Wie die Schätzung des Ladezustands Ihr BESS-Projekt entscheiden kann

Wie die Schätzung des Ladezustands Ihr BESS-Projekt entscheiden kann

Maximieren Sie die Effizienz der Energiespeicherung: Optimieren Sie Ihre Energiespeicherung mit einer präzisen Bestimmung des Ladezustands

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Einleitung

Eine korrekte Zustandseinschätzung von Batterien ist in allen Fällen, in denen Batterien eingesetzt werden, von größter Bedeutung. Sie können Ihr Batterie-Energiespeichersystem (BESS) nur dann in vollem Umfang betreiben und gleichzeitig sicher halten, wenn Sie genau wissen, in welchem Zustand sich Ihr Speichersystem befindet. Der Ladezustand (State of Charge, SoC) ist eine der wichtigsten Zustandsbestimmungen für Batterien. Er beschreibt, wie viel Ladung noch in Ihrer Batterie vorhanden ist, die zum Beispiel für Netzdienstleistungen wie Frequenzregelung oder Arbitrage genutzt werden kann.

Ein ungenauer SoC kann zu Sicherheitsproblemen und wirtschaftlichen Verlusten aufgrund eines unzuverlässigen Speicherbetriebs führen. Wenn Speicher nicht in der Lage sind, die versprochene Energie in das Netz einzuspeisen, kann dies zu hohen Geldstrafen oder sogar zum dauerhaften Ausschluss vom Netzdienstleistungsmarkt führen. Die Berechnung des Ladezustands stellt eine große Herausforderung dar und führt häufig zu ungenauen SoC-Werten.

In diesem Artikel erläutern wir, wie wichtig die Abschätzung des Ladezustands für Energiespeichersystemen ist, warum der vom BMS bereitgestellte SoC nicht ausreicht und wie die Batterieanalyse den Integratoren, Eigentümern und Betreibern von Speichersystemen einen genaueren Ladezustand liefern kann.

Warum Sie sich nicht auf den vom BMS gelieferten Ladezustand verlassen können

Es gibt viele verschiedene Methoden zur Berechnung des Ladezustands. Viele Speicherbesitzer und -betreiber verlassen sich jedoch auf das Batteriemanagementsystem. In diesem Artikel möchten wir uns auf die Art und Weise konzentrieren, wie das BMS den Ladezustand berechnet, und warum sich Besitzer von Energiespeichersystemen nicht darauf verlassen sollten.

Batteriemanagementsysteme messen die drei Parameter Strom, Spannung und Temperatur innerhalb einer Batterie und verwenden diese Messungen zur Berechnung des Ladezustands. Dies ist jedoch mit einigen Einschränkungen verbunden, so dass das BMS nicht in der Lage ist, einen genauen SoC zu liefern. Hierfür gibt es viele Gründe:

• Komplexe Batteriechemie: Batterien weisen nichtlineare Entladeeigenschaften und unterschiedliche Spannungsprofile auf, die von der Stromlast, der Temperatur und dem Alter abhängen. Diese Nichtlinearität und Altersabhängigkeit machen es für ein BMS schwierig, den SoC allein anhand von Spannungs- oder Strommessungen genau zu bestimmen.
• Temperatur: Die Batterieleistung ist sehr temperaturabhängig. Ein BMS ist nicht in der Lage, die Auswirkungen von Temperaturschwankungen auf Kapazität und Spannung der Batterie auszugleichen, was zu einem ungenauen SoC führt.
• Alterung und Degradation: Mit der Zeit nimmt die Kapazität und Effizienz der Batterie ab. Ein BMS ist nicht in der Lage, diesen Alterungsprozess genau zu berücksichtigen, was dazu führen kann, dass die verfügbare Kapazität überschätzt wird.
• Messfehler: Das BMS stützt sich auf Sensoren zur Messung von Spannung, Strom und Temperatur. Diese Sensoren haben Ungenauigkeiten und können mit der Zeit abweichen, was zu ungenauen Daten für die SoC-Berechnungen führt.
• Einschränkungen der Coulomb-Counting-Methode: Viele BMS verwenden diese Methode zur Schätzung des SoC (sie berechnet den Strom über die Zeit). Diese Methode ist jedoch besonders anfällig für Messfehler und erfordert eine regelmäßige Kalibrierung, um die Genauigkeit zu gewährleisten. Fehler bei der Strommessung können sich akkumulieren und zu erheblichen SoC-Ungenauigkeiten führen, die mit der Zeit noch ungenauer werden.
• Nichtberücksichtigung von Inhomogenitäten bei einer Batterie: Es ist wichtig, sowohl den minimalen SoC als auch den maximalen SoC einer Zelle zu berücksichtigen, um zu verstehen, wie viel mehr die Batterie geladen oder entladen werden kann. Ein BMS berechnet nicht die minimale und maximale SoC, sondern springt zwischen diesen Werten hin und her, was zu Ungenauigkeiten führt (siehe Abbildung 2).

Was sind die Folgen der Verwendung eines ungenauen SoC?

Energiehandel

Der Ladezustand ist die wichtigste Kennzahl für den Energiehandel. Er zeigt den Händlern, wie viel Kapazität das System hat und damit, wie viel Energie gehandelt werden kann. Wenn der Ladezustand nicht korrekt ist, hat dies zwei Auswirkungen. Erstens: Die Händler lassen Geld auf dem Tisch liegen. Sie geben viel niedrigere Gebote ab, weil sie nicht wissen, dass das BESS in der Lage ist, mehr Energie zu liefern. Zweitens könnten sie zu viel Energie bieten und nicht in der Lage sein, ihr Gebot zu erfüllen, was zu Vertragsstrafen führt.

Sicherheit und Zuverlässigkeit

Ein ungenauer Ladezustand birgt erhebliche Risiken für die Systemsicherheit. Ein ungenaues SoC könnte verhindern, dass das System einen vollständig geladenen Zustand erkennt, was zu einer Überladung führt. Dies kann zu Überhitzung, erhöhtem Druck und in schweren Fällen auch zu thermal runaway führen. Ein ungenaues niedriges SoC kann zu tieferen Entladungen führen, als die Batterie verkraften kann, was aufgrund der erhöhten Belastung der Zellen zu einer verminderten Lebensdauer und Leistung führt. Wenn ein Anwendungsfall mit Frequenzgang (d. h. FCR in Europa oder Dynamic Containment im Vereinigten Königreich) in Regionen mit hohem oder niedrigem SoC durchgeführt wird, ist die Leistungsabgabe der Batterie begrenzt, was andernfalls zu einer Überhitzung führen kann. Da FCR aufgrund seiner unvorhersehbaren Natur eine große Leistungsbandbreite erfordert, ist es wegen des Überhitzungsrisikos noch wichtiger, die SoC der Batterie genau zu kennen.

Wie die Batterieanalytik zur Lösung dieser Herausforderungen beitragen kann

Die Herausforderungen, die mit der Berechnung eines genauen Ladezustands verbunden sind, bedeuten, dass fortschrittliche Algorithmen und tiefgreifende Analysen die einzige Möglichkeit darstellen, ein SoC zu verwenden, auf das man sich wirklich verlassen kann, um wichtige Handelsentscheidungen zu treffen, Energie in das Netz einzuspeisen und die Sicherheit des BESS zu gewährleisten.

Die Batterieanalysesoftware nutzt eine Kombination aus fortschrittlicher Datenanalyse, Batterieexpertise, maschinellem Lernen sowie mehreren SoC-Modellierungsansätzen. Sie interpretiert riesige Datenmengen aus dem BMS, was bedeutet, dass sie Muster und Korrelationen aufdecken kann, die mit einfachen SoC-Schätzungsmethoden nicht möglich sind. Es werden Millionen und Milliarden von Datenpunkten aus dem Feld aufgenommen, was bedeutet, dass Änderungen der Degradation, der Temperatur, des Stroms und vieler weiterer Faktoren berücksichtigt werden können. Die Batterieanalyse verfügt außerdem über die erforderliche Rechenleistung.

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Interessiert Sie ein Beispiel aus der Praxis, wie ein ungenaues SoC des BMS bei einem Energiespeicherintegrator und -eigentümer zur Abschaltung des Systems führte? Die pdf-Version dieses Artikels enthält es.