Explicación de los componentes de BESS: batería, BMS, PCS, EMS y equilibrio del sistema

 

Para los equipos de adquisiciones, la pregunta más importante no es simplemente si cada componente está presente. Se trata de si las clasificaciones, las interfaces, la autoridad de control, la evidencia de las pruebas y las garantías permanecen consistentes en todo el ámbito operativo. Una debilidad en una interfaz-voltaje de la batería versus rango de PCS, límites de BMS versus comandos de EMS o enfriamiento del gabinete versus temperatura del sitio-puede restringir todo el sistema.

Comience con elguía completa de sistemas de almacenamiento de energía en bateríaspara el marco principal que cubre diseño, aplicaciones, seguridad y adquisiciones.

Si primero necesita la secuencia de operación, leacómo funciona un sistema de almacenamiento de energía con bateríapara ver cómo se coordinan BMS, PCS y EMS durante la carga y descarga.

Arquitectura de componentes BESS de un vistazo

Vea cómo se empaquetan estos componentes para los sitios en elGuía práctica de C&I BESS.

 

1. Celdas, módulos y bastidores de batería

Las células son las unidades electroquímicas más pequeñas. Los fabricantes combinan celdas en módulos, módulos en paquetes o bandejas y esos conjuntos en bastidores o gabinetes. Las conexiones en serie aumentan el voltaje; Las conexiones paralelas aumentan la capacidad de corriente y energía. La disposición mecánica y eléctrica afecta la corriente de falla, la capacidad de servicio, el comportamiento térmico y el riesgo de propagación.

Que especificar

• Química, formato de celda, trazabilidad de proveedores y controles de calidad de fabricación.
• Energía nominal y utilizable en SOC, temperatura, potencia y condiciones de inicio/fin{0}}de-vida útil definidas.
• Ventana de voltaje CC, corriente máxima continua y de corta-duración, curvas de velocidad de carga y reducción de potencia.
• Supuestos de envejecimiento de ciclo y calendario-, límites de rendimiento y estrategia de aumento.
• Aislamiento de módulo/bastidor, fusibles, contactores, autorizaciones de servicio y método de reemplazo.

2. Sistema de gestión de baterías (BMS)

El BMS mide el voltaje, la temperatura y la corriente de las celdas y módulos; estima el estado de carga y el estado de salud; gestiona el equilibrio; calcula los límites de carga y descarga permitidos; controla contactores; registra eventos; y comunica el estado de la batería al PCS y al EMS. Un BMS es un sistema en capas en lugar de una placa de sensores, que a menudo incluye módulos, bastidores y controladores maestros.

Preguntas sobre la interfaz BMS

• ¿Qué dispositivo es la fuente autorizada para SOC, SOH, potencia permitida y estado de falla?
• ¿Con qué frecuencia se actualizan los límites y qué sucede cuando las comunicaciones se retrasan o se pierden?
• ¿Qué alarmas causan reducción de potencia, apagado controlado o aislamiento inmediato?
• ¿Cómo se gestionan los registros de eventos, las versiones de firmware, el acceso remoto y la ciberseguridad?
• ¿Puede el BMS admitir bastidores de-edades mixtas después de aumentarlos o reemplazarlos?

3. Sistema de conversión de energía (PCS)

Las interfaces de equipos fotovoltaicos y de almacenamiento están mapeadas en elguía de almacenamiento solar-plus-.

El PCS es el puente eléctrico bidireccional entre el bus de CC de la batería y el sistema de CA. Durante la carga convierte CA en CC; durante la descarga convierte CC en CA. Dependiendo del diseño, también controla la potencia reactiva, el factor de potencia, los armónicos, la velocidad de rampa, la respuesta de voltaje/frecuencia, el anti-isla y el paso de fallas-.

Comprobaciones de selección de PCS

• Rango de voltaje CC en SOC, temperatura y degradación mínimo/máximo.
• Energía continua y de sobrecarga a temperatura ambiente y altitud del sitio.
• Curva de eficiencia-no solo eficiencia máxima-y consumo en espera.
• Capacidad de potencia-reactiva y si reduce la potencia activa disponible.
• Funciones de código de red-, compatibilidad de transformadores, armónicos y contribución de cortocircuitos-.
• Capacidad de seguimiento-de red versus capacidad de formación-de red para respaldo o uso de microrred.

Para proyectos que intercambian activamente energía con la empresa de servicios públicos, revisealmacenamiento de batería conectado a la red-y confirmar todas las funciones de la red mediante el estudio de interconexión aplicable y las pruebas de campo.

4. Sistema de gestión de energía (EMS) y controlador de planta

Se proporciona un ejemplo de envío de umbral real-en laGuía de afeitado de picos BESS.

El EMS convierte los objetivos comerciales o de red en comandos de despacho. Puede monitorear la carga y la generación, pronosticar picos, administrar la reserva de SOC, responder a tarifas o señales del mercado, coordinar generadores y fotovoltaica y enviar puntos de ajuste al PCS. En proyectos más grandes, un controlador de planta puede manejar requisitos de punto-de-conexión rápidos mientras que el EMS realiza una optimización más lenta.

Requisitos de adquisición de EMS

• Modos de funcionamiento, reglas de prioridad y resolución de conflictos para casos de uso apilados.
• Fuentes de medición, entradas de previsión y tiempo de respuesta de control.
• Protocolos, disponibilidad de API, historiador, sincronización horaria y propiedad de datos.
• Operación local durante la pérdida de la nube o WAN y estados de respaldo seguros definidos.
• Roles de usuario, autenticación, registros de auditoría, parches y obligaciones de soporte-remoto.

5. Gestión térmica

La gestión térmica mantiene las celdas y los componentes electrónicos de potencia dentro de las temperaturas especificadas y limita la variación de temperatura. Los sistemas refrigerados por aire-pueden ofrecer un servicio más sencillo, mientras que la refrigeración líquida puede soportar un control de temperatura más estricto y una mayor densidad de embalaje. La selección debe considerar el diseño ambiental, la humedad, el polvo, la corrosión, la redundancia, la energía auxiliar, el ruido, la detección de fugas y la capacidad de mantenimiento-no solo el método de enfriamiento.

Para climas exigentes o diseños de alta-densidad, evalúe unaArmario de baterías industriales-refrigerado por líquidomientras se comprueba la redundancia del circuito-de refrigeración, la carga parásita y la capacidad del servicio.

6. Protección eléctrica y distribución DC/AC

Para el dimensionamiento de conductores y los insumos de adquisición, continúe con elGuía de selección de cables BESSque cubre voltaje, corriente, caída de voltaje, resistencia a fallas y condiciones de instalación.

Los equipos de protección detectan y aíslan fallas. La arquitectura puede incluir fusibles de celda/bastidor, contactores, desconexiones de CC, monitoreo de aislamiento, protección contra sobretensiones, disyuntores de CA, relés de protección, sistemas de puesta a tierra y circuitos-de parada de emergencia. Los estudios de coordinación deben considerar el comportamiento de fallas de la batería y del PCS, la contribución del transformador y la red del sitio.

• Defina límites de aislamiento para módulo, bastidor, PCS, transformador y punto de conexión.
• Coordine los umbrales de disparo y el tiempo para aislar la sección con falla práctica más pequeña.
• Evalúe los requisitos de choque,-arco eléctrico, energía-almacenada y bloqueo/etiquetado.
• Confirme las clasificaciones de tensión, corriente, temperatura y cortocircuito{0} del cable de CC y de la barra colectora.

7. Sistemas contra incendios, gas y emergencia.

La cadena completa de evidencia de seguridad está cubierta en elGuía de seguridad BESS.

La arquitectura de seguridad puede incluir análisis de celdas, detección de humo/calor/apagado-gas, ventilación, alivio de presión, separación, extinción de incendios u otra mitigación, energía de emergencia e interfaces de respuesta. Los requisitos dependen de la química, el recinto, la capacidad energética, la evidencia de prueba, los códigos aplicables y la autoridad competente. Un dispositivo o certificado de supresión no es un caso de seguridad completo.

8. Transformador, aparamenta y interfaz de red.

El transformador adapta el voltaje del PCS a la instalación o red de servicios públicos. Los interruptores, los relés de protección y los medidores de ingresos u operativos establecen el límite de conexión. Las verificaciones de diseño incluyen relación de voltaje, grupo de vectores, impedancia, pérdidas, armónicos, conexión a tierra, servicio de cortocircuito-, coordinación de protección, suministro auxiliar y requisitos de servicios públicos.

Para sitios industriales a escala de megavatios-, unESS industrial de media-tensiónpuede simplificar la interfaz de la red, sujeto a una revisión detallada de la protección y los servicios públicos.

9. SCADA, comunicaciones y ciberseguridad

SCADA proporciona visibilidad, alarmas, tendencias y comandos de supervisión. Las comunicaciones conectan el BMS, PCS, EMS, medidores, relés y servicios externos o agregadores. Los equipos de proyecto deben definir versiones de protocolo, mapeo de señales, tasas de actualización, sincronización horaria, segmentación de red, acceso remoto, propiedad de credenciales, registro y responsabilidades del ciclo de vida del software.

10. Sistemas auxiliares y cerramiento.

Los auxiliares incluyen bombas o ventiladores HVAC, calentadores, controles de energía, iluminación, detección, ventilación, equipos de comunicación y, a veces, energía de respaldo. Su consumo reduce la energía neta entregada y debe medirse o modelarse. El gabinete debe cumplir con las tolerancias ambientales, de corrosión, drenaje, condensación, ruido, transporte, elevación, acceso, salida y mantenimiento.

Cómo verificar la compatibilidad de los componentes

Después de comprobar las interfaces, utilice elGuía de tallas BESSpara alinear la energía de la batería, los límites actuales, la potencia del PCS y el rendimiento al final-de-vida útil.

Lista de verificación de adquisición de componentes BESS

• Defina los límites completos del sistema y el proveedor designado para cada subsistema.
• Solicite hojas de datos controladas, certificados e informes de pruebas completos vinculados a modelos exactos.
• Requiere una matriz de interfaz batería-PCS-EMS y versiones de firmware aprobadas.
• Especificar potencia, energía utilizable, eficiencia y auxiliares en un límite de medición común.
• Alinear las garantías de los componentes y sistemas con el ciclo de trabajo y las soluciones del proyecto.
• Incluya FAT, aceptación del sitio, capacidad, modo-de funcionamiento y pruebas-de respuesta a fallos.
• Confirme los repuestos, la compatibilidad de los reemplazos, el soporte de software y la respuesta del servicio.
• Aumento de planes, manipulación-de equipos dañados y responsabilidades-de fin-de vida útil.

Preguntas frecuentes

Conclusión

El rendimiento de BESS está determinado tanto por las interfaces entre los componentes como por los propios componentes. Un proyecto sólido alinea la envolvente operativa de la batería, los límites de BMS, las capacidades de PCS, los objetivos de EMS, el diseño térmico, la protección, la evidencia de seguridad y la interfaz de red bajo una especificación comprobable y un modelo de responsabilidad del ciclo de vida.