Quins aspectes cobreix la inspecció de l'emmagatzematge d'energia industrial i comercial?

Oliver Watts

Camp: Inspecció i prova

China

Com a provafrontal, treballo diàriament amb sistemes d'emmagatzematge d'energia industrial i comercial. Sèp de primera mà com és crític el seu funcionament estable per a l'eficiència energètica i la rentabilitat de l'empresa. Mentre la capacitat instal·lada creix ràpidament, les fallades dels equips amenaçen cada cop més el ROI—més del 57% de les plantes d'emmagatzematge d'energia van informar d'interrupcions no planificades el 2023, amb un 80% derivades de defectes d'equips, anomalies del sistema o integració deficient. A continuació, comparteixo observacions pràctiques de proves per als cinc subsistemes principals (bateria, BMS, PCS, gestió tèrmica, EMS) i el marc d'inspecció en tres nivells (comprovacions diàries, manteniment periòdic, diagnòstic profund) per ajudar als meus companys de professió.

1. Pràctiques de Prova dels Subsistemes Nucleals
1.1 Sistema de Bateries: El "Cor" de l'Emmagatzematge d'Energia

Les bateries són l'espinamà de l'energia, que requereixen proves exhaustives en tres dimensions:

(1) Proves de Rendiment Electroquímics

Proves de Capacitat: Seguir GB/T 34131—descarregar a 0,2C fins al voltatge de tall (25±2℃), comparar la capacitat real amb la nominal per avaluar la "resistència".
Proves de Resistència Interna: Utilitzar injecció AC (ona sinusoidal de 1kHz, la més representativa però propensa a interferències), conductància de descàrrega AC o mètodes de descàrrega DC. Recomiendo millorar l'injecció AC amb filtre de Kalman per reduir el soroll i augmentar la precisió.
Monitoratge SOC/SOH: Combinar integració ampere-hora, tensió en circuit obert i espectroscòpia d'impedància electroquímica. La integració ampere-hora modificada (tenint en compte la temperatura i els estats de càrrega-descàrrega) manté els errors de SOC <1%.

(2) Proves de Rendiment de Seguretat

Proves de Fuga Tèrmica: Seguir UL 9540A—provar a nivell de cel·la, mòdul i sistema per caracteritzar el comportament de fuga tèrmica i les propietats de combustió de gasos (crucial per a l'avaluació del risc).
Proves de Sobrecàrrega/Descàrrega Excessiva: Simular condicions extrems segons GB/T 36276 per verificar els llindars de seguretat.
Proves de Protecció contra Curtcircuits: Simular curtcircuits externs per validar les respostes de protecció (necessàries per la seguretat del sistema).

(3) Proves de Condició Física

Inspecció Visual: Comprovar deformacions de la caixa, fugides i etiquetat legible (els detalls petits amaguen grans riscos).
Proves de Connectors: Inspectar per oxidació, corrosió o alliberament; mesurar la resistència de contacte (connexions dolentes causen fallades operatives).
Proves de Protecció Contra Intrusions (IP): Seguir GB/T 4208 per assegurar la fiabilitat en entorns adversos (polssim, humitat, etc.).

1.2 BMS: El "Cervell" de la Gestió de Bateries

El BMS monitoritza i protegeix les bateries—centrat en la comunicació, l'estimació d'estat i la protecció:

(1) Proves de Compatibilitat del Protocol de Comunicació

El BMS ha d'integrar-se amb PCS/EMS mitjançant protocols com Modbus/IEC 61850. Utilitzar analitzadors CAN (per exemple, Vector CANoe) i convertidors de protocol per provar:

Latència: ≤200ms
Taxa d'Èxit: ≥99%
Integritat de Dades: Cap pèrdua/corrupció.

Utilitzo la generació de casos de prova basada en màquines d'estats finits (FSM) per cobrir tots els escenaris de comunicació.

(2) Validació de l'Algoritme SOC/SOH

Assegurar errors de SOC ≤±1% i errors de SOH ≤±5% (GB/T 34131):

Calibració Offline: Comparar les estimacions del BMS amb la capacitat interna/lab - resistència interna
Proves Online: Simular cicles de càrrega-descàrrega del món real.
Els simuladors de bateries i els emulators de la interfície BMS automatisen això per eficiència.

(3) Proves de Balanç de Celles

Balanç Actiu: Simular desajustaments de celles per validar les estratègies del BMS.
Balanç Passiu: Seguir tendències de desajustament a llarg termini.
Utilitzar els resultats per jutjar si el balanç compleix les necessitats del sistema.

(4) Proves de Protecció de Seguretat

Disparar sobrecàrrega, sobredescàrrega i protecció tèrmica:

Exemple: Prova de sobrecàrrega—continuar carregant una bateria plena per verificar que el BMS desconecta el circuit.
Ha de complir els requisits de GB/T 34131.

1.3 PCS: El "Núcleu de Potència" per a la Conversió d'Energia

El PCS converteix CA/CC—provar eficiència, protecció i qualitat de potència:

(1) Proves d'Eficiència

Complir GB/T 34120 (≥95% d'eficiència a la potència nominal):

Comparació Entrada-Sortida: Mesurar la potència a ambdós extrems per calcular l'eficiència.
Perfil de Càrrega: Provar a través de càrregues per traçar corbes d'eficiència.
Utilitzar analitzadors de alta precisió (per exemple, Fluke 438 - II) a 25±2℃ per a precisió.

(2) Proves de Protecció

Validar respostes a sobrecàrrega (110% de càrrega nominal), curtcircuit i sobrevoltatge. Ha de complir GB/T 34120.

(3) Anàlisi Harmònica

Assegurar THD ≤5% (GB/T 14549/GB/T 19939):

Mesura Directa: Utilitzar analitzadors de qualitat de potència (per exemple, Fluke 438 - II) per provar les formes d'ona.
Anàlisi FFT: Calcular les amplituds harmòniques a partir de senyals de corrent.
Provar a través de càrregues i condicions d'operació.

(4) Proves d'Estabilitat de Sortida

Mesurar la estabilitat de tensió, freqüència i factor de potència sota càrregues variables. Utilitzar oscil·loscopis/anàlisis de alta precisió per verificar la conformitat.

1.4 Sistema de Gestió Tèrmica: El "Guardià Refredador"

Mantenir la temperatura òptima de la bateria—provar refredament, control de temperatura i robustesa:

(1) Proves de Rendiment de Refredament

Sistemes Refredats per Aire: Provar l'obstrucció del filtre (caiguda de pressió) i la vida útil del ventilador (anàlisi de vibracions).
Sistemes Refredats per Líquid: Provar la pressió de la tuberia (sensores hidràulics) i el flux de refrigerant (caudalímetres).
Ha de complir GB/T 40090. Exemple: CATL utilitza clustering K-means modificat + desnoisament d'ones per predir el SOH amb <3% d'error.

(2) Proves de Precisió de Control de Temperatura

Uniformitat: Desplegar sensors a través de la bateria, assegurar ΔT màx ≤5℃ (GB/T 40090; els sistemes refredats per líquid apunten a ≤2℃).
Temps de Resposta: Mesurar el temps per estabilitzar la temperatura després de canvis ambientals.

(3) Proves de Robustesa

Realitzar proves IP (GB/T 4208), vibració (GB/T 4857.3) i salnitre (GB/T 2423.17). Crucials per a entorns extrems (per exemple, el projecte Mar Vermell de Huawei utilitza refredament distribuït per condicions de 50℃).

(4) Detecció de Fugides (Només per Refredament per Líquid)

Tracer Fluorescent: Afegir colorant, inspeccionar amb llum UV.
Proves de Pressió: Pressuritzar les línies per comprovar els joints.
Assegurar cap fugida i pressió de refrigerant estable.

1.5 EMS: El "Comandant" de la Gestió d'Energia

Optimitza l'operació i la distribució—provar algoritmes, comunicació i seguretat:

(1) Proves de Precisió d'Algoritmes

Validar la previsió de càrrega, l'optimització de càrrega-descàrrega i l'economia:

Backtesting Històric: Utilitzar dades passades per verificar els models.
Proves en Temps Real: Validar amb operacions en temps real.
Exemple: L'IA de CATL redueix el temps de detecció de falles en 7 dies, augmentant l'eficiència en un 3% i reduint les pèrdues en un 25%.

(2) Proves de Compatibilitat del Protocol de Comunicació

Assegurar suport per IEC 61850/Modbus (IEC 62933 - 5 - 2):

Proves de Conformitat: Verificar la conformitat amb els estàndards.
Proves d'Interoperabilitat: Provar la integració amb BMS/PCS.

(3) Proves de Seguretat de Dades

Validar el xifratge SM4, el control d'accés i la integritat (segons els estàndards criptogràfics nacionals):

Xifratge: Provar l'intercanvi de claus SM4.
Control d'Accés: Verificar l'aplicació de permisos d'usuari.
Integritat: Assegurar cap pèrdua/corrupció de dades durant el trànsit/emmagatzemament.

(4) Proves de Temps de Resposta

Assegurar una resposta del sistema ≤200ms (GB/T 40090) per atendre les demandes de la xarxa. Disparar accions EMS i mesurar la latència.

2. Marc d'Inspecció en Tres Nivells
2.1 Comprovacions Diàries (Detecció Ràpida de Falles)

Realitzades per torn per detectar problemes aviat:

Àmbit: Temperatura/tensió/SOC de la bateria, comunicació BMS, paràmetres PCS, refredament tèrmic, dades EMS.
Eines: Càmeres tèrmiques, multimetres, oscil·loscopis, testers de comunicació.
Focus: Estat del sistema i anomàlies—solucionar problemes immediatament.

2.2 Manteniment Periòdic (Cuidat Preventiu)

Programat per allargar la vida útil:

Àmbit: Resistència interna de la bateria (injecció AC), actualitzacions de firmware del BMS/calibració SOC, eficiència/harmòniques PCS, joints/IP del sistema tèrmic, actualitzacions d'algoritmes EMS/comprovacions de seguretat.
Eines: Voltmetres de resistència dedicats, analitzadors CAN, analitzadors de potència, eines de xifratge.
Cadència: Adaptar a l'equip (per exemple, proves trimestrals de bateries, actualitzacions semestrals del BMS).

2.3 Diagnòstic Profund (Anàlisi de Causa Raonable)

Disparat per problemes recurrents (per exemple, alertes freqüents de fuga tèrmica, falles de comunicació del BMS):

Àmbit: Fuga tèrmica (UL 9540A), diagnòstic de falles del BMS, immersions profuntes de protecció/eficiència PCS, proves de fugides/vibracions del sistema tèrmic, validació d'algoritmes EMS/exàmens de seguretat.
Eines: Càmaras de fuga tèrmica, analitzadors de vibracions, escanejadors de xifratge, injectors de falles.
Objectiu: Identificar les causes raonables per reparacions/upgrades dirigits.

3. Bones Pràctiques: Estandarització, Proves Basades en Dades, Prevenció
3.1 Estandarització

Seguir IEC 62933 - 5 - 2/GB/T 40090 - 2021:

Procés: Definir la preparació (àmbit, eines, entorn), execució (proves + registre de dades) i anàlisi (informes).
Informes: Incloure especificacions de l'equip, condicions de prova, dades, resultats i recomanacions (segons els requisits de GB/T 40090 per a traçabilitat).

3.2 Proves Basades en Dades

Construir una canalització de dades unificada (temperatura de la bateria, tensió, SOC, eficiència PCS, THD, etc.). Utilitzar IA (LSTM, boscos aleatoris) i gemelos digitals:

Exemple: L'IA de CATL prediu errors de SOC <1% i la degradació de SOH amb >95% d'exactitud, emetent alertes de fuga tèrmica amb 7 dies d'anticipació.
Exemple: Huawei utilitza gemelos digitals per simular condicions extrems, identificant falles amb antelació.

3.3 Proves Preventives

Programar comprovacions proactives basades en el comportament de l'equip:Cadència: Balanç de celles trimestral, actualitzacions semestrals del BMS, comprovacions anuals d'harmòniques PCS/sells tèrmiques, actualitzacions trimestrals d'algoritmes EMS.