エネルギー貯蔵システム内のバッテリー管理システム (BMS)、エネルギー貯蔵コンバーター (PCS)、およびエネルギー管理システム (EMS) の間の 3 レベルの連携制御戦略が、システムの効率的かつ安全な動作を確保するための鍵となります。
1. BMSとPCSの連携：充放電管理
例
典型的なエネルギー貯蔵アプリケーションのシナリオでは、複数のリチウム電池で構成されるエネルギー貯蔵ユニットがあり、それぞれが BMU (スレーブ コントロール ユニット) に接続され、BMU (スレーブ コントロール ユニット) が BCU (マスター コントロール ユニット) に接続されているとします。 BAU（メインコントロールユニット）に接続されています。
蓄電システムが系統ディスパッチ命令を受信すると、BAUはシステムの現在のSOC（電池残量）状態に基づいて充電を許可するか放電を許可するかを判断し、PCSに指令を送信します。
PCS がグリッド側で過剰なエネルギー入力を検出すると、充電モードがアクティブになります。逆に、電力需要のピーク時には、PCS は電力網をサポートするために放電モードに切り替わります。
パラメータ
最大充電電力:過充電によるバッテリーの損傷を防ぐため、200kW に設定します。
最大放電電力:ピーク時の高速応答要求に応えるため、300kWに設定しました。
SOC の上限と下限:バッテリー寿命に対する深充電と放電の影響を避けるために、通常は 20% -80% の間に維持されます。
2. BMSとPCSの連携：温度管理
例
温度がリチウム電池の性能に大きな影響を与えることを考慮すると、BMS は個々の電池の電圧、電流などの情報を監視するだけでなく、表面温度も監視する必要があります。
特定のバッテリーモジュールの温度が高すぎることが判明すると、BMS は PCS をトリガーしてその部分の充放電速度を制限し、温度が通常に戻るまで動作を停止することもあります。さらに、冷却システムを作動させることで温度を積極的に下げることができます。
パラメータ
高温閾値:たとえば、50℃の場合、この温度を超える場合にはバッテリーを保護するための措置を講じる必要があります。
低温閾値:低温による化学反応効率への影響を防ぐため、0 ℃など。
温度差警報値：隣接するバッテリー間の最大許容温度差は5℃に設定されており、それを超えると警告が発せられます。
3. BMS、PCS、EMSの連携作業：スケジューリングの最適化
例
EMS は全体的なエネルギー管理とスケジュール決定を担当し、リアルタイムの電力価格、天気予報、その他の要因に基づいて最適な充電および放電計画を作成できます。
例えば、夜間の谷間価格の時間帯に充電するPCSを手配し、昼間のピーク価格の時間帯に蓄えられたエネルギーを解放して価格差を獲得する。同時に、EMS はシステム全体 (SOH を含む) の健全性状態を継続的に評価し、それに応じて戦略を調整して機器の耐用年数を延ばします。
パラメータ
山削りと谷充填戦略:ユーザーは、現地の使用時間の電気料金に基づいて独自の電気料金テンプレートを構成し、さまざまな時間帯での PCS の充電および放電電力を設定し、ピークシェービングおよびバレーフィリング戦略テンプレートを作成できます。ポリシーテンプレートを日次、週次で設定する機能を提供します。
デマンド制御:EMS は将来の負荷需要を予測し、事前に PCS アクションを計画して、契約で指定された最大需要を超えないようにすることで、追加コストを回避できます。
計画曲線:特定のアプリケーション シナリオ (産業ユーザーなど) に対して、EMS は詳細な日次または週次の運用ガイドラインを生成し、確立されたスケジュールに従ってタスクを実行する際に PCS をガイドします。
4. BMSとPCSのセキュリティ保護メカニズム
例
システムのセキュリティをさらに強化するために、BMS と PCS の間に多層保護メカニズムが確立されています。たとえば、BMS が異常な状況 (短絡、過電圧/不足電圧など) を検出すると、直ちに PCS に関連する動作を停止するように通知し、緊急切断装置をトリガーして電源を遮断する場合があります。さらに、極端な状況での障害分離に対処するために、ヒューズやリレーなどのハードウェア レベルの保護手段があります。
パラメータ
過電流保護:過電流による破損を防ぐため、定格電流の1.5倍に設定してください。
過電圧/不足電圧保護:バッテリーが常に安全な動作範囲内に収まるように、上限と下限をそれぞれ設定します。
短絡保護:短絡が発生した場合は、人員と財産の安全を確保するために直ちに回路を遮断してください。
BMS (バッテリー管理システム) および PCS (エネルギー貯蔵コンバータ) と他のインテリジェント デバイスとの統合は、インテリジェントで効率的なエネルギー貯蔵システムを構築するための重要なステップの 1 つです。この統合はハードウェア レベルの接続に限定されませんが、より重要なのは、ソフトウェア レベルでの情報共有と共同作業が可能になり、エネルギー管理プロセス全体を最適化できることです。
一般的な統合方法とその特徴:
1. EMS（エネルギー管理システム）との緊密な統合
データ交換:BMS は、電圧、電流、温度、SOC (充電残量)、SOH (健康状態) など、バッテリーのさまざまな動作パラメータを収集し、この情報を EMS に送信する責任があります。同時に、EMSは電力網の状況やユーザーのニーズなどの要因に基づいて決定を行った後、BMSにも指示を送信します。
戦略策定:BMS からのデータに基づいて、EMS はバッテリー状態の変化の傾向をより正確に予測できるため、充放電計画をより適切に計画できます。たとえば、電気料金が安いときに充電を手配し、ピーク時間帯に蓄えたエネルギーを放出して価格の差を稼ぐなどです。さらに、EMS は履歴データを分析することで長期的なエネルギー スケジューリング戦略を最適化し、システムの経済的メリットを最大限に確保します。
2. スマートホームとビルディングオートメーションシステムの統合
双方向通信:最新のスマート ホーム プラットフォームは通常、複数のプロトコルをサポートしているため、BMS/PCS を簡単に統合できます。このようにして、ユーザーはモバイルアプリやその他の端末デバイスを通じてエネルギー貯蔵システムの動作を遠隔監視し、個人の好みに応じて設定を調整できます。たとえば、特定の期間内の最大電力出力を設定したり、主電源よりも自家発電の使用を優先したりすることができます。
リンケージ制御:スマートホームシステムは簡易な見守り機能に加え、BMS/PCSとの連携制御も実現します。たとえば、家に人がいないことが検出されると、自動的に省エネモードになり、不要な電力消費を削減します。家族が帰宅する前にエアコンなどの高出力機器をオンにし、快適な生活環境を確保しましょう。
3. マイクログリッドにおける役割
マルチソース調整:一般的なマイクログリッド環境には、エネルギー貯蔵デバイスに加えて、ソーラー パネルや風力タービンなどのさまざまな分散型電源も存在します。現時点では、BMS/PCS は自身の稼働状況を考慮するだけでなく、他の電源と効果的に調整および協力して、マイクログリッド内の需給バランスを共同で維持する必要もあります。たとえば、太陽電池アレイによって生成された電力が過剰な場合、PCS は余剰エネルギーをメイングリッドに直接フィードバックするのではなく、貯蔵することを選択します。
島嶼作戦能力：アイランド運用機能を備えたマイクログリッドでは、BMS/PCS の役割が特に顕著です。外部電力網から切り離された後は、重要な施設への継続的な電力供給が影響を受けないようにするために、負荷分散タスクを迅速に引き継ぐ必要があります。このため、BMS/PCS は高い安定性と信頼性を備え、系統接続からオフグリッド モードに短時間で切り替えることができる必要があります。
4. クラウドプラットフォームとビッグデータ分析のサポート
クラウドコンピューティング:クラウド コンピューティング テクノロジーの発展に伴い、大規模なデータ処理やモデル トレーニングにクラウド プラットフォームを使用する企業が増えています。エネルギー貯蔵システムの場合、これは、ローカルで収集されたデータをクラウド サーバーにアップロードし、強力なコンピューティング リソースを利用して大量の情報をマイニングおよび分析し、より洗練された運用上の推奨事項を取得することを意味します。
AI 主導の最適化:人工知能アルゴリズム、特にmの利用大量の履歴記録から潜在的なパターンを特定し、将来の運用のためのガイダンスを提供するための学習手法を使用します。たとえば、今後数日間の気象状況を予測し、それに対応する準備を事前に行うなどです。または、ユーザーの電気使用習慣に基づいて充電および放電戦略を自動的に調整し、コストを削減しながらユーザー エクスペリエンスを向上させます。