Jaké aspekty zahrnuje kontrola průmyslového a obchodního úložiště energie?

Jako přední tester pracuji každodenně s průmyslovými a komerčními systémy pro ukládání energie. Z první ruky vím, jak je pro energetickou efektivitu a ziskovost podniku klíčové, aby tyto systémy fungovaly stabilně. I když se instalovaná kapacita rychle zvyšuje, selhání zařízení čím dál víc ohrožují návratnost investic – v roce 2023 o neplánovaných výpadcích hlásilo přes 57 % zařízení pro ukládání energie, z toho 80 % bylo způsobeno vadami zařízení, anomáliemi systému nebo špatnou integrací. Níže sdílím praktické poznatky týkající se testování pěti základních subsystémů (baterie, BMS, PCS, tepelné řízení, EMS) a tříúrovňového rámce pro inspekci (každodenní kontroly, pravidelná údržba, hluboká diagnostika), které mohou pomoci dalším praktikantům.

1. Praxe testování základních subsystémů
1.1 Bateriový systém: "Srdce" systému pro ukládání energie

Baterie jsou základem pro ukládání energie a vyžadují komplexní testování v třech dimenzích:

(1) Testování elektrochemických vlastností

• Test kapacity: Postupujte podle GB/T 34131 – vypalujte na 0,2C do odpojovacího napětí (25±2℃), porovnejte skutečnou a nominální kapacitu pro hodnocení "vytrvalosti".

• Test vnitřního odporu: Použijte inverzi AC (sinusová vlna 1kHz, nejpřesnější, ale citlivá na rušení), vedení AC vypalování nebo metody DC vypalování. Doporučuji vylepšit inverzi AC pomocí Kalmanova filtru pro snížení rušení a zlepšení přesnosti.

• Monitorování SOC/SOH: Kombinujte integrování amper-hodin, otevřené okruhové napětí a spektroskopii elektrochemické impedance. Modifikované integrování amper-hodin (zahrnující teplotu a stavy nabíjení-vypalování) udržuje chyby SOC <1%.

(2) Testování bezpečnostních vlastností

• Test termálního útěku: Postupujte podle UL 9540A – testujte na úrovni článku, modulu a systému pro charakterizaci chování termálního útěku a vlastností hoření plynu (kritické pro hodnocení rizik).

• Test přetížení/převypalování: Simulujte extrémní podmínky podle GB/T 36276 pro ověření bezpečnostních hranic.

• Test ochrany proti krátkému spojení: Přímo simulujte externí krátké spojení pro ověření ochranných reakcí (nezbytné pro bezpečnost systému).

(3) Testování fyzického stavu

• Vizuální kontrola: Zkontrolujte deformace obalu, úniky a čitelnost označení (malé detaily skrývají velká rizika).

• Test konektorů: Zkontrolujte oxidaci, korozí nebo volnost; změřte kontaktový odpor (špatné spojení způsobují provozní selhání).

• Test ochrany před proniknutím (IP): Postupujte podle GB/T 4208 pro zajištění spolehlivosti ve tvrdých podmínkách (prach, vlhkost atd.).

1.2 BMS: "Mozek" správy baterií

BMS monitoruje a chrání baterie – zaměřte se na komunikaci, odhad stavu a ochranu:

(1) Testování kompatibility komunikačních protokolů

BMS musí být integrováno s PCS/EMS prostřednictvím protokolů jako je Modbus/IEC 61850. Použijte analyzátor CAN (např. Vector CANoe) a konvertory protokolů pro testování:

• Latence: ≤200ms

• Úspěšnost: ≥99%

• Integrita dat: žádné ztráty/korupce.

Používám generování testovacích případů založených na konečném stavu (FSM) pro pokrytí všech komunikačních scénářů.

(2) Ověření algoritmu SOC/SOH

Zajistěte, aby chyby SOC ≤±1% a chyby SOH ≤±5% (GB/T 34131):

• Offline kalibrace: Porovnejte odhady BMS s laboratorně změřenou kapacitou/vnitřním odporem

• Online testování: Simulujte reálné cykly nabíjení-vypalování.

• Simulátory baterií a emulátory rozhraní BMS automatisují tento proces pro efektivitu.

(3) Testování vyrovnávání článků

• Aktivní vyrovnávání: Simulujte neshody mezi články pro ověření strategií BMS.

• Pasivní vyrovnávání: Sledujte dlouhodobé trendy neshod.
  Použijte výsledky k posouzení, zda vyrovnávání splňuje potřeby systému.

(4) Testování bezpečnostní ochrany

Spusťte ochranu před přetížením, převypalováním a tepelnou ochranu:

• Příklad: Test přetížení – pokračujte v nabíjení plně nabité baterie pro ověření, že BMS odpojí obvod.
  Musí splňovat požadavky GB/T 34131.

1.3 PCS: "Energetické centrum" pro převod energie

PCS převádí AC/DC – testujte efektivitu, ochranu a kvalitu energie:

(1) Testování efektivity

Splňte GB/T 34120 (≥95% efektivita při nominální výkonu):

• Porovnání vstupu-výstupu: Měřte výkon na obou koncích pro výpočet efektivity.

• Profilování zatížení: Testujte přes různá zatížení pro mapování křivek efektivity.
  Použijte vysokopřesné analyzátor (např. Fluke 438-II) při 25±2℃ pro přesnost.

(2) Testování ochrany

Ověřte odpovědi na přetížení (110% nominálního zatížení), krátké spojení a přetlak. Musí splňovat GB/T 34120.

(3) Harmonická analýza

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

• Přímé měření: Použijte analyzátor kvality energie (např. Fluke 438-II) pro testování vlnových form.

• FFT analýza: Vypočítejte amplitudy harmonických složek z signálů proudu.

• Testujte přes různá zatížení a provozní podmínky.

(4) Testování stability výstupu

Měřte stabilitu napětí, frekvence a faktoru využití pod různými zatíženími. Použijte vysokopřesné osciloskopy/analyzátor pro ověření shody.

1.4 Tepelný řídicí systém: "Chladicí strážce"

Udržuje optimální teplotu baterií – testujte chlazení, řízení teploty a odolnost:

(1) Testování výkonu chlazení

• Vzduchově chlazené systémy: Testujte zasílení filtru (tlakový spád) a životnost ventilátoru (analýza vibrací).

• Kapalinově chlazené systémy: Testujte tlak v potrubí (hydraulické senzory) a proud chladiva (proudometry).
  Musí splňovat GB/T 40090. Příklad: CATL používá upravené shlukování K-means + vlnkové denoising pro předpověď SOH s chybou <3%.

(2) Testování přesnosti řízení teploty

• Rovnoměrnost: Rozmístěte senzory po celé bateriové sadě, zajistěte maximální ΔT ≤5℃ (GB/T 40090; kapalinově chlazené systémy cílí na ≤2℃).

• Čas odezvy: Měřte čas nutný k stabilizaci teploty po změnách prostředí.

(3) Testování odolnosti

Provádějte testy IP (GB/T 4208), vibrace (GB/T 4857.3) a solné mlhy (GB/T 2423.17). Klíčové pro extrémní prostředí (např. projekt Červeného moře firmy Huawei používá distribuované chlazení pro podmínky 50℃).

(4) Detekce úniků (pouze pro kapalinově chlazené)

• Fluorescenční stopa: Přidejte barvivo, zkoumejte UV světlem.

• Test tlaku: Podtlakujte potrubí pro kontrolu těsností.

• Zajistěte, aby nebyly žádné úniky a tlak chladiva byl stabilní.

1.5 EMS: "Velitel" správy energie

Optimalizuje provoz a dispečink – testujte algoritmy, komunikaci a bezpečnost:

(1) Testování přesnosti algoritmů

Ověřte předpovědi zatížení, optimalizaci nabíjení-vypalování a ekonomiku:

• Historické backtesting: Použijte minulá data pro ověření modelů.

• Live testing: Ověřte s reálnými operacemi v reálném čase.

• Příklad: AI firmy CATL zkracuje čas detekce vad o 7 dní, zvyšuje efektivitu o 3% a snižuje ztráty o 25%.

(2) Testování kompatibility komunikačních protokolů

Zajistěte podporu pro IEC 61850/Modbus (IEC 62933-5-2):

• Konformní testování: Ověřte shodu se standardy.

• Test interoperability: Testujte integraci s BMS/PCS.

(3) Testování bezpečnosti dat

Ověřte šifrování SM4, řízení přístupu a integrity (podle národních kryptografických standardů):

• Šifrování: Testujte výměnu klíčů SM4.

• Řízení přístupu: Ověřte vynucování oprávnění uživatelů.

• Integrita: Zajistěte, aby nedošlo k ztrátě nebo poškození dat během přenosu a uchování.

(4) Testování času odezvy

Zajistěte, aby čas odezvy systému byl ≤200ms (GB/T 40090) pro zvládnutí požadavků elektrické sítě. Spusťte akce EMS a změřte latenci.

2. Tříúrovňový rámec pro inspekci
2.1 Každodenní kontroly (rychlá detekce vad)

Provádějí se každou směnu pro co nejdříve zachycení problémů:

• Rozsah: Teplota/bateriové napětí/SOC, komunikace BMS, parametry PCS, tepelné chlazení, data EMS.

• Nástroje: Termokamery, multimetry, osciloskopy, testery komunikace.

• Fokus: Stav systému a anomálie – okamžitě řešte problémy.

2.2 Pravidelná údržba (preventivní péče)

Plánovaná pro prodloužení životnosti:

• Rozsah: Vnitřní odpor baterie (inverze AC), aktualizace firmware BMS/kalibrace SOC, efektivita/harmonické složky PCS, těsnosti/IP tepelného systému, aktualizace algoritmů EMS/bezpečnostní kontroly.

• Nástroje: Speciální odporoměry, analyzátor CAN, analyzátor energie, nástroje pro šifrování.

• Frekvence: Přizpůsobte vybavení (např. čtvrtletní testy baterií, poloroční aktualizace BMS).

2.3 Hluboká diagnostika (analýza kořenových příčin)

Spouštějí se při opakujících se problémech (např. časté výstrahy o termálním útěku, selhání komunikace BMS):

• Rozsah: Termální útěk (UL 9540A), diagnostika vad BMS, hluboké studie ochrany/efektivity PCS, testy na úniky/vibrace tepelného systému, validace algoritmů EMS/bezpečnostní skeny.

• Nástroje: Komory pro termální útěk, analyzátor vibrací, skener šifrování, injekce vad.

• Cíl: Identifikace kořenových příčin pro cílené opravy/upgrady.

3. Nejlepší postupy: Standardizace, datově založené testování, prevence
3.1 Standardizace

Postupujte podle IEC 62933-5-2/GB/T 40090-2021:

• Proces: Definujte přípravu (rozsah, nástroje, prostředí), provádění (testování + záznam dat) a analýzu (sestavování).

• Zprávy: Zahrnujte specifikace zařízení, podmínky testu, data, výsledky a doporučení (podle požadavků GB/T 40090 pro sledovatelnost).

3.2 Datově založené testování

Vytvořte unifikovaný datový kanál (teplota baterie, napětí, SOC, efektivita PCS, THD atd.). Použijte umělou inteligenci (LSTM, náhodné lesy) a digitální dvojče:

• Příklad: AI firmy CATL předpovídá chyby SOC