Các khía cạnh kiểm tra lưu trữ năng lượng công nghiệp và thương mại bao gồm những gì?

Là một kỹ sư kiểm thử tuyến đầu, tôi làm việc hàng ngày với các hệ thống lưu trữ năng lượng công nghiệp và thương mại. Tôi hiểu rõ tầm quan trọng của việc vận hành ổn định đối với hiệu quả năng lượng và lợi nhuận kinh doanh. Trong khi công suất lắp đặt tăng nhanh, sự cố thiết bị ngày càng đe dọa ROI—năm 2023, hơn 57% nhà máy lưu trữ năng lượng báo cáo sự cố ngoài kế hoạch, trong đó 80% xuất phát từ lỗi thiết bị, bất thường hệ thống hoặc tích hợp kém. Dưới đây, tôi chia sẻ những hiểu biết thực tế về việc kiểm tra cho năm hệ thống con cốt lõi (pin, BMS, PCS, quản lý nhiệt, EMS) và khung kiểm tra ba cấp độ (kiểm tra hàng ngày, bảo trì định kỳ, chẩn đoán sâu) để giúp các đồng nghiệp.

1. Thực hành kiểm thử hệ thống con cốt lõi
1.1 Hệ thống Pin: "Trái tim" của Lưu trữ Năng lượng

Pin là xương sống năng lượng, đòi hỏi phải kiểm tra toàn diện trên ba chiều:

(1) Kiểm tra Hiệu suất Điện hóa học

• Kiểm tra Dung lượng: Theo GB/T 34131—xả điện ở 0.2C đến điện áp ngắt (25±2℃), so sánh dung lượng thực tế với dung lượng định mức để đánh giá "sức bền."

• Kiểm tra Kháng Nội: Sử dụng tiêm AC (sóng sin 1kHz, đại diện nhất nhưng dễ bị nhiễu), dẫn điện xả AC, hoặc phương pháp xả DC. Tôi khuyên nên tăng cường tiêm AC bằng bộ lọc Kalman để giảm nhiễu cho độ chính xác.

• Theo dõi SOC/SOH: Kết hợp tích phân ampe-giờ, điện áp không tải, và phổ trở kháng điện hóa. Tích phân ampe-giờ được cải tiến (điều chỉnh cho nhiệt độ và trạng thái sạc-xả) giữ lỗi SOC <1%.

(2) Kiểm tra Hiệu suất An toàn

• Kiểm tra Chạy Nhiệt: Theo UL 9540A—kiểm tra ở cấp độ cell, mô-đun và hệ thống để mô tả hành vi chạy nhiệt và tính chất cháy khí (quan trọng cho đánh giá rủi ro).

• Kiểm tra Quá Sạc/Quá Xả: Mô phỏng điều kiện cực đoan theo GB/T 36276 để xác minh ngưỡng an toàn.

• Kiểm tra Bảo vệ Ngắn mạch: Mô phỏng ngắn mạch bên ngoài để xác minh phản ứng bảo vệ (bắt buộc cho an toàn hệ thống).

(3) Kiểm tra Tình trạng Vật lý

• Kiểm tra Thị giác: Kiểm tra biến dạng vỏ, rò rỉ và nhãn rõ ràng (những chi tiết nhỏ giấu rủi ro lớn).

• Kiểm tra Cổng Kết nối: Kiểm tra oxy hóa, ăn mòn, hoặc lỏng lẻo; đo điện trở tiếp xúc (kết nối kém gây ra sự cố hoạt động).

• Kiểm tra Bảo vệ Nhập (IP): Theo GB/T 4208 để đảm bảo độ tin cậy trong môi trường khắc nghiệt (bụi, độ ẩm, v.v.).

1.2 BMS: "Não" của Quản lý Pin

BMS giám sát và bảo vệ pin—tập trung vào giao tiếp, ước tính trạng thái và bảo vệ:

(1) Kiểm tra Tương thích Giao thức Giao tiếp

BMS phải tích hợp với PCS/EMS qua giao thức như Modbus/IEC 61850. Sử dụng các bộ phân tích CAN (ví dụ, Vector CANoe) và bộ chuyển đổi giao thức để kiểm tra:

• Độ trễ: ≤200ms

• Tỷ lệ Thành công: ≥99%

• Tính Toàn vẹn Dữ liệu: Không mất/mất mát.

Tôi sử dụng tạo trường hợp kiểm thử dựa trên máy trạng thái hữu hạn (FSM) để bao gồm tất cả các kịch bản giao tiếp.

(2) Kiểm tra Đúng đắn Thuật toán SOC/SOH

Đảm bảo lỗi SOC ≤±1% và lỗi SOH ≤±5% (GB/T 34131):

• Hiệu chuẩn ngoại tuyến: So sánh ước tính BMS với dung lượng/thông số nội trở đo trong phòng thí nghiệm

• Kiểm tra trực tuyến: Mô phỏng chu kỳ sạc-xả thực tế.

• Bộ mô phỏng pin và bộ mô phỏng giao diện BMS tự động hóa điều này để tăng hiệu quả.

(3) Kiểm tra Cân bằng Cell

• Cân bằng Chủ động: Mô phỏng sự khác biệt giữa các cell để xác minh chiến lược BMS.

• Cân bằng Bị động: Theo dõi xu hướng sai lệch dài hạn.
  Sử dụng kết quả để đánh giá cân bằng có đáp ứng nhu cầu hệ thống hay không.

(4) Kiểm tra Bảo vệ An toàn

Kích hoạt bảo vệ quá sạc, quá xả, và nhiệt:

• Ví dụ: Kiểm tra quá sạc—tiếp tục sạc pin đầy để xác minh BMS ngắt mạch.
  Phải đáp ứng yêu cầu GB/T 34131.

1.3 PCS: "Trung tâm Năng lượng" cho Chuyển đổi Năng lượng

PCS chuyển đổi AC/DC—kiểm tra hiệu suất, bảo vệ và chất lượng nguồn:

(1) Kiểm tra Hiệu suất

Đáp ứng GB/T 34120 (hiệu suất ≥95% tại công suất định mức):

• So sánh Đầu vào-Đầu ra: Đo công suất ở cả hai đầu để tính hiệu suất.

• Phân tích Tải: Kiểm tra trên nhiều tải để vẽ đường cong hiệu suất.
  Sử dụng các bộ phân tích chính xác cao (ví dụ, Fluke 438-II) ở 25±2℃ để đảm bảo độ chính xác.

(2) Kiểm tra Bảo vệ

Xác minh phản ứng quá tải (110% tải định mức), ngắn mạch, và quá điện áp. Phải đáp ứng GB/T 34120.

(3) Phân tích Harmonic

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

• Đo trực tiếp: Sử dụng bộ phân tích chất lượng nguồn (ví dụ, Fluke 438-II) để kiểm tra sóng.

• Phân tích FFT: Tính biên độ harmonics từ tín hiệu dòng.

• Kiểm tra trên nhiều tải và điều kiện hoạt động.

(4) Kiểm tra Độ ổn định Đầu ra

Đo độ ổn định điện áp, tần số và hệ số công suất dưới tải thay đổi. Sử dụng kính hiển vi/phân tích chính xác cao để xác minh tuân thủ.

1.4 Hệ thống Quản lý Nhiệt: "Người bảo vệ Làm mát"

Giữ nhiệt độ pin tối ưu—kiểm tra làm mát, kiểm soát nhiệt độ và độ bền:

(1) Kiểm tra Hiệu suất Làm mát

• Hệ thống Làm mát bằng Không khí: Kiểm tra tắc lọc (sự giảm áp lực) và tuổi thọ quạt (phân tích rung).

• Hệ thống Làm mát bằng Chất lỏng: Kiểm tra áp lực đường ống (cảm biến thủy lực) và lưu lượng chất lỏng (công cụ đo lưu lượng).
  Phải đáp ứng GB/T 40090. Ví dụ: CATL sử dụng phân cụm K-means sửa đổi + giảm nhiễu wavelet để dự đoán SOH với lỗi <3%.

(2) Kiểm tra Độ chính xác Kiểm soát Nhiệt độ

• Đồng đều: Triển khai cảm biến khắp gói pin, đảm bảo ΔT max ≤5℃ (GB/T 40090; hệ thống làm mát bằng chất lỏng nhắm mục tiêu ≤2℃).

• Thời gian Phản hồi: Đo thời gian ổn định nhiệt độ sau khi thay đổi môi trường.

(3) Kiểm tra Độ bền

Tiến hành kiểm tra IP (GB/T 4208), rung (GB/T 4857.3), và phun muối (GB/T 2423.17). Quan trọng cho môi trường cực đoan (ví dụ, dự án Biển Đỏ của Huawei sử dụng làm mát phân tán cho điều kiện 50℃).

(4) Phát hiện Rò rỉ (Chỉ cho Hệ thống Làm mát bằng Chất lỏng)

• Dye Fluorescent: Thêm màu, kiểm tra bằng ánh sáng UV.

• Kiểm tra Áp lực: Áp lực lên đường ống để kiểm tra gioăng.

• Đảm bảo không rò rỉ và áp lực chất lỏng ổn định.

1.5 EMS: "Điều khiển viên" của Quản lý Năng lượng

Tối ưu hóa vận hành và điều phối—kiểm tra thuật toán, giao tiếp và bảo mật:

(1) Kiểm tra Độ chính xác Thuật toán

Xác minh dự báo tải, tối ưu hóa sạc-xả và kinh tế:

• Kiểm tra Lại Lịch sử: Sử dụng dữ liệu quá khứ để xác minh mô hình.

• Kiểm tra Trực tiếp: Xác minh với hoạt động thực tế.

• Ví dụ: AI của CATL giảm thời gian phát hiện lỗi 7 ngày, tăng hiệu quả 3% và giảm tổn thất 25%.

(2) Kiểm tra Tương thích Giao thức Giao tiếp

Đảm bảo hỗ trợ IEC 61850/Modbus (IEC 62933-5-2):

• Kiểm tra Tuân thủ: Xác minh tuân thủ các tiêu chuẩn.

• Kiểm tra Tương tác: Kiểm tra tích hợp với BMS/PCS.

(3) Kiểm tra Bảo mật Dữ liệu

Xác minh mã hóa SM4, kiểm soát truy cập và tính toàn vẹn (theo tiêu chuẩn mã hóa quốc gia):

• Mã hóa: Kiểm tra trao đổi khóa SM4.

• Kiểm soát Truy cập: Xác minh việc thực thi quyền người dùng.

• Tính Toàn vẹn: Đảm bảo không mất/gián đoạn dữ liệu trong quá trình truyền/nơi lưu trữ.

(4) Kiểm tra Thời gian Phản hồi

Đảm bảo thời gian phản hồi hệ thống ≤200ms (GB/T 40090) để xử lý yêu cầu lưới. Kích hoạt các hành động EMS và đo độ trễ.

2. Khung Kiểm tra Ba Cấp độ
2.1 Kiểm tra Hàng ngày (Phát hiện Lỗi Nhanh chóng)

Thực hiện theo ca để phát hiện vấn đề sớm:

• Phạm vi: Nhiệt độ/diện áp/SOC pin, giao tiếp BMS, thông số PCS, làm mát nhiệt, dữ liệu EMS.

• Công cụ: Máy ảnh nhiệt, đồng hồ đa năng, máy đo dao động, bộ kiểm tra giao tiếp.

• Điểm tập trung: Trạng thái và bất thường hệ thống—xử lý vấn đề ngay lập tức.

2.2 Bảo trì Định kỳ (Chăm sóc Phòng ngừa)

Lên lịch để kéo dài tuổi thọ:

• Phạm vi: Kháng nội pin (tiêm AC), cập nhật phần mềm BMS/hiệu chuẩn SOC, hiệu suất/harmonic PCS, gioăng hệ thống nhiệt/IP, cập nhật thuật toán EMS/kiểm tra bảo mật.

• Công cụ: Đồng hồ kháng chuyên dụng, bộ phân tích CAN, bộ phân tích nguồn, công cụ mã hóa.

• Tần suất: Điều chỉnh theo thiết bị (ví dụ, kiểm tra pin hàng quý, cập nhật BMS nửa năm).

2.3 Chẩn đoán Sâu (Phân tích Nguyên nhân Gốc)

Kích hoạt bởi các vấn đề tái diễn (ví dụ, cảnh báo chạy nhiệt thường xuyên, lỗi giao tiếp BMS):

• Phạm vi: Chạy nhiệt (UL 9540A), chẩn đoán lỗi BMS, bảo vệ/hiệu suất PCS sâu, kiểm tra rò rỉ/vibration hệ thống nhiệt, xác minh thuật toán EMS/quét bảo mật.

• Công cụ: Hộp chạy nhiệt, bộ phân tích vibration, scanner mã hóa, bộ tiêm lỗi.

• Mục tiêu: Xác định nguyên nhân gốc rễ cho sửa chữa/cập nhật có mục tiêu.

3. Thực hành Tốt: Chuẩn hóa, Kiểm tra Dựa trên Dữ liệu, Phòng ngừa
3.1 Chuẩn hóa

Tuân theo IEC 62933-5-2/GB/T 40090-2021:

• Quy trình: Xác định chuẩn bị (phạm vi, công cụ, môi trường), thực hiện (kiểm tra + ghi dữ liệu), và phân tích (báo cáo).

• Báo cáo: Bao gồm thông số kỹ thuật thiết bị, điều kiện kiểm tra, dữ liệu, kết quả và khuyến nghị (theo yêu cầu GB/T 40090 để đảm bảo khả năng truy vết).

3.2 Kiểm tra Dựa trên Dữ liệu

Xây dựng một đường ống dữ liệu thống nhất (nhiệt độ pin, điện áp, SOC, hiệu suất PCS, THD, v.v.). Sử dụng AI (LSTM, random forests) và mô hình số hóa:

• Ví dụ: AI của CATL dự đoán lỗi SOC <1% và suy giảm SOH với độ chính xác >95%, phát cảnh báo chạy nhiệt trước 7 ngày.

• Ví dụ: Huawei sử dụng mô hình số hóa để mô phỏng điều kiện cực đoan, nhận biết sự cố trước.

3.3 Kiểm tra Phòng ngừa

Lên lịch kiểm tra chủ động dựa trên hành vi thiết bị:Tần suất: Cân bằng cell hàng quý, cập nhật BMS nửa năm, kiểm tra harmonic/seal nhiệt PCS hàng năm, cập nhật thuật toán EMS hàng quý.

• Kích hoạt: Chẩn đoán sâu cho tăng ≥5% kháng nội (3 lần kiểm tra liên tiếp) hoặc lỗi giao tiếp tái diễn.

Kiểm thử tuyến đầu đòi hỏi sự nghiêm ngặt, chuyên môn và kiến thức thực tế. Thành thạo các hệ thống con, công cụ và chiến lược này đảm bảo hệ thống lưu trữ năng lượng cung cấp độ tin cậy và hiệu quả—bảo vệ hoạt động kinh doanh và lưới điện. Hướng dẫn này tổng hợp kinh nghiệm thực tế nhiều năm—tôi hy vọng nó sẽ giúp các kỹ sư kiểm thử nâng cao tiêu chuẩn độ tin cậy của lưu trữ năng lượng.