Ақылды BMS үй энергетикалық жүйелерімен оңай қосылады ма?

Ақылды BMS коммуникациялық протоколдары мен стандартталған интерфейстер

Сымды протоколдар: сенімді жергілікті интеграция үшін CAN, RS485 және Modbus

Жергілікті ақылды аккумуляторларды басқару жүйелері үшін сенімділігі өте жоғары, жауап беру уақыты қысқа және электрлік кедергілерден қорғалған қосылуларды талап ететін жағдайларда сымдық қосылулар әлі де негіз болып табылады. Мысалы, CAN Bus – бұл өндірістік орталықтар мен бірнеше аккумуляторлық блоктардан тұратын жабдықтарда өте жақсы жұмыс істейді, себебі ол орталықтандырылған басқарушы құрылғының қатысуынсыз да авариялық жағдайларда барлық түйіндердегі ақауларды өте тиімді түрде өңдей алады. RS485 – бұл тағы бір сенімді интерфейс, ол құрылғыларды шамамен 1,2 километрлік кабель бойымен бір-біріне тізбектей қосуға мүмкіндік береді; бұл үлкен аумақтарда орналасқан үй энергиялық сақтау жүйелері үшін өте ыңғайлы. Көптеген күн энергиясын сақтау жүйелері Modbus RTU протоколына сүйенеді, себебі ол қарапайым және өнеркәсіпте кеңінен қабылданған: шамамен үштен екісі қосылған желілі инверторлар осы протоколды негізгі деректерді алмасу мен басқару командаларын беру үшін қолданады. Сондықтан да, қашықтықтан жұмыс істейтін технологиялар барынша кең таралып келсе де, қателіктерді жылдам изоляциялау сияқты қауіпсіздікке байланысты операциялар үшін осы ескі, бірақ сенімді сымдық стандарттардың орнын басқа ештеңе алмастыра алмайды – мұнда жауап беру уақыты 100 миллисекундтан кем болуы маңызды, сонымен қатар жүйе электр желілерінің апатқа ұшыраған кезіндегі электромагниттік кедергілерге төзімді болуы қажет.

Сымсыз және бұлттық қосылу: Қашықтан ақылды BMS бақылауы үшін MQTT, Wi-Fi және Cellular

Автокөлік паркін тиімді қашықтан бақылау мен басқару үшін ресурстарға аз талап қоятын және оңай масштабталатын сымсыз протоколдар қажет. MQTT протоколы «жариялау-жазылу» принципін қолданады, бұл қайтадан жіберілетін деректер көлемін азайтады. Бұл осы күндері адамдардың өте ұнататын бұлттық панельдерге ақпарат ағындарын жіберуге өте қолайлы. Жүйе әртүрлі ауқымды жабдықтарда апаттық жағдайлар туындаған кезде дереу ескертпелер беру, алыстан параметрлерді өзгерту және проблемаларды алдын ала болжау сияқты мүмкіндіктерді қолдайды. Жергілікті деңгейде іс-әрекеттерді орындау үшін Wi-Fi желісі бағдарламалық жасақтаманы сымсыз жаңарту мен терең диагностикалық тексерулерді жүргізу үшін жеткілікті жылдамдық ұсынады. Алайда, интернет байланысы үзілсе не болады? Осы жағдайда 4G немесе LTE сияқты мобильді желілер резервтік нұсқа ретінде қосылады. Олар маңызды ескертпелерді белгіленген уақыт аралығында — мысалы, әдетте 30 секундта бір рет — жіберуді жалғастырады. Енді қиындық туғызатын бөлім — қауіпсіздік пен жылдамдық арасындағы теңестіру. TLS шифрлауын қосу жүйені шамамен 300 миллисекундқа баяулатады, бірақ оны қолданбау командаларға хакерлердің қол жеткізуіне жол ашады. Ақылды компаниялар қазіргі кезде жиі аралас тәсілдерді қолданады: маңызды функциялар сенімділігі үшін қарапайым сымдық қосылуларда қалады, ал сенсорлардан деректерді жинау, талдау жасау және пайдаланушыларға ақпаратты көрсету сияқты аз маңызды операциялар сымсыз тәсілмен орындалады. Бұл жолмен бұлттық қосылу кезінде кейде ақаулар болса да, жұмыстар үзіліссіз жалғасады.

Бірлесіп жұмыс істеу стандарттары: IEEE 1547-2018, SunSpec Modbus және Matter қолдауы

Әртүрлі жүйелерді біріктіру — бұл шынымен-ақ барлығы қабылдаған стандарттарға, яғни бір ғана компанияның талаптарына негізделеді. Мысалы, IEEE 1547-2018 стандарты. Бұл стандарт электр торабын қолдау үшін жабдықтардың орындауы тиіс талаптарды белгілейді: кернеу өзгерістерін өңдеу, жиілік тербелістері кезінде желіге қосылып тұру сияқты. Сонымен қатар, кез келген өнім сертификатталғанға дейін олар UL 1741 SB сынақтарын табысты өткізуі тиіс. Стандарттар туралы айтсақ, SunSpec Alliance өзінің Modbus тіркелімдерінің сәйкестендіру картасы арқылы қызығушылық тудыратын жетістікке жетті. Қазіргі уақытта көптеген аккумулятор өндірушілері заряд күйін, температура көрсеткіштерін және қуат деңгейлерін көрсету үшін осы бағдарламаларға сүйенеді. Осы ортақ тәсіл инженерлердің әртүрлі компоненттердің бір-бірімен қалай әрекеттесетінін анықтауға кететін уақытын әлдеқайда азайтады. Ал болашаққа қарағанда, жаңа Matter стандарты бұл бірлесімділік мүмкіндіктерін үйлерге де әкеледі. Ол ғимараттарды басқару жүйелерінің термостаттар, электрлік көліктерді зарядтау құрылғылары және әртүрлі жүктеме реттегіштер сияқты құрылғылармен қауіпсіз, жергілікті түрде (бұлттық қызметтерге сүйенбей) сертификатталған интерфейстер арқылы деректерді бөлісуіне мүмкіндік береді. Соңғы салалық есептерге сәйкес, осы стандарттарды енгізу интеграция шығындарын шамамен екі есе азайтып, орнату процесін әлдеқайда жылдамдатады. Ескі жабдықтарды жаңартуға ұмтылатындар үшін SunSpec сертификатталған құрылғыларды таңдау мағыналы, себебі бұл протоколдар арасындағы қиыншылықтардан аулақ болуға мүмкіндік береді және қазіргі уақытта орнатылған күн энергиясын пайдаланатын панельдер мен инверторлармен үйлесімді жұмыс істейді.

Ақылды BMS-тің нақты уақытта жұмыс істеу және басқару мүмкіндіктері

Тұрғын үйдегі энергияны басқаруда кешігу, деректердің дәлдігі және тұйықталған контурдағы жауап

Тұрғын үйлерде ақылды аккумуляторларды басқару жүйелерінің қаншалықты жақсы жұмыс істейтіндігі туралы сөз болғанда, шынымен маңызды болатыны — бұл тек қағаздағы сандар емес, сонымен қатар олардың қаншалықты тез реакция беретіндігі. Жалпы кешігу уақыты 500 миллисекундтан кем болатын жүйелер кенеттен болатын электр қосылмай қалуы немесе күн энергиясынан келетін кенеттен болатын кернеу секірістерін көпшілік жағдайда әлдеқайда жақсы өңдейді. Осындай жүйелер әрбір секунд сайын деректерді үлгілеу арқылы жүктемелерді ауыстыру мен сұранысты басқаруды өте дәл орындай алады. Тұйық циклды басқару жүйелері кернеу деңгейлері, токтың өтуі және температураның өзгеруі туралы нақты уақыттағы ақпаратты пайдаланып, зарядтау мен разрядтау режимдерін үнемі реттейді. Бұл жеке элементтерге зиян келтіруді болдырмауға және аккумуляторлардың жалпы өмір сүру ұзақтығын ұзартуға көмектеседі. Мысалы, кернеу айырымын 300 миллисекунд ішінде анықтайтын белсенді теңестіру технологиясын қарастырайық; өткен жылы «Journal of Power Sources» журналында жарияланған зерттеулерге сәйкес, бұл аккумуляторлардың қорына шамамен 23% қосымша өмір сүру ұзақтығын қосады. Осындай өнімділік көрсеткіштері бізге жақсы жүйенің негізгі принциптері туралы көп нәрсе айтады.

• Заряд күйі (SOC) динамикалық жүктеме мен температура шарттарында ±3% дәлдік
• Жылдам асырмалы қызуға қарсы шаралар үшін 2 секундтан кем уақыт ішінде жылулық сенсорларының жауабы
• Шығындық тарифтің пик уақытында бейімделетін разрядтау жылдамдығы — қауіпсіздік шектерін сақтамай

Расталған интеграция мысалы: Tesla Powerwall + SolarEdge (200 мс-тен кем уақыт ішінде ақылды BMS басқаруы)

Tesla Powerwall аккумуляторлары SolarEdge жүйелерімен жұмыс істеген кезде, нақты орнатуларда аккумуляторларды басқару жүйелері арасында өте жақсы ыңғайластыру көрсетеді. Сараптамалық сынақтар көрсеткендей, бұл жүйелер аккумуляторлар мен инверторлар арасында сигналдарды алмасу кезінде шамамен 150 миллисекундтық кешігу сақтайды. Бұл барлық жүйенің шамамен 200 миллисекунд ішінде шешім қабылдауы мүмкіндігін білдіреді. Қуаттың өшірілуі немесе желідегі ақаулар кезінде жүйе электр энергиясын үздіксіз бағыттайды, сондықтан үйлер токпен қоректенуді тоқтатпайды және ауысу процесін ешкім байқамайды. Толық бір жыл жұмыс істегеннен кейін бұл орнатулар ауа райы болжамдарын және өткен энергия тұтынуын талдауға негізделген ақылды функциялар арқылы шамамен 99,98% сенімділікке жетеді. Қызығы — бұл жылдам реакция литий-ионды элементтердің тозуын ескі әдістерге қарағанда шамамен 31% азайтады; оларда зарядтау белгіленген кестеге сәйкес жүргізіледі. Бұл нақты уақытта реакция жасау қабілеті тек қана көркем техникалық сөз болып қалмайтынын, сонымен қатар бұл қабілет аккумуляторлардың қызмет ету мерзімін ұзартып, уақыт өте келе ақша үнемдейтінін дәлелдейді.

Ақылды BMS-ті бар болған үйлерге іс жүзінде интеграциялау қиындықтары

Қайта жабдықтау шектеулері: ескі панельдер, сезімталдық аралықтары және жерлендірумен сәйкестік

Ақылды ғимараттарды басқару жүйелерін 2010 жылдан бұрын салынған үйлерге орнатуға тырысқан кезде бірнеше техникалық кедергілер бір уақытта пайда болады. Көпшілік жағдайда ескі электр тақталарында RS485 немесе CAN сияқты ішкі коммуникациялық порттары болмайды, сондықтан үй иелері тақтаның толығымен ауыстырылуы немесе қосымша шлюз құрылғыларының орнатылуы арасында таңдау жасауға мәжбүр болады; бұл екі нұсқа да құнын көтереді және орнатуды қиындатады. Тағы бір ірі мәселе — датчиктердің жоқтығы. Бұл кезеңнен қалған көптеген үйлерде ток немесе кернеуді бақылау үшін тізбектік сымдар жүргізілмеген, сондықтан ақылды BMS алгоритмдері жүктемелерді дұрыс талдау мен оптимизациялау үшін жеткілікті нақты деректерге ие болмайды. Зерттеулер бұл кемшіліктердің нақты энергия үнемдеу көрсеткішін шамамен 40% төмендетуі мүмкін екенін көрсетеді. Сонымен қатар, жаңа жүйелерді ескілермен интеграциялаған кезде жиі жерлендіру проблемалары туындайды. Дәстүрлі TN-C жерлендіру әдістері мен қазіргі TT немесе IEC стандарттары арасындағы айырмашылықтар нақты қауіпсіздік қаупін туғызады, кейде жерлендіру жүйесін толығымен қайта сымдау қажет болады. Барлық бұл факторлар бірігіп, модернизациялау жобаларын жаңа ғимараттарға орнатуға қарағанда 15–30% қымбатқа тұратынын көрсетеді; өрістегі есептерге сәйкес, жерлендіруді түзету жұмыстары жалпы еңбек уақытының шамамен үштен бір бөлігін құрайды. Мұндай жұмыстарды жоспарлайтын адамдар үшін бастамас бұрын тақтаның мүмкіндіктерін, датчиктердің орналасуын және жерлендірудің конфигурациясын терең зерттеу мағыналы — бұл кейіннен күтпеген күрделіліктерді болдырмауға, қазіргі заманғы нормативтік құжаттарға сай болуға және барлығының жылдар бойы қауіпсіз жұмыс істеуін қамтамасыз етуге көмектеседі.