BMS, PCS và EMS giao tiếp như thế nào trong một BESS thương mại? Giao diện, Giao thức và Trách nhiệm tích hợp

Ba thiết bị có thể hỗ trợ cùng một giao thức và vẫn không thể giao tiếp

Trong một BESS thương mại, BMS báo cáo trạng thái pin và giới hạn hoạt động, PCS chuyển đổi năng lượng và thực hiện các lệnh sạc/xả, và EMS quyết định khi nào năng lượng đó nên di chuyển theo mục tiêu của địa điểm. Giao tiếp thường sử dụng các giao diện dựa trên CAN, RS485, Modbus RTU/TCP hoặc Ethernet. Nhưng việc chia sẻ tên giao thức không chứng minh được tính tương thích - các thiết bị cũng phải đồng ý về bản đồ dữ liệu, tỷ lệ, địa chỉ, thời gian, quyền kiểm soát, logic báo động và hành vi an toàn khi xảy ra sự cố.

Kiến trúc BESS của DOE minh họa những điều này như các lớp điều khiển khác nhau: BMS ngồi gần các mô-đun pin, PCS kiểm soát chuyển đổi năng lượng, trong khi EMS hoạt động ở cấp độ kiểm soát địa điểm.

Cấu trúc đó dễ hiểu hơn nếu chúng ta theo dõi một lệnh.

EMS nói 100 kW. PCS không thể đơn giản tuân theo.

Hãy tưởng tượng nhu cầu nhà máy tiếp cận giới hạn tối đa của nó.

EMS tính toán:

Xả BESS cần thiết = 100 kW

Nó gửi một yêu cầu năng lượng đến PCS.

Nhưng trước khi cung cấp 100 kW, chuỗi điều khiển có một ý kiến khác.

BMS có thể hiện đang báo cáo:

SoC: 24%

Xả tối đa cho phép: 62 kW

có thể là do SoC, điện áp tế bào, nhiệt độ, dòng điện, hoặc một ràng buộc khác của pin.

Kết quả đúng không phải là:

Lệnh EMS = 100 kW → Đầu ra PCS = 100 kW

PCS phải hoạt động trong giới hạn cho phép của pin.

Về mặt khái niệm:

BMS → “Những gì pin được phép làm”

EMS → “Những gì địa điểm muốn pin làm”

PCS → “Những gì chuyển đổi năng lượng thực sự có thể được thực hiện”

Sự phân tách đó là cơ bản cho việc kiểm soát BESS an toàn.

CAN và Modbus là ngôn ngữ, không phải thỏa thuận

Đây là nơi mà các thông số kỹ thuật mua sắm thường trở nên quá lạc quan.

Nhà cung cấp A nói:

Giao tiếp BMS: CAN.

Nhà cung cấp B nói:

PCS hỗ trợ CAN.

Người mua viết:

Tương thích.

Chưa.

CAN mô tả một cơ chế giao tiếp. Các thiết bị vẫn cần định nghĩa thông điệp tương thích.

Vấn đề tương tự cũng xuất hiện với Modbus.

Hai thiết bị có thể đều hỗ trợ Modbus RTU nhưng không đồng ý về:

địa chỉ thanh ghi

kiểu dữ liệu

thứ tự byte

tỷ lệ

quyền đọc/ghi

ID thiết bị

tốc độ cập nhật

mã báo động

Giá trị thanh ghi của500là vô nghĩa cho đến khi mọi người đồng ý nó có nghĩa là:

500 A

50.0 A

hoặc một cái gì đó hoàn toàn khác.

Đó là lý do tại sao tôi yêu cầu giao thức giao tiếp thực tế hoặc sơ đồ thanh ghi trước khi đưa vào vận hành.

DawniceSản phẩmCho thấy lý do giao diện phụ thuộc vào ranh giới hệ thống

Không phải mọi sản phẩm pin thương mại đều cung cấp cùng một giao diện.

Dawnice'sBS09-225-D 225.07 kWh hệ thống phía DC, ví dụ, công bốCAN/RS485giao diện và xác định CAN là phương thức giao tiếp BMS.

Hệ thống tích hợp của nóBS07-265-ES-X 125 kW/265.3 kWhthay vào đó công bốModbus TCP/RTUvà khả năng sẵn sàng EMS/cloud.

Và thông số kỹ thuật container 1 MW/2.089 MWh của Dawnice liệt kê giao tiếp EMS thông quaRS485 và TCP/IP.

Những khác biệt đó có lý.

Một pin phía DC cần một giao diện với PCS bên ngoài.

Một hệ thống tất cả trong một đã chứa nhiều mối quan hệ giữa pin và PCS bên trong.

Một nhà máy dạng container sau đó cần giao tiếp cấp cao hơn với EMS, giám sát, đồng hồ đo, và có thể là SCADA tại chỗ.

Kiến trúc giao tiếp theoranh giới hệ thống.

Cái đồng hồ cũng là một phần của cuộc trò chuyện

Cắt đỉnh cung cấp cho chúng ta một ví dụ tốt.

Đồng hồ tại chỗ báo cáo:

Nhập lưới = 680 kW

Mục tiêu EMS là:

600 kW

EMS tính toán khoảng:

80 kW xả cần thiết

và gửi lệnh.

PCS thực hiện nó.

Đồng hồ sau đó báo cáo tình trạng lưới mới, cho phép EMS điều chỉnh lại.

Vì vậy, vòng lặp thực sự gần hơn với:

Đồng hồ tại chỗ → EMS → PCS ↔ BMS → PCS → Đồng hồ tại chỗ

Đây là lý do tại sao một CT đảo ngược hoặc tỷ lệ đồng hồ không chính xác có thể khiến một pin hoàn toàn khỏe mạnh hoạt động không đúng.

EMS đang đưa ra quyết định hợp lý từ thông tin sai lệch.

Kiến trúc giao tiếp BESS của DOE cũng tương tự bao gồm đồng hồ, EMS, PCS, BMS, điều khiển môi trường, HMI, hệ thống phòng cháy, và hạ tầng mạng thay vì coi giao tiếp pin như một cáp CAN.

Sự cố giao tiếp cần một trạng thái an toàn được xác định

Bây giờ hãy rút phích cắm mạng EMS.

Điều gì sẽ xảy ra?

Câu trả lời đó thuộc về thông số thiết kế.

Tùy thuộc vào ứng dụng và kiến trúc đã được phê duyệt, hệ thống có thể:

tiếp tục lệnh hợp lệ cuối cùng trong một khoảng thời gian xác định

quay lại điều khiển PCS cục bộ

giảm công suất

dừng sạc/xả

nâng cao cảnh báo

hoặc vào một trạng thái an toàn đã được định nghĩa khác.

Câu hỏi tương tự cũng áp dụng khi:

giao tiếp BMS–PCS thất bại

dữ liệu đồng hồ biến mất

kết nối đám mây bị mất

SCADA trở nên không khả dụng

Những thất bại này không tương đương nhau.

Một sự cố đám mây không nhất thiết phải có hậu quả giống như việc mất các giới hạn BMS cần thiết cho hoạt động an toàn của pin.

Ma trận mất kết nối do đó nên xác định:

mất liên kết → thời gian chờ → hành động dự phòng → cảnh báo → điều kiện phục hồi

trước SAT.

Ma trận trách nhiệm quan trọng hơn danh sách giao thức

Tôi sẽ đưa bảng này vào thỏa thuận kỹ thuật:

Cột cuối cùng ngăn chặn một cuộc trò chuyện lắp đặt thường gặp một cách bất ngờ:

Nhà cung cấp pin:

“CAN của chúng tôi hoạt động.”

Nhà cung cấp PCS:

“CAN của chúng tôi hoạt động.”

Nhà tích hợp:

“Vậy tại sao chúng không giao tiếp?”

Thư viện hỗ trợ kỹ thuật của Dawnice chứa các quy trình giao tiếp chuyên dụng cho các kết hợp nhưPCS Solis 50 kW với bộ lưu trữ Dawnice 100/143 kWhvàPCS Megarevo 500 kW với bộ lưu trữ C&I 860 kWh của Dawnice, điều này minh họa rằng việc ghép nối thiết bị thực tế yêu cầu cấu hình và công việc tích hợp vượt xa việc liệt kê một giao thức trên bảng dữ liệu.

Những gì tôi sẽ kiểm tra trước khi gọi giao diện hoàn chỉnh

Tôi không coi giao tiếp là đã được lắp đặt vì mọi thiết bị đều hiển thị biểu tượng màu xanh.

Trong FAT/SAT, tôi muốn chứng minh:

Giá trị SoC và nhiệt độ được tỷ lệ hóa chính xác

các giới hạn sạc/xả BMS đến PCS

các lệnh công suất EMS được thực hiện chính xác

hướng và tỷ lệ của đồng hồ đo là chính xác

các cảnh báo được truyền đến HMI/SCADA mong muốn

thời gian được đồng bộ

hành vi mất kết nối phù hợp với thông số kỹ thuật

hệ thống phục hồi đúng cách sau khi kết nối trở lại

Đối với dự án Ruibit/Dawnice, trách nhiệm đó nên được cố định trước khi vận chuyển khi có sự tham gia của PCS, EMS, đồng hồ đo hoặc hệ thống SCADA bên ngoài. Dawnice cho biết C&I của họSản phẩmhỗ trợ các giao diện tiêu chuẩn bao gồm CAN, RS232 và RS485 và cung cấp dịch vụ tích hợp hệ thống và đưa vào hoạt động cho các dự án C&I lớn hơn.

Danh sách giao thức cho tôi biết những cuộc trò chuyện nào có thể xảy ra.

Một BESS đã được đưa vào hoạt động chứng minh rằng các thiết bị hiểu cùng một dữ liệu, tôn trọng cùng một thứ bậc điều khiển, an toàn khi cuộc trò chuyện dừng lại và không để lại sự mơ hồ về ai chịu trách nhiệm làm cho các giao diện hoạt động.

Câu hỏi thường gặp

1. BMS, PCS và EMS giao tiếp như thế nào trong một BESS thương mại?

Hệ thốngBMS cung cấp trạng thái pin, SoC, cảnh báo và giới hạn hoạt động,EMS xác định công suất sạc hoặc xả cần thiết, vàPCS thực hiện các lệnh chuyển đổi năng lượng trong khi tôn trọng giới hạn của pin và hệ thống.

2. Các giao thức giao tiếp nào thường được sử dụng trong BESS thương mại?

Các giao diện chung bao gồmCAN, RS485, Modbus RTU/TCP và giao tiếp dựa trên Ethernet. Hỗ trợ cùng một giao thức không tự động đảm bảo tính tương thích giữa các thiết bị.

3. Tại sao hai thiết bị BESS có thể hỗ trợ CAN hoặc Modbus nhưng vẫn không thể giao tiếp?

Chúng có thể sử dụng cácđịnh nghĩa thông điệp, địa chỉ thanh ghi, tỷ lệ, thứ tự byte, ID thiết bị, tỷ lệ cập nhật, mã cảnh báo hoặc logic điều khiển khác nhau. Do đó, bản đồ giao thức/thanh ghi thực tế phải được xác minh.

4. Điều gì sẽ xảy ra nếu mất giao tiếp giữa BMS, PCS hoặc EMS?

Hệ thống nên vào một trạng thái đã được định nghĩa trước dựa trên giao diện bị lỗi. Thông số kỹ thuật nên xác địnhthời gian chờ, hành động dự phòng, hành vi cảnh báo và điều kiện phục hồicho mỗi sự cố giao tiếp.

5. Ai chịu trách nhiệm về tích hợp BMS–PCS–EMS?

Trách nhiệm nên được chỉ định rõ ràng trong tài liệu dự án. Người mua nên xác định ai sở hữu mỗi giao diện giữapin, PCS, EMS, đồng hồ đo, SCADA, nền tảng từ xa và mạng địa điểmtrước FAT và đưa vào hoạt động.