Misalkan sistem penyimpanan energi baterai diminta discharge pada 50 kW, tetapi output aktual stabil di 35 kW. Belum tentu ada yang salah. Perbedaannya mungkin hanya berarti 50 kW adalah yang diinginkan situs, sementara 35 kW adalah yang dapat didukung baterai dan peralatan konversi daya pada saat itu. Celah ini adalah cara yang berguna untuk memahami PCS, BMS, dan EMS sebagai bagian dari proses operasi yang sama.Tiga peran, jenis kewenangan yang berbeda
EMS biasanya berada paling dekat dengan tujuan operasi situs. EMS dapat memutuskan bahwa baterai harus discharge karena beban meningkat, output surya turun, atau instruksi operasi lain meminta energi tersimpan digunakan. Hasil langsungnya bisa sederhana: mengisi, discharge, atau menahan pada level daya tertentu. Siemens Energy menggambarkan EMS sebagai lapisan yang mengelola operasi dan dispatch BESS secara keseluruhan, sementara PCS melakukan konversi daya dan BMS memantau serta mengendalikan kondisi baterai. (siemens-energy.com)
Baterai memiliki kondisi operasinya sendiri. Tegangan sel, suhu, dan pengukuran lain, bersama estimasi kondisi seperti SOC, memengaruhi seberapa banyak pengisian atau discharge yang dapat didukungnya. Infineon mencantumkan estimasi SOC/SOH bersama pemantauan, balancing, deteksi fault, dan komunikasi sebagai fungsi inti BMS untuk penyimpanan energi baterai. (infineon.com) Dalam sistem yang dikelola, BMS dapat mengomunikasikan status baterai bersama batas tegangan pengisian, arus pengisian, dan arus discharge. Victron, misalnya, mendokumentasikan baterai yang mengirimkan batas-batas ini secara dinamis ke pengontrol sistem ketika tegangan sel, SOC, atau suhu berubah. (victronenergy.com)
Karena itu, batas baterai memiliki tujuan berbeda dari permintaan EMS. Misalkan EMS meminta discharge 50 kW, sementara batas sisi baterai saat ini berarti hanya sekitar 35 kW yang tersedia. Angka 35 kW menetapkan batas sisi baterai dalam kondisi tersebut. Jika situs hanya membutuhkan 20 kW, tidak ada alasan untuk discharge pada 35 kW hanya karena baterai mampu. Jika situs menginginkan 50 kW, titik operasi yang diminta harus dikurangi menjadi sesuatu yang benar-benar dapat didukung sistem.
Bayangkan layar kontrol yang sama menunjukkan permintaan 50 kW, nilai yang diizinkan 35 kW, dan output terukur 34.7 kW. Ketiganya dinyatakan dalam kilowatt, tetapi menggambarkan hal berbeda: niat, batas, dan hasil. Satuan saja tidak cukup. Label dan sumber penting karena setpoint, batas, dan pengukuran aktual dapat berbeda secara sah tanpa menunjukkan malfungsi.
Sistem yang sama dapat membawa beberapa batas sekaligus. Victron mendokumentasikan satu susunan ketika batas arus pengisian yang diberikan BMS dibandingkan dengan maksimum yang dikonfigurasi pengguna dan nilai yang lebih rendah diterapkan, sementara batas level perangkat dapat tetap aktif. Pengontrol mana yang merekonsiliasi batasan ini berbeda menurut arsitektur, sehingga hierarki universal menyesatkan. Permintaan menggambarkan operasi yang dimaksud; batas mendefinisikan ruang tempat operasi itu dapat terjadi. Titik operasi yang layak adalah tempat keduanya bertemu. (victronenergy.com)
PCS mengubah permintaan yang layak menjadi daya
Setelah permintaan operasi sesuai dengan batas aktif, PCS mengubah keputusan itu menjadi aliran daya listrik. Baterai beroperasi di sisi DC, sementara situs atau jaringan biasanya berada di sisi AC; PCS mengendalikan konversi di antara keduanya. Siemens Energy menggambarkan PCS sebagai elemen konversi daya dari BESS, berbeda dari EMS yang mengelola dispatch dan BMS yang mengelola kondisi baterai. (siemens-energy.com)
Diagram sederhana mungkin menyiratkan urutan rapi ketika EMS mengeluarkan perintah, BMS menyetujuinya, dan PCS melaksanakannya. Sistem nyata biasanya lebih terdistribusi. Desain referensi BESS tegangan tinggi NXP, misalnya, memberi unit manajemen baterai tanggung jawab atas pemantauan interlock dan kendali kontaktor serta komunikasi dengan EMS. Jika proteksi baterai membutuhkan isolasi, respons itu dapat terjadi di dalam lapisan proteksi baterai alih-alih menunggu keputusan optimasi tingkat situs. (nxp.com)
PCS juga beroperasi dalam batas listriknya sendiri dan kondisi sisi AC. Aliran daya akhir dibentuk oleh permintaan operasi bersama batasan baterai, konverter, dan sistem. Menyebut salah satu pengontrol sebagai "otak" sistem menyembunyikan bagaimana kewenangan sebenarnya didistribusikan. EMS menentukan apa yang ingin dilakukan situs terhadap baterai. BMS menyediakan status sisi baterai, batas, dan proteksi. PCS mengubah titik operasi yang diizinkan menjadi daya listrik terkendali.
Contoh 50 kW menjadi lebih berguna jika kondisi berubah saat sistem berjalan. Permintaan yang layak satu menit lalu dapat menjadi tidak layak setelah suhu baterai naik atau batas sisi baterai lain mengetat. Dalam pengaturan yang didokumentasikan Victron, Multis dan Quattros mati dalam mode island ketika arus discharge maksimum mencapai nol. Unit manajemen baterai BESS NXP juga mencakup kendali kontaktor, menunjukkan bagaimana proteksi sisi baterai dapat berpindah dari batas operasi yang dikomunikasikan ke isolasi fisik ketika diperlukan. (victronenergy.com) (nxp.com)
Batas yang berubah hanya berarti titik operasi yang layak telah bergeser. Status dan batas sisi baterai dapat dikomunikasikan ke kontrol tingkat lebih tinggi melalui antarmuka seperti CAN FD, RS485, dan Ethernet; NXP mencakup ketiganya pada unit manajemen baterai BESS untuk komunikasi dengan EMS. Kontrol tingkat lebih tinggi kemudian dapat merespons batas baterai yang baru sementara PCS terus beroperasi dalam batasan yang tetap aktif. Karena itu proses kontrol bersifat kontinu: kondisi diamati, batas diperbarui, permintaan operasi disesuaikan bila perlu, dan operasi aktual menjadi bagian dari informasi yang digunakan untuk keputusan berikutnya. (nxp.com)
Dilihat dengan cara ini, diagram 3S menjadi peta tentang bagaimana niat operasi berubah menjadi aliran daya yang dapat dieksekusi. EMS mewakili apa yang ingin dilakukan situs, BMS menyediakan informasi dan batas sisi baterai yang membentuk apa yang mungkin, dan PCS melakukan konversi yang membuat titik operasi hasilnya menjadi nyata. Ketika sistem meminta 50 kW dan mengirimkan 35 kW, pertanyaan yang berguna adalah batasan apa yang membuat 35 kW menjadi titik operasi yang layak. Pertanyaan itu mengungkap lebih banyak tentang sistem daripada nama pengontrol saja.
