Автоматика накопителей энергии BESS

BESS (Battery Energy Storage System) — промышленная система накопления энергии на литий-ионных аккумуляторах, мощность от сотен кВт до сотен МВт. Автоматика трёхуровневая: BMS управляет ячейками, PCS преобразует между постоянным и переменным током, EMS решает что делать на уровне системы.

BMS (battery management system) работает с каждой ячейкой: контроль напряжения (3,0-4,2 В для LFP, 2,8-4,2 В для NMC), температуры (-20...+60 °C), баланс заряда между ячейками. При выходе параметра за пределы — отключение модуля или всего стека. Балансировка пассивная (сжигание избытка на резисторах) или активная (переброс заряда между ячейками) — критично для продления ресурса, иначе разброс ячеек растёт и ёмкость банка падает.

PCS (power conversion system) — двунаправленный IGBT-инвертор, работающий в четырёх квадрантах P-Q плоскости. Может выдавать мощность (разряд) или потреблять (заряд), независимо управлять активной и реактивной мощностью. При работе в режиме grid-following следует за частотой сети, в режиме grid-forming формирует частоту сам (нужно для изолированных сетей и чёрного пуска). Переключение между режимами по команде EMS за десятки миллисекунд.

EMS (energy management system) решает экономические и сетевые задачи: когда заряжаться (ночной тариф), когда разряжать (пиковый тариф, пиковая мощность объекта), сколько резервировать на аварии. Для сетевых применений EMS участвует в рынке регулирования частоты (FCR), сервисах быстрого резерва (FFR), сглаживании выработки близлежащей СЭС или ВЭС. Переход на резервную работу при пропадании сети занимает 10-50 мс, что обеспечивает бесперебойность критической нагрузки без провалов.

В России BESS пока в основном пилотные (Росатом, Россети, РусГидро), крупных коммерческих установок единицы. Основное препятствие — отсутствие рынка услуг накопления и дорогие ячейки. С 2024 начал работать внутренний производитель Renera (Росатом), что снижает зависимость от китайских и корейских ячеек.