BESS

Bateryjny system magazynowania energii to cała instalacja wokół ogniw. W układzie sprzężonym po stronie AC pobiera prąd przemienny z sieci albo z farmy PV, zamienia go na stały, żeby naładować ogniwa, przechowuje energię i przy rozładowaniu zamienia ją z powrotem na prąd przemienny.

Główne elementy BESS:

• Ogniwa, moduły i szafy. Ogniwa łączy się w moduły, a moduły w szafy (racki). Większość nowych magazynów stacjonarnych ma ogniwa litowo-żelazowo-fosforanowe (LFP), które dobrze znoszą codzienne cykle.
• Obudowa. Większe systemy dostarcza się w kontenerach z ochroną przeciwpożarową i klimatyzacją, która utrzymuje ogniwa w dopuszczalnym zakresie temperatur.
• Przekształtnik (PCS). Dwukierunkowy falownik, który zamienia prąd przemienny na stały i odwrotnie oraz wykonuje nastawę mocy.
• System zarządzania baterią (BMS). Mierzy napięcia i temperatury ogniw, szacuje stan naładowania, wyrównuje ogniwa i odłącza baterię po przekroczeniu limitu.
• System zarządzania energią (EMS). Decyduje, kiedy ładować i rozładowywać magazyn i z jaką mocą, na podstawie cen, obciążenia obiektu, poleceń operatora sieci i limitów raportowanych przez BMS.
• Liczniki oraz warstwa SCADA i komunikacji, która zbiera dane, pokazuje je operatorom i przekazuje polecenia między obiektem, chmurą a operatorem sieci.

BESS ma dwa parametry. Moc w MW mówi, jak szybko magazyn się ładuje albo rozładowuje. Pojemność w MWh mówi, ile energii mieści. Pojemność podzielona przez moc daje czas pracy: magazyn 2 MW o pojemności 4 MWh może oddawać pełną moc przez około dwie godziny. Od tego czasu zależy, do czego magazyn się nadaje. Krótkie, szybkie usługi, takie jak rezerwy częstotliwości, potrzebują mocy, a przesuwanie energii z PV na wieczór potrzebuje pojemności.

BESS zarabia albo oszczędza na kilka sposobów: przesuwa energię z tanich godzin na drogie, obniża szczyty poboru (peak shaving), żeby płacić mniej za dystrybucję, świadczy usługi bilansujące, takie jak aFRR, bierze udział w DSR i przechowuje produkcję z PV, którą inaczej trzeba by ograniczyć. Jeden magazyn często robi kilka z tych rzeczy naraz i stąd bierze się większość złożoności oprogramowania.

Warstwy zwykle pochodzą od różnych dostawców, więc ryzyko projektu BESS leży na styku między nimi i w tym, co się dzieje, gdy jedna z nich zawiedzie. Wymagania, które warto wpisać do specyfikacji:

• Limity z BMS to twarde ograniczenia. EMS w każdym cyklu odczytuje z BMS dopuszczalną moc ładowania i rozładowania oraz SoC i nigdy nie żąda więcej. Osobna ochrona przed głębokim rozładowaniem zatrzymuje rozładowanie nawet wtedy, gdy reguła handlu albo peak shavingu chce więcej.
• Sterowanie podlega zwykłym zasadom EMS: pętla sterowania i limity bezpieczeństwa działają na urządzeniu brzegowym w obiekcie, każdy cykl jest zapisywany, a nowa logika przechodzi przez symulator, zanim trafi na produkcyjny magazyn. Opisuje je hasło EMS.
• Każde zastosowanie magazynu ma priorytet. Polecenia operatora sieci, limity bezpieczeństwa, peak shaving, handel i usługi bilansujące konkurują o te same kilowatogodziny. Kolejność między nimi i tryb awaryjny na wypadek, gdy żadna reguła nie jest aktywna, trzeba spisać i testować przy każdym dodaniu regulatora.
• Zobowiązania rozlicza się na przyłączu. Przez straty przetwarzania moc na zaciskach baterii nie jest mocą na przyłączu, a bezczynny magazyn i tak traci energię, więc oprogramowanie musi doliczyć jedno i drugie do tego, czego żąda od baterii.
• Magazyn w praktyce nie oddaje dokładnie zadanej mocy. Pętla sterowania powinna porównywać oddaną moc z nastawą i korygować różnicę.
• Inżynierowie potrzebują ręcznego sterowania magazynem przy uruchomieniu i awariach, w symulatorze i w obiekcie, oraz monitoringu, który pokazuje magazyn i liczniki osobno.

Unijne przepisy o rynku energii elektrycznej traktują magazynowanie jako osobną działalność. Art. 2 pkt 59 dyrektywy (UE) 2019/944 definiuje magazynowanie energii jako odroczenie końcowego wykorzystania energii elektrycznej na moment późniejszy niż jej wytworzenie albo zamianę jej na formę energii, którą da się zmagazynować i później z powrotem zamienić. Art. 36 tej dyrektywy stanowi, że operatorzy systemów dystrybucyjnych nie mogą posiadać, rozwijać, zarządzać ani eksploatować instalacji magazynowania energii, poza wąskimi wyjątkami, więc większość magazynów w sieci należy do uczestników rynku.

Rozporządzenie bateryjne (UE) 2023/1542 ustala zasady dla samej baterii jako produktu. Art. 12 wymaga dokumentacji technicznej, która wykazuje, że stacjonarny bateryjny system magazynowania energii jest bezpieczny w eksploatacji. Art. 14 wymaga, by od 18 sierpnia 2024 r. BMS stacjonarnego BESS przechowywał dane o parametrach, które określają stan zdrowia i przewidywaną żywotność, z dostępem tylko do odczytu dla właściciela i działających w jego imieniu osób trzecich. Art. 77 wprowadza od 18 lutego 2027 r. cyfrowy paszport baterii dla baterii przemysłowych powyżej 2 kWh, baterii do pojazdów elektrycznych i baterii do lekkich środków transportu. Dla oprogramowania oznacza to, że dane baterii mają właściciela z prawem do ich odczytu, a EMS albo platforma do zarządzania aktywami to naturalne miejsce, w którym się je zbiera.

Zaprojektowaliśmy architekturę i zbudowaliśmy EMS dla platformy Skyfri do zarządzania instalacjami PV i magazynami. Działa produkcyjnie od czerwca 2024 r. i steruje 7 obiektami z magazynami o łącznej mocy ponad 4 MW i pojemności ponad 5 MWh; największy pojedynczy magazyn ma ponad 2 MW. Obsługuje kilka magazynów i falowników w jednym obiekcie, pracuje całkowicie offline i obejmuje ogranicznik maksymalnego obciążenia obiektu, peak shaving, handel energią i polecenia operatora systemu dystrybucyjnego. Przeszedł weryfikację w laboratorium bateryjnym Socomec w Strasburgu.

Dla Global Green, operatora instalacji PV i magazynów w Niemczech i Kanadzie (15 MWh w BESS i 5 MW w PV), budujemy w 2026 r. EMS dla jego magazynów energii. Działa na komputerze przemysłowym w obiekcie i wysyła dane do chmury. Do lipca 2026 r. skończyliśmy osobne regulatory dla limitu mocy magazynu od operatora dystrybucyjnego i jego bezpośrednich poleceń, pokrywanie strat, dzięki któremu zakontraktowana moc dociera do przyłącza, oraz ręczne sterowanie magazynem w symulatorze. W październiku 2026 r. rozdzielamy widok magazynów i liczników w monitoringu webowym, a w planie jest korekta oddawanej mocy regulatorem PID.

Dla Zeronest od stycznia 2024 r. budujemy EMS dla domów i instalatorów. Steruje około 30 MWh magazynów prosumenckich z falownikami 16 marek, w trzech trybach pracy magazynu: wyłączonym, ręcznym i automatycznym.