Які аспекти покриває перевірка промислового та комерційного зберігання енергії

Як фронтлайн-тестер, щодня працюю з промисловими та комерційними системами зберігання енергії. Я добре знаю, наскільки важливо їх стабільне функціонування для енергоефективності та прибутковості бізнесу. Поки що встановлені можливості ростуть швидко, аварії обладнання все більше загрожують ROI — понад 57% електростанцій, які зберігають енергію, повідомили про неплановані простої у 2023 році, з 80% внаслідок дефектів обладнання, аномалій систем чи поганої інтеграції. Нижче я поділюся практичними порадами по тестуванню п'яти основних підсистем (акумулятор, BMS, PCS, термальний менеджмент, EMS) та трирівневого фреймворку перевірок (щоденні перевірки, періодичне обслуговування, глибока діагностика), щоб допомогти колегам.

1. Практики тестування основних підсистем
1.1 Система акумуляторів: "Серце" системи зберігання енергії

Аккумулятори є основою енергетики, для яких потрібно комплексне тестування за трьома напрямками:

(1) Тестування електрохімічних характеристик

• Тестування місткості: Відповідно до GB/T 34131 — розрядка на 0.2C до граничного напруги (25±2℃), порівняння фактичної та номінальної місткості для оцінки "витривалості".

• Тестування внутрішнього опору: Використання методу АК-вставки (синусоїдальна хвиля 1kHz, найбільш представницька, але скільки завгодно підвержена завадам), АК-розряду провідності або ДК-розряду. Рекомендую покращити АК-вставку за допомогою фільтру Калмана, щоб знизити шум для точності.

• Моніторинг SOC/SOH: Поєднання інтеграції ампер-годин, відкрите-кільце напруги та спектроскопія електрохімічного імпедансу. Модифікована інтеграція ампер-годин (з врахуванням температури та станів заряду-розряду) підтримує помилки SOC <1%.

(2) Тестування безпеки

• Тестування теплового розходу: Відповідно до UL 9540A — тестування на рівні клітинки, модуля та системи для характеризації поведінки теплового розходу та властивостей горіння газу (критично для оцінки ризиків).

• Тестування перезавантаження/перерозрядження: Імітація крайніх умов відповідно до GB/T 36276 для перевірки порогів безпеки.

• Тестування захисту від коротких замикань: Пряма імітація зовнішніх коротких замикань для перевірки реакцій захисту (обов'язково для безпеки системи).

(3) Тестування фізичного стану

• Візуальна перевірка: Перевірка на деформацію корпуса, витікання та читабельність маркування (малих деталей приховані великі ризики).

• Перевірка з'єднувачів: Перевірка на окислення, корозію або розслаблення; вимірювання контактного опору (погані з'єднання викликають аварії).

• Тестування захисту від проникнення (IP): Відповідно до GB/T 4208 для забезпечення надійності в суворих умовах (пил, вологість тощо).

1.2 BMS: "Мозок" управління аккумуляторами

BMS моніторить та захищає аккумулятори — акцент на комунікацію, оцінку стану та захист:

(1) Тестування сумісності протоколів комунікації

BMS має інтегруватися з PCS/EMS через протоколи, такі як Modbus/IEC 61850. Використовуйте CAN-аналізатори (наприклад, Vector CANoe) та конвертери протоколів для тестування:

• Затримка: ≤200ms

• Успішність: ≥99%

• Цілісність даних: Без втрат/порушення.

Я використовую генерацію тестових випадків на основі кінцевих автоматів (FSM) для покриття всіх сценаріїв комунікації.

(2) Перевірка алгоритмів SOC/SOH

Забезпечте помилки SOC ≤±1% та SOH ≤±5% (GB/T 34131):

• Офлайн-калибрування: Порівняння оцінок BMS з лабораторно виміряною місткістю / внутрішнім опором

• Онлайн-тестування: Імітація реальних циклів заряду-розряду.

• Симулятори батарей та емулятори інтерфейсу BMS автоматизують це для ефективності.

(3) Тестування балансування клітинок

• Активне балансування: Імітація неспівпадінь клітинок для перевірки стратегій BMS.

• Пасивне балансування: Слідкування за довготривалими тенденціями неспівпадінь.
  Використовуйте результати для визначення, чи балансування відповідає потребам системи.

(4) Тестування захисту безпеки

Запустіть захист від перезавантаження, перерозрядження та перегріву:

• Наприклад: Тест перезавантаження — продовження зарядки повного акумулятора для перевірки, чи BMS відключить контур.
  Повинно відповідати вимогам GB/T 34131.

1.3 PCS: "Центр енергії" для конвертації

PCS конвертує AC/DC — тестування ефективності, захисту та якості електроенергії:

(1) Тестування ефективності

Відповідно до GB/T 34120 (≥95% ефективності при номінальній потужності):

• Порівняння входу-вихід: Вимірювання потужності на обох кінцях для розрахунку ефективності.

• Профілювання навантаження: Тестування по навантаженням для побудови кривих ефективності.
  Використовуйте високоточні аналізатори (наприклад, Fluke 438-II) при 25±2℃ для точності.

(2) Тестування захисту

Перевірте відгуки на перегрузку (110% номінального навантаження), коротке замикання та перенапругу. Повинно відповідати GB/T 34120.

(3) Гармонічний аналіз

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

• Пряме вимірювання: Використовуйте аналізатори якості електроенергії (наприклад, Fluke 438-II) для тестування форм хвиль.

• FFT-аналіз: Розрахунок амплітуд гармонік з сигналів струму.

• Тестування по навантаженням та умовам роботи.

(4) Тестування стабільності виходу

Вимірюйте стабільність напруги, частоти та фактора потужності при різних навантаженнях. Використовуйте високоточні осцилографи/аналізатори для перевірки відповідності.

1.4 Система термального управління: "Хранитель охолодження"

Зберігає оптимальну температуру аккумуляторів — тестування охолодження, контролю температури та міцності:

(1) Тестування продуктивності охолодження

• Повітряні системи охолодження: Тестування забруднення фільтрів (випадання тиску) та терміну служби вентиляторів (аналіз вібрацій).

• Жидкі системи охолодження: Тестування тиску в трубопроводах (гідродатчики) та потоку теплоносія (потокомери).
  Повинно відповідати GB/T 40090. Наприклад: CATL використовує модифіковану K-середнє кластеризацію + вейвлет-деношінг для прогнозування SOH з помилкою <3%.

(2) Тестування точності контролю температури

• Рівномірність: Розміщення датчиків по всьому акумуляторному пакету, забезпечте макс. ΔT ≤5℃ (GB/T 40090; жидкі системи охолодження мають ціль ≤2℃).

• Час відгуку: Вимірювання часу стабілізації температури після змін середовища.

(3) Тестування міцності

Проведіть IP (GB/T 4208), вібраційні (GB/T 4857.3) та корозійні (GB/T 2423.17) тестування. Критично для екстремальних умов (наприклад, проект Red Sea компанії Huawei використовує розподілене охолодження для умов 50℃).

(4) Виявлення течій (тільки для жидкості)

• Флуоресцентний трасер: Додайте барвник, перевірте УФ-світлом.

• Тестування тиску: Заповніть лінії під тиском для перевірки ущільнень.

• Забезпечте відсутність течій та стабільний тиск теплоносія.

1.5 EMS: "Командир" управління енергією

Оптимізує роботу та розподіл — тестування алгоритмів, комунікації та безпеки:

(1) Тестування точності алгоритмів

Перевірте прогнозування навантаження, оптимізацію заряду-розряду та економіку:

• Історичне тестування: Використовуйте минулі дані для перевірки моделей.

• Живе тестування: Перевірте з реальним часом роботи.

• Наприклад: AI CATL скорочує час виявлення аварій на 7 днів, підвищує ефективність на 3% та зменшує втрати на 25%.

(2) Тестування сумісності протоколів комунікації

Забезпечте підтримку IEC 61850/Modbus (IEC 62933-5-2):

• Тестування відповідності: Перевірте відповідність стандартам.

• Тестування взаємодії: Тестування інтеграції з BMS/PCS.

(3) Тестування безпеки даних

Перевірте шифрування SM4, контроль доступу та цілісність (відповідно до національних криптографічних стандартів):

• Шифрування: Тестування обміну ключами SM4.

• Контроль доступу: Перевірка виконання прав доступу користувачів.

• Цілісність: Забезпечте відсутність втрат/порушень даних під час передачі/зберігання.

(4) Тестування часу відгуку

Забезпечте час відгуку системи ≤200ms (GB/T 40090) для обробки вимог мережі. Запустіть дії EMS та виміряйте затримку.

2. Трирівневий фреймворк перевірок
2.1 Щоденні перевірки (швидке виявлення аварій)

Проводяться кожен змінний для раннього виявлення проблем:

• Область: Температура/напруга/SOC аккумулятора, комунікація BMS, параметри PCS, термальне охолодження, дані EMS.

• Інструменти: Термокамери, мультиметри, осцилографи, тестери комунікації.

• Фокус: Стан системи та аномалії — вирішуйте проблеми негайно.

2.2 Періодичне обслуговування (профілактика)

Заплановане для продовження терміну служби:

• Область: Внутрішній опір аккумулятора (АК-вставка), оновлення прошивки BMS/калибрування SOC, ефективність/гармоніки PCS, ущільнення термальної системи/IP, оновлення алгоритмів EMS/перевірки безпеки.

• Інструменти: спеціальні опороміри, CAN-аналізатори, аналізатори потужності, інструменти шифрування.

• Частота: Пристройте до обладнання (наприклад, квартальні тестування аккумуляторів, піврічні оновлення BMS).

2.3 Глибока діагностика (аналіз первинних причин)

Запускається при повторюваних проблемах (наприклад, часті повідомлення про тепловий розхід, аварії комунікації BMS):

• Область: Тепловий розхід (UL 9540A), діагностика аварій BMS, глибокі дослідження захисту/ефектив