Stan naładowania (SoC)

Art. 3 ust. 1 pkt 27 unijnego rozporządzenia bateryjnego (UE) 2023/1542 definiuje stan naładowania jako dostępną energię w baterii wyrażoną jako procent jej pojemności znamionowej deklarowanej przez producenta. 0% oznacza baterię pustą, 100% pełną. W praktyce wiele systemów zarządzania baterią podaje SoC względem pojemności, jaką bateria ma dziś, a ta maleje z wiekiem. Ten sam procent może więc oznaczać inną liczbę kWh w dwóch bateriach o tej samej tabliczce znamionowej.

Stanu naładowania nie da się zmierzyć bezpośrednio. System zarządzania baterią go szacuje: zwykle zlicza prąd, który wpływa i wypływa (tzw. coulomb counting), koryguje wynik napięciem ogniw, gdy bateria odpoczywa, a często dokłada do tego model ogniw. Zliczanie z czasem się rozjeżdża. Ogniwa litowo-żelazowo-fosforanowe mają też płaską krzywą napięcia w większości zakresu, więc szacunek może się mylić o kilka punktów, dopóki bateria nie dojdzie do pełnego naładowania albo innego znanego punktu i się nie skalibruje. Nagły skok odczytu SoC to zwykle właśnie taka korekta, a nie realna zmiana zgromadzonej energii.

Z SoC często myli się trzy pokrewne wielkości. Stan zdrowia (SoH) mówi, ile pojemności zostało baterii w porównaniu z nową. Głębokość rozładowania (DoD) dotyczy jednego cyklu: rozładowanie z 90% do 20% to głębokość 70%. Energia użyteczna to to, co mieści się między minimalnym a maksymalnym SoC dopuszczonym przez operatora, i to na niej system energetyczny opiera plany.

Dla systemu zarządzania energią (EMS) SoC to główna zmienna stanu magazynu energii. Od niej zależy każda decyzja o ładowaniu, rozładowaniu, sprzedaży albo wstrzymaniu się, a także każde zobowiązanie obiektu wobec operatora sieci czy partnera handlowego. Szacunek i twarde limity ogniw należą do BMS. Oprogramowanie nad nim odpowiada za okno pracy i za to, co się w nim dzieje. Wymagania, które warto wpisać do specyfikacji:

• Limity mają dwie warstwy. Twarde limity pochodzą z modelu baterii albo falownika i chronią ogniwa. Limity pracy dla strategii mieszczą się w nich i powinny być edytowalne dla każdej instalacji, z walidacją, która odrzuci minimum wyższe od maksimum albo wartość spoza limitów sprzętu.
• Progi decyzji potrzebują zapasu. Jeśli EMS rozładowuje magazyn energii zawsze, gdy SoC jest powyżej minimum, bateria zejdzie poniżej minimum w ciągu jednego interwału sterowania. Próg decyzji musi mieć bufor co najmniej tak duży jak energia, którą bateria może przesłać w jednym interwale.
• Zarezerwowaną energię trzeba zaplanować. Okna peak shavingu, rezerwa awaryjna oraz zobowiązania handlowe czy bilansujące wymagają energii w konkretnym czasie, więc moduł planowania musi utrzymać odpowiednio wysoki SoC przed każdym z nich. Tych celów nie da się optymalizować osobno.
• Nieprawdopodobne wartości są oznaczane. Odczyt SoC, który zmienia się szybciej, niż pozwala moc baterii (na przykład skok o 15 punktów w ciągu minuty), albo stoi w miejscu mimo przepływu mocy, zwykle oznacza problem z komunikacją lub kalibracją. Logika sterowania powinna taką wartość pominąć i zgłosić alarm.
• Ustawienia ochronne muszą przetrwać zmiany konfiguracji. Dodanie regulatora nie może po cichu usunąć ustawień ochrony przed głębokim rozładowaniem. W prawdziwym projekcie zrobiło to dodanie regulatora handlu (opis niżej), więc warto mieć na to test regresyjny.
• SoC zapisuje się przy każdej decyzji. Żeby później wyjaśnić głębokie rozładowanie albo nietrafione okno peak shavingu, potrzebny jest SoC, który widział system, obowiązujące limity i podjęta decyzja.

Art. 14 rozporządzenia bateryjnego wymaga, by od 18 sierpnia 2024 r. BMS stacjonarnych systemów magazynowania energii, baterii do lekkich środków transportu i baterii pojazdów elektrycznych przechowywał aktualne dane o parametrach określających stan zdrowia i przewidywaną żywotność, wymienionych w załączniku VII. Dla magazynów stacjonarnych parametry z załącznika VII obejmują m.in. pozostałą pojemność (część A, stan zdrowia) oraz, dla przewidywanej żywotności, śledzenie szkodliwych zdarzeń, takich jak liczba głębokich rozładowań (część B). Osoba, która legalnie kupiła baterię, oraz działające w jej imieniu podmioty trzecie dostają do tych danych dostęp tylko do odczytu, między innymi po to, by udostępnić baterię niezależnym agregatorom.

Dla oprogramowania ma to dwie konsekwencje. Limity SoC dotyczą także żywotności i gwarancji, bo każde głębokie rozładowanie zostaje zapisane. Danych z BMS nie można też już traktować jak prywatnego interfejsu dostawcy baterii: EMS albo platforma agregatora mają podstawę prawną, żeby je odczytywać.

W EMS, który budujemy dla Zeronest, minimalny i maksymalny SoC pochodzą z modelu falownika i można je nadpisać dla każdej instalacji. W 2026 r. zmieniliśmy sposób, w jaki korzystają z nich decyzje o ładowaniu i rozładowaniu. Decyzja nie czyta już stałych wartości SoC, tylko bierze limit instalacji i dodaje do niego albo odejmuje próg. Próg rozładowania to maksymalna energia, jaką bateria może oddać w jednym interwale, podzielona przez jej pojemność. Dzięki temu bateria przestaje się rozładowywać, zanim dojdzie do minimum. W tym samym roku właściciele dostali możliwość samodzielnej zmiany minimalnego i maksymalnego SoC w aplikacji mobilnej i w panelu webowym.

EMS, który zbudowaliśmy dla Skyfri, ma wśród trybów pracy tryb utrzymania SoC, obok peak shavingu i handlu energią. Dla magazynów energii Global Green zbudowaliśmy w 2026 r. osobny regulator chroniący przed głębokim rozładowaniem. W testach okazało się, że dodanie regulatora handlu usuwało ustawienia tej ochrony. Błąd znaleziono i naprawiono. Limity ochronne potrzebują własnego testu przy każdej zmianie zestawu regulatorów.