابعة (BMU)، والتي بدورها متصلة بوحدة التحكم الرئيسية (BCU)، والتي بدورها متصلة بوحدة BAU (وحدة التحكم الرئيسية).
عندما يتلقى نظام تخزين الطاقة تعليمات إرسال الشبكة، ستحدد BAU ما إذا كانت ستسمح بالشحن أو التفريغ بناءً على حالة SOC (سعة البطارية المتبقية) الحالية للنظام، وترسل الأمر إلى PCS.
إذا اكتشف نظام PCS مدخلات طاقة زائدة على جانب الشبكة، فسوف يقوم بتنشيط وضع الشحن؛ على العكس من ذلك، خلال فترات ذروة الطلب على الكهرباء، تتحول أجهزة الكمبيوتر إلى وضع التفريغ لدعم الشبكة.
المعلمة
أقصى قوة شحن:اضبط على 200 كيلو واط لضمان عدم تلف البطارية بسبب الشحن الزائد.
أقصى قوة التفريغ:تم ضبطها على 300 كيلو واط لتلبية الطلب على الاستجابة السريعة خلال ساعات الذروة.
الحدود العليا والسفلى لـ SOC:عادة ما يتم الاحتفاظ بها بين 20% -80% لتجنب تأثير الشحن والتفريغ العميق على عمر البطارية.
2. الربط بين BMS وPCS: إدارة درجة الحرارة
مثال
وبالنظر إلى أن درجة الحرارة لها تأثير كبير على أداء بطاريات الليثيوم، فإن نظام إدارة المباني لا يحتاج فقط إلى مراقبة الجهد والتيار والمعلومات الأخرى للبطاريات الفردية، ولكنه يحتاج أيضًا إلى مراقبة درجة حرارة سطحها.
بمجرد اكتشاف أن درجة حرارة وحدة بطارية معينة مرتفعة جدًا، يقوم نظام إدارة المباني (BMS) بتشغيل أجهزة الكمبيوتر للحد من معدل الشحن والتفريغ لهذا الجزء، وحتى تعليق التشغيل حتى تعود درجة الحرارة إلى وضعها الطبيعي. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تقليل درجة الحرارة بشكل فعال عن طريق تنشيط نظام التبريد.
المعلمة
عتبة درجة الحرارة العالية:على سبيل المثال، عند درجة حرارة 50 درجة مئوية، ينبغي اتخاذ تدابير لحماية البطارية عند تجاوز درجة الحرارة هذه.
عتبة درجة الحرارة المنخفضة:مثل 0 درجة مئوية، لمنع انخفاض درجة الحرارة من التأثير على كفاءة التفاعل الكيميائي.
قيمة إنذار فرق درجة الحرارة:تم ضبط الحد الأقصى المسموح به لفرق درجة الحرارة بين البطاريات المتجاورة على 5 درجات مئوية، وسيتم إصدار تحذير في حالة تجاوزه.
3. العمل التعاوني بين BMS وPCS وEMS: تحسين الجدولة
مثال
EMS هي المسؤولة عن إدارة الطاقة الشاملة وقرارات الجدولة، ويمكنها تطوير خطط الشحن والتفريغ المثالية بناءً على أسعار الكهرباء في الوقت الفعلي، والتنبؤات الجوية، وعوامل أخرى.
على سبيل المثال، ترتيب أجهزة الكمبيوتر للشحن خلال فترة سعر الوادي الليلي وإطلاق الطاقة المخزنة خلال فترة ذروة السعر أثناء النهار لكسب فرق السعر. وفي الوقت نفسه، ستقوم EMS بتقييم الحالة الصحية للنظام بأكمله (بما في ذلك SOH) بشكل مستمر وتعديل الاستراتيجيات وفقًا لذلك لإطالة عمر خدمة المعدات.
المعلمة
حلاقة الذروة والوادياستراتيجية الملء:يمكن للمستخدمين تكوين قوالب أسعار الكهرباء الخاصة بهم بناءً على أسعار الكهرباء بالتوقيت المحلي، وتعيين طاقة الشحن والتفريغ لأجهزة الكمبيوتر خلال فترات زمنية مختلفة، وتشكيل قالب استراتيجية ذروة الحلاقة وملء الوادي؛ توفير وظيفة تكوين قوالب السياسة على أساس يومي وأسبوعي.
التحكم في الطلب:يمكن لـ EMS التنبؤ بطلب التحميل المستقبلي وتخطيط إجراءات PCS مسبقًا لضمان عدم تجاوز الحد الأقصى للطلب المحدد في العقد، وبالتالي تجنب التكاليف الإضافية.
منحنى الخطة:بالنسبة لسيناريوهات تطبيق محددة (مثل المستخدمين الصناعيين)، يقوم EMS بإنشاء إرشادات تشغيل يومية أو أسبوعية مفصلة لتوجيه أجهزة الكمبيوتر في تنفيذ المهام وفقًا للجدول الزمني المحدد.
4. آلية الحماية الأمنية لـ BMS و PCS
مثال
ومن أجل زيادة تعزيز أمن النظام، تم إنشاء آلية حماية متعددة الطبقات بين BMS وPCS. على سبيل المثال، عندما يكتشف نظام إدارة المباني (BMS) أي حالة غير طبيعية (مثل الدائرة القصيرة أو الجهد الزائد/الجهد المنخفض)، فسوف يقوم على الفور بإخطار أجهزة الكمبيوتر لإيقاف العملية ذات الصلة وقد يؤدي إلى تشغيل جهاز قطع الاتصال في حالات الطوارئ لقطع مصدر الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، هناك إجراءات وقائية على مستوى الأجهزة مثل الصمامات والمرحلات للتعامل مع عزل الأخطاء في المواقف القصوى.
المعلمة
حماية التيار الزائد:تم ضبطه على 1.5 مرة من التيار المقنن لمنع الضرر الناجم عن التيار الزائد.
حماية الجهد الزائد/الجهد المنخفض:قم بتعيين الحدود العليا والدنيا على التوالي للتأكد من أن البطارية تكون دائمًا ضمن نطاق التشغيل الآمن.
حماية ماس كهربائى:في حالة حدوث ماس كهربائي، قم بقطع الدائرة الكهربائية بسرعة لضمان سلامة الأفراد والممتلكات.
يعد دمج BMS (نظام إدارة البطارية) وPCS (محول تخزين الطاقة) مع الأجهزة الذكية الأخرى إحدى الخطوات الأساسية في بناء نظام تخزين طاقة ذكي وفعال. لا يقتصر هذا التكامل على الاتصالات على مستوى الأجهزة، ولكن الأهم من ذلك أنه يتيح مشاركة المعلومات والعمل التعاوني على مستوى البرامج لتحسين عملية إدارة الطاقة بأكملها.
طرق التكامل الشائعة وخصائصها:
1. التكامل العميق مع EMS (نظام إدارة الطاقة)
تبادل البيانات:BMS مسؤول عن جمع معلمات التشغيل المختلفة للبطارية، مثل الجهد والتيار ودرجة الحرارة وSOC (الشحن المتبقي) وSOH (الحالة الصحية) وما إلى ذلك، ونقل هذه المعلومات إلى EMS. وفي الوقت نفسه، سترسل EMS أيضًا تعليمات إلى BMS بعد اتخاذ القرارات بناءً على عوامل مثل ظروف شبكة الطاقة واحتياجات المستخدم.
صياغة الإستراتيجية:استنادًا إلى البيانات الواردة من BMS، يمكن لـ EMS التنبؤ بدقة أكبر باتجاه تغيرات حالة البطارية، وبالتالي تخطيط خطط الشحن والتفريغ بشكل أفضل. على سبيل المثال، ترتيب الشحن عندما تكون أسعار الكهرباء منخفضة وإطلاق الطاقة المخزنة خلال ساعات الذروة لكسب فرق السعر. بالإضافة إلى ذلك، يعمل EMS على تحسين استراتيجيات جدولة الطاقة طويلة المدى من خلال تحليل البيانات التاريخية لضمان أقصى قدر من الفوائد الاقتصادية للنظام.
2. التكامل بين المنزل الذكي وأنظمة أتمتة البناء
الاتصال ثنائي الاتجاه:تدعم منصات المنزل الذكي الحديثة عادةً بروتوكولات متعددة، مما يسمح لـ BMS/PCS بالاندماج فيها بسهولة. وبهذه الطريقة، يمكن للمستخدمين مراقبة تشغيل نظام تخزين الطاقة عن بعد من خلال تطبيقات الهاتف المحمول أو الأجهزة الطرفية الأخرى، وضبط الإعدادات وفقًا لتفضيلاتهم الشخصية. على سبيل المثال، تحديد الحد الأقصى لانتاج الطاقة خلال فترة زمنية محددة، أو اختيار إعطاء الأولوية لاستخدام الكهرباء المولدة ذاتيًا على مصدر الطاقة الرئيسي.
التحكم في الارتباط:بالإضافة إلى وظائف المراقبة البسيطة، يمكن لأنظمة المنزل الذكي أيضًا تحقيق التحكم في الارتباط مع BMS/PCS. على سبيل المثال، عندما لا يتم اكتشاف أي شخص في المنزل، فإنه يدخل تلقائيًا في وضع توفير الطاقة لتقليل استهلاك الطاقة غير الضروري؛ قبل عودة أفراد الأسرة إلى المنزل، قم بتشغيل الأجهزة عالية الطاقة مثل مكيف الهواء لضمان بيئة معيشية مريحة.
3. الدور في الشبكات الصغيرة
التنسيق متعدد المصادر:في بيئة شبكة صغيرة نموذجية، بالإضافة إلى أجهزة تخزين الطاقة، هناك أيضًا العديد من مصادر الطاقة الموزعة مثل الألواح الشمسية وتوربينات الرياح. في هذه المرحلة، لا يحتاج BMS/PCS إلى النظر في حالة العمل الخاصة به فحسب، بل يحتاج أيضًا إلى التنسيق والتعاون بشكل فعال مع مصادر الطاقة الأخرى للحفاظ بشكل مشترك على توازن العرض والطلب داخل الشبكة الصغيرة. على سبيل المثال، عندما يكون هناك فائض في الكهرباء المولدة بواسطة المصفوفات الكهروضوئية، تختار PCS تخزين الطاقة الزائدة بدلاً من إعادتها مباشرة إلى الشبكة الرئيسية.
القدرة على تشغيل الجزيرة:بالنسبة للشبكات الصغيرة ذات القدرة على تشغيل الجزيرة، يكون دور BMS/PCS بارزًا بشكل خاص. وبمجرد فصلهم عن شبكة الطاقة الخارجية، يجب عليهم تولي مهام توزيع الأحمال بسرعة لضمان عدم تأثر إمدادات الطاقة المستمرة للمرافق المهمة. وهذا يتطلب أن يتمتع BMS/PCS بدرجة عالية من الاستقرار والموثوقية، وأن يكون قادرًا على التبديل من الشبكة المتصلة إلى وضع خارج الشبكة في فترة زمنية قصيرة.
4. دعم المنصات السحابية وتحليل البيانات الضخمة
الحوسبة السحابية:مع تطور تكنولوجيا الحوسبة السحابية، يستخدم المزيد والمزيد من المؤسسات المنصات السحابية لمعالجة البيانات على نطاق واسع والتدريب النموذجي. بالنسبة لأنظمة تخزين الطاقة، يعني هذا تحميل البيانات المجمعة محليًا إلى الخوادم السحابية، واستخدام موارد الحوسبة القوية لاستخراج كميات هائلة من المعلومات وتحليلها، والحصول على توصيات تشغيلية أكثر دقة.
التحسين القائم على الذكاء الاصطناعي:استخدام خوارزميات الذكاء الاصطناعي، وخاصةً mأساليب التعلم الآلي، لتحديد الأنماط المحتملة من كمية كبيرة من السجلات التاريخية وتوفير التوجيه للعمليات المستقبلية. على سبيل المثال، التنبؤ بأحوال الطقس في الأيام القليلة المقبلة وإجراء الاستعدادات المناسبة مسبقًا؛ أو قم بضبط استراتيجية الشحن والتفريغ تلقائيًا بناءً على عادات استخدام المستخدم للكهرباء، مما يحسن تجربة المستخدم مع تقليل التكاليف أيضًا.