1. BMS (Sistema de gestión de baterías)
Definición: Es el "cerebro" del sistema de baterías, responsable de la supervisión del estado de las baterías en tiempo real, la gestión de la energía, la comunicación y el diagnóstico, la protección de la seguridad y el control del equilibrado, garantizando un funcionamiento seguro, eficiente y duradero del sistema de baterías.
Nota:
- Un sistema de gestión de edificios consta tanto de hardware como de software.
- El rendimiento del sistema de gestión de edificios determina directamente la seguridad, fiabilidad y eficiencia económica de todo el sistema.
2. SOC (Estado de carga) - En pocas palabras: Capacidad restante.
Definición: El porcentaje de la capacidad restante actual de la batería con respecto a su capacidad nominal, es decir, SOC = (Capacidad restante / Capacidad nominal) x 100%.
Nota:
- El SOC es una base clave para los mecanismos de protección del BMS, las estrategias de carga y descarga, el control de equilibrado y la retroalimentación de estado.
- El valor de SOC es estimado por el BMS a través de un algoritmo, no medido directamente. Por lo tanto, una estrategia de estimación precisa del SOC es primordial para el BMS.
- La fórmula de cálculo del SOC es SOC = Capacidad restante / Capacidad total. A medida que una batería se degrada, su capacidad máxima disminuye. Para reflejar con mayor precisión la carga restante actual de la batería, la capacidad total debe ser la capacidad total real durante su vida útil actual, también conocida como capacidad en tiempo real. Este SOC calculado refleja con mayor exactitud la carga restante de la batería, ayudando a evaluar con mayor precisión la vida útil de la batería y otros aspectos, proporcionando a los usuarios una información energética más fiable.
3. Estado de salud (SOH)
Definición: La relación entre la capacidad real actual de una batería y su capacidad nominal inicial, es decir, SOH = (Capacidad real actual / Capacidad nominal inicial) × 100%.
Notas:
- Se trata de un indicador clave que mide el grado de degradación del rendimiento de la batería en relación con su estado inicial. Refleja principalmente la degradación de los principales indicadores de rendimiento, como la capacidad y la resistencia interna de la batería. Los usuarios pueden evaluar intuitivamente el estado de envejecimiento de la batería, proporcionando una base para las decisiones de mantenimiento y sustitución.
- Al igual que el SOC, el SOH también se estima mediante un algoritmo.
- En la actualidad, la industria suele asumir que un SOH de 70% marca el final de la vida útil de un sistema de almacenamiento de energía.
4. DOD (profundidad de descarga)
Definición: El porcentaje de la capacidad descargada de una batería como porcentaje de su capacidad nominal, es decir, DOD = (Capacidad descargada/Capacidad nominal) x 100%.
Nota:
- Se trata de un indicador clave para medir el grado de descarga de un sistema de baterías, proporcionando una indicación visual de la capacidad de descarga del sistema de almacenamiento de energía.
- Diferentes DOD también pueden afectar al rendimiento de las baterías de litio (en comparación con las baterías de plomo-ácido, el impacto de la DOD en las baterías de litio es mucho menor, pero no puede ignorarse por completo).
5. Tasa de carga/descarga (C-Rate)
Definición: La relación entre la corriente de carga/descarga y la capacidad nominal. Por ejemplo, 0,5C significa cargar/descargar a una corriente de la mitad de la capacidad de la batería.
- La tasa máxima de carga/descarga representa el límite superior de la capacidad de carga/descarga permitida del sistema de almacenamiento de energía. Sin embargo, en la práctica, este valor no siempre se mantiene; la demanda real determina la tasa máxima de carga/descarga.
- La tasa de carga/descarga representa visualmente la capacidad máxima de carga/descarga del sistema de almacenamiento de energía. La capacidad operativa de todo el sistema de almacenamiento de energía sirve como base importante para ajustar la potencia del dispositivo.
- Los sistemas de almacenamiento de energía son en su mayoría de 0,5C, mientras que 1C se utiliza más comúnmente para servicios de modulación de frecuencia y modulación de amplitud.
- La velocidad máxima de carga y descarga de una célula de batería indica su capacidad. El BMS puede redefinir este valor en función de las necesidades reales para determinar la capacidad del sistema de almacenamiento de energía.
6. Recuento de ciclos
El recuento de ciclos es una métrica fundamental para medir la vida útil de un sistema de almacenamiento de energía. Sin embargo, la mayoría de los productos del mercado presentan actualmente ambigüedades en la definición, estimación y datos experimentales del recuento de ciclos. Sólo comprendiendo los fundamentos del recuento de ciclos podremos juzgar la calidad de un sistema de almacenamiento de energía o, más exactamente, determinar si la comercialización de un producto es fraudulenta.
Este artículo analiza las disposiciones pertinentes de "GB/T 36276-2023 Baterías de ión-litio para almacenamiento de energía":
"Ciclos de carga y descarga a potencia nominal" se define como el número garantizado de ciclos en los que la energía de la batería decae hasta el valor nominal en condiciones especificadas cuando se carga y descarga cíclicamente a potencia nominal.
Esta norma nacional especifica los criterios para las pruebas de rendimiento de los ciclos, pero no define claramente el número de ciclos necesarios para la vida útil. Esto deja un amplio margen para que muchos fabricantes de sistemas de almacenamiento de energía tergiversen el recuento de ciclos.
La definición de recuento de ciclos tiene tres elementos clave:
En condiciones especificadas:
- Temperatura ambiente: Generalmente se supone una temperatura de la célula de 25±2°C. En la práctica, es difícil conseguir un control constante de la temperatura, que puede diferir de las condiciones de ensayo.
- Tensión de corte de carga y descarga: Según los datos pertinentes, la tensión de corte de carga y descarga de las células de almacenamiento de energía es de 2,5-3,65V. Esto varía según los módulos de baterías: 2,7-3,65V es la más común, pero también lo son 2,8-3,55V y 2,8V-3,6V.
- Definición de un ciclo: Una carga y descarga completas (capacidad de descarga = capacidad nominal) constituyen un ciclo. Algunas descripciones ambiguas comunes incluyen:
- DOD 90%, recuento de ciclos 10.000: ¿Se define la capacidad de descarga a 90% DOD como la capacidad operativa del sistema de almacenamiento de energía? Si se basa en la capacidad operativa a 90% DOD, ¿se define el recuento de ciclos?
- 10.000 ciclos: Se trata de una condición de prueba completamente ambigua, ya que no especifica la profundidad de descarga ni si la capacidad nominal se utiliza como ciclo acumulativo.
- ¿Se ha comprobado el número de ciclos de la célula, módulo, grupo de baterías o sistema de almacenamiento de energía?
Potencia nominal de carga y descarga cíclicas:
Las diferentes potencias de carga y descarga también pueden afectar al número de ciclos de la batería. Por ejemplo, para el mismo sistema de almacenamiento de energía, los recuentos de ciclos obtenidos con carga y descarga de 0,5C frente a carga y descarga de 0,2C serán definitivamente diferentes.
Valor de atenuación garantizado:
Valores comunes como 70% SOH y 80% SOH, que definen el estado de salud al final de la vida útil de una batería, pueden afectar significativamente al recuento de ciclos.
Mate Solar cree que el recuento de ciclos de los sistemas de almacenamiento de energía rara vez se basa en datos empíricos; las conclusiones suelen extraerse de experimentos teóricos. Algunos fabricantes exageran o confunden las afirmaciones. Los usuarios finales deben estar atentos, comprender plenamente la situación por adelantado y definir claramente los acuerdos de garantía para proteger sus propios intereses.
Arquitectura BMS de tres niveles
7. BMU (Unidad de gestión de la batería): Un nombre común, a falta de un nombre estricto y normalizado.
La BMU suele instalarse en el interior de la batería. Su función principal es recopilar datos de tensión y temperatura de las celdas dentro del pack y aplicar estrategias de equilibrado de la batería.
8. BCMU (Unidad de Gestión del Cluster de Baterías): Un nombre común, a falta de un nombre estricto y normalizado. También conocido como BCU/ESBCM.
Una BCMU suele instalarse dentro de una caja de protección de alta tensión. Su función principal es recopilar información de la BMU de primer nivel, recogiendo datos de tensión, corriente y aislamiento del grupo de baterías y controlando los contactores de protección del grupo de baterías.
9. BSMU (Unidad de gestión de la pila de baterías): La unidad de gestión del sistema de baterías (BSU), comúnmente conocida como unidad de gestión del sistema de baterías (BSU), carece de una norma estricta y unificada. Puede denominarse BSU, ESMU, BAMS o BAU.
Suele instalarse en el armario combinador del grupo de baterías. Su función principal es recoger, almacenar y mostrar la información transmitida por la BCMU de segundo nivel. También proporciona alarmas en tiempo real, control del disyuntor principal, información de contacto y comunicación en tiempo real con el PCS, el EMS y la supervisión in situ.