1. BMS (Battery Management System)
Визначення: Це "мозок" акумуляторної системи, який відповідає за моніторинг стану батареї в режимі реального часу, управління енергоспоживанням, зв'язок і діагностику, захист і контроль балансування, забезпечуючи безпечну, ефективну і довговічну роботу акумуляторної системи.
Зауважте:
- СУБД складається з апаратного та програмного забезпечення.
- Продуктивність BMS безпосередньо визначає безпеку, надійність та економічну ефективність всієї системи.
2. SOC (State of Charge) - простіше кажучи: залишкова потужність
Визначення: Відсоток поточної залишкової ємності батареї до її номінальної ємності, тобто SOC = (Залишкова ємність / Номінальна ємність) x 100%.
Зауважте:
- SOC є ключовою основою для механізмів захисту BMS, стратегій заряду та розряду, контролю балансування та зворотного зв'язку щодо стану.
- Значення SOC оцінюється СУБ за допомогою алгоритму, а не вимірюється безпосередньо. Тому точна стратегія оцінки SOC має першорядне значення для СУІБ.
- Формула розрахунку SOC виглядає наступним чином: SOC = Залишкова ємність / Загальна ємність. У міру деградації акумулятора його максимальна ємність зменшується. Щоб точніше відобразити поточний залишковий заряд акумулятора, загальна ємність повинна дорівнювати фактичній загальній ємності протягом поточного терміну служби, також відомій як ємність в реальному часі. Розрахована SOC точніше відображає залишковий заряд акумулятора, допомагаючи точніше оцінити термін служби акумулятора та інші аспекти, надаючи користувачам більш надійну інформацію про потужність.
3. Стан здоров'я (SOH)
Визначення: Відношення поточної фактичної ємності батареї до її початкової номінальної ємності, тобто SOH = (Поточна фактична ємність / Початкова номінальна ємність) × 100%.
Нотатки:
- Це ключовий показник, який вимірює ступінь погіршення продуктивності акумулятора порівняно з початковим станом. Він насамперед відображає погіршення основних експлуатаційних показників, таких як ємність і внутрішній опір акумулятора. Користувачі можуть інтуїтивно оцінити стан старіння акумулятора, що є основою для прийняття рішень щодо його обслуговування та заміни.
- Як і SOC, SOH також оцінюється за допомогою алгоритму.
- Наразі в галузі прийнято вважати, що SOH 70% означає кінець терміну служби системи зберігання енергії.
4. DOD (Глибина розряду)
Визначення: Відсоток розрядженої ємності батареї у відсотках від її номінальної ємності, тобто DOD = (розряджена ємність/номінальна ємність) x 100%.
Зауважте:
- Це ключовий показник для вимірювання ступеня розряду акумуляторної батареї, який дає візуальне уявлення про ємність системи зберігання енергії.
- Різні DOD також можуть впливати на продуктивність літієвих батарей (порівняно зі свинцево-кислотними батареями, вплив DOD на літієві батареї набагато менший, але його не можна повністю ігнорувати).
5. Швидкість заряду/розряду (C-Rate)
Визначення: Відношення струму заряду/розряду до номінальної ємності. Наприклад, 0,5C означає заряджання/розряджання струмом, що дорівнює половині ємності акумулятора.
- Максимальна швидкість заряду/розряду - це верхня межа допустимої ємності системи зберігання енергії. Однак на практиці це значення не завжди дотримується; фактичний попит визначає максимальну швидкість заряду/розряду.
- Швидкість заряду/розряду візуально відображає максимальну ємність системи зберігання енергії. Робоча ємність всієї системи зберігання енергії слугує важливою основою для підбору потужності пристрою.
- Системи зберігання енергії здебільшого є 0,5C, тоді як 1C частіше використовується для послуг частотної модуляції та амплітудної модуляції.
- Максимальна швидкість заряду та розряду елемента живлення вказує на його ємність. BMS може перевизначити це значення, виходячи з фактичних потреб, щоб визначити ємність системи зберігання енергії.
6. Кількість циклів
Кількість циклів є основним показником для вимірювання терміну служби системи зберігання енергії. Однак більшість продуктів на ринку наразі мають неоднозначні визначення, оцінки та експериментальні дані щодо кількості циклів. Лише розуміючи основи підрахунку кількості циклів, ми можемо судити про якість системи зберігання енергії або, точніше, визначити, чи не є маркетинг продукту шахрайським.
У цій статті проаналізовано відповідні положення стандарту "GB/T 36276-2023 Літій-іонні акумулятори для зберігання енергії":
"Цикли заряду і розряду при номінальній потужності" визначаються як гарантована кількість циклів, при яких енергія акумулятора знижується до номінального значення за певних умов при циклічному заряді і розряді при номінальній потужності.
Цей національний стандарт визначає критерії для тестування продуктивності циклів, але не дає чіткого визначення кількості циклів, необхідних для терміну служби. Це залишає широкі можливості для багатьох виробників систем зберігання енергії спотворювати кількість циклів.
Визначення кількості циклів має три ключові елементи:
За певних умов:
- Температура навколишнього середовища: Зазвичай це означає, що температура комірки становить 25±2°C. На практиці важко досягти постійного контролю температури, і вона може відрізнятися від умов тестування.
- Напруга відсічення заряду і розряду: Згідно з відповідними даними, напруга відсічення заряду і розряду для елементів зберігання енергії становить 2,5-3,65 В. Це варіюється між модулями акумулятора: 2,7-3,65 В є найбільш поширеним, але також зустрічаються 2,8-3,55 В і 2,8-3,6 В.
- Визначення циклу: Повний заряд і розряд (ємність розряду = номінальній ємності) становить один цикл. Деякі поширені неоднозначні описи включають
- DOD 90%, кількість циклів 10 000: Чи визначається розрядна ємність на DOD 90% як робоча ємність системи зберігання енергії? Якщо вона базується на робочій потужності DOD 90%, чи визначена кількість циклів?
- 10 000 циклів: Це абсолютно невизначена умова випробування, в якій не вказано глибину розряду або те, чи використовується номінальна ємність як кумулятивний цикл.
- Чи перевірено кількість циклів для елемента, модуля, кластера батарей або системи зберігання енергії?
Номінальна потужність циклічного заряду та розряду:
Різні потужності заряду і розряду також можуть впливати на кількість циклів роботи акумулятора. Наприклад, для однієї і тієї ж системи зберігання енергії кількість циклів, отриманих при заряді і розряді 0,5°C і 0,2°C, буде відрізнятися.
Гарантоване значення загасання:
Загальні значення, такі як 70% SOH і 80% SOH, які визначають стан батареї в кінці терміну служби, можуть суттєво вплинути на кількість циклів.
Mate Solar вважає, що кількість циклів систем зберігання енергії рідко ґрунтується на емпіричних даних; висновки часто робляться на основі теоретичних експериментів. Деякі виробники перебільшують або плутають заяви. Кінцеві користувачі повинні бути пильними, повністю розуміти ситуацію наперед і чітко визначати гарантійні зобов'язання, щоб захистити власні інтереси.
Трирівнева архітектура BMS
7. BMU (Battery Management Unit): Загальне ім'я, що не має суворої, стандартизованої назви.
BMU зазвичай встановлюється всередині акумуляторної батареї. Його основна функція - збирати дані про напругу і температуру елементів у блоці та реалізовувати стратегії балансування батареї.
8. BCMU (Battery Cluster Management Unit): Загальна назва, що не має суворої, стандартизованої назви. Також відома як BCU/ESBCM.
BCMU часто встановлюється всередині високовольтної захисної коробки. Його основна функція - збирати інформацію від BMU першого рівня, збираючи дані про напругу, струм та ізоляцію акумуляторних батарей, а також керувати захисними контакторами акумуляторної батареї.
9. BSMU (Battery Stack Management Unit): Блок управління акумуляторною системою (BSU), широко відомий як блок управління акумуляторною системою (BSU), не має строгого, уніфікованого стандарту. Він може називатися BSU, ESMU, BAMS або BAU.
Він часто встановлюється в шафі комбінатора батарейних кластерів. Його основна функція - збирати, зберігати та відображати інформацію, що передається BCMU другого рівня. Він також забезпечує сигналізацію в реальному часі, керування головним вимикачем, зворотний зв'язок з контактами і зв'язок в реальному часі з PCS, EMS і моніторингом на місці.