อินเทอร์เฟซการสื่อสารของระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่คืออะไร

ในฐานะซัพพลายเออร์ของระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) ฉันมักถูกถามเกี่ยวกับอินเทอร์เฟซการสื่อสารต่างๆ ที่มีบทบาทสำคัญในการทำงานที่ราบรื่นของระบบเหล่านี้ ในบล็อกโพสต์นี้ ฉันจะเจาะลึกรายละเอียดของอินเทอร์เฟซการสื่อสารเหล่านี้ อธิบายฟังก์ชัน ความสำคัญ และวิธีที่อินเทอร์เฟซเหล่านี้มีส่วนช่วยในประสิทธิภาพโดยรวมของ BESS

1. โมดบัส

Modbus เป็นหนึ่งในโปรโตคอลการสื่อสารที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในด้านระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม และได้ค้นพบวิธีการเข้าสู่ BESS เช่นกัน ทำงานบนสถาปัตยกรรมหลัก - สถาปัตยกรรมรอง โดยที่อุปกรณ์หลัก (เช่น ระบบตรวจสอบหรือตัวควบคุม) ส่งคำขอไปยังอุปกรณ์รองตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไป (เช่น โมดูลแบตเตอรี่ อินเวอร์เตอร์)

Modbus มีสองรูปแบบหลัก: Modbus RTU และ Modbus TCP โดยทั่วไป Modbus RTU จะใช้สำหรับการสื่อสารแบบอนุกรมผ่านอินเทอร์เฟซ RS - 485 หรือ RS - 232 เป็นโปรโตคอลไบนารี่ ซึ่งหมายความว่าข้อมูลจะถูกส่งในรูปแบบไบนารี่ขนาดกะทัดรัด ทำให้มีประสิทธิภาพสำหรับการสื่อสารระยะสั้น ตัวอย่างเช่น ใน BESS ขนาดเล็กซึ่งมีส่วนประกอบอยู่ใกล้กัน สามารถใช้ Modbus RTU เพื่อสื่อสารระหว่างระบบการจัดการแบตเตอรี่ (BMS) และชั้นวางแบตเตอรี่แต่ละชั้นได้

ในทางกลับกัน Modbus TCP ได้รับการออกแบบมาสำหรับการสื่อสารผ่านอีเทอร์เน็ต ใช้สแต็กโปรโตคอล TCP/IP ซึ่งช่วยให้สามารถสื่อสารทางไกลและรวมเข้ากับโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายที่มีอยู่ได้อย่างง่ายดาย ในการติดตั้ง BESS ขนาดใหญ่ เช่น กการจัดเก็บพลังงานคอนเทนเนอร์ระบบสำหรับอาคารพาณิชย์หรือสิ่งอำนวยความสะดวกที่เชื่อมต่อกับกริด สามารถใช้ Modbus TCP เพื่อเชื่อมต่อ BESS กับห้องควบคุมกลางหรือระบบการจัดการกริด

ข้อดีของ Modbus อยู่ที่ความเรียบง่ายและความเข้ากันได้ในวงกว้าง ผู้ผลิตส่วนประกอบ BESS หลายรายสนับสนุน Modbus ซึ่งทำให้ง่ายต่อการรวมอุปกรณ์ต่างๆ เข้ากับระบบแบบครบวงจร อย่างไรก็ตาม ยังมีข้อจำกัดบางประการ เช่น อัตราการถ่ายโอนข้อมูลค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับโปรโตคอลอื่นๆ บางตัว ซึ่งอาจไม่เหมาะกับแอปพลิเคชันที่ต้องการการรับส่งข้อมูลความเร็วสูง

2. CAN (เครือข่ายพื้นที่ควบคุม)

CAN เป็นอีกหนึ่งอินเทอร์เฟซการสื่อสารยอดนิยมใน BESS โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการสื่อสารภายในชุดแบตเตอรี่ เดิมได้รับการพัฒนาสำหรับอุตสาหกรรมยานยนต์ แต่ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานด้านอุตสาหกรรมและการจัดเก็บพลังงาน

CAN เป็นโปรโตคอลการสื่อสารแบบอนุกรมที่ใช้แนวคิดแบบหลายต้นแบบ ช่วยให้หลายโหนดสามารถสื่อสารบนบัสเดียวกันได้ ใน BESS เซลล์หรือโมดูลแบตเตอรี่แต่ละเซลล์สามารถติดตั้งตัวรับส่งสัญญาณ CAN ได้ ซึ่งช่วยให้สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูล เช่น แรงดันไฟฟ้า อุณหภูมิ และสถานะการชาร์จ (SOC) การแลกเปลี่ยนข้อมูลแบบเรียลไทม์นี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการจัดการที่เหมาะสมของชุดแบตเตอรี่ เนื่องจากช่วยให้ BMS ตรวจสอบสุขภาพและประสิทธิภาพของเซลล์แต่ละเซลล์ และดำเนินการที่เหมาะสม เช่น ปรับสมดุลประจุระหว่างเซลล์หรือกระตุ้นกลไกความปลอดภัยในกรณีที่มีสภาวะผิดปกติ

ข้อได้เปรียบที่สำคัญประการหนึ่งของ CAN คือความน่าเชื่อถือและความทนทานสูง ใช้เทคนิคการส่งสัญญาณแบบดิฟเฟอเรนเชียล ซึ่งทำให้ไวต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) น้อยลง สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อม BESS ซึ่งมีส่วนประกอบไฟฟ้าแรงสูงและกระแสสูงที่สามารถสร้าง EMI ที่มีนัยสำคัญได้ นอกจากนี้ CAN ยังมีกลไกการตรวจจับข้อผิดพลาดและอนุญาโตตุลาการในตัว ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าข้อมูลจะถูกส่งอย่างถูกต้องและมีประสิทธิภาพ

อย่างไรก็ตาม CAN มีช่วงการสื่อสารที่จำกัดเมื่อเทียบกับโปรโตคอลอื่นๆ โดยทั่วไปจะใช้สำหรับการสื่อสารระยะสั้นถึงระยะกลางภายในชุดแบตเตอรี่หรือระหว่าง BMS และส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์กำลังในบริเวณใกล้เคียง

3. โปรไฟบัส

Profibus เป็นโปรโตคอลฟิลด์บัสที่ใช้กันทั่วไปในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม และยังสามารถนำไปใช้กับ BESS ได้ด้วย Profibus มีสองประเภทหลัก: Profibus DP (อุปกรณ์ต่อพ่วงแบบกระจายอำนาจ) และ Profibus PA (ระบบอัตโนมัติของกระบวนการ)

Profibus DP ได้รับการออกแบบมาเพื่อการสื่อสารที่รวดเร็วระหว่างตัวควบคุมส่วนกลางและอุปกรณ์ต่อพ่วงแบบกระจายอำนาจ ใน BESS สามารถใช้เชื่อมต่อคอนโทรลเลอร์หลักกับส่วนประกอบต่างๆ เช่น อินเวอร์เตอร์ เครื่องชาร์จ และเซ็นเซอร์ตรวจสอบ อัตราการถ่ายโอนข้อมูลที่สูงของ Profibus DP ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการการควบคุมและการตรวจสอบแบบเรียลไทม์ ตัวอย่างเช่น ในกแบตเตอรี่จัดเก็บแบบแร็คเมาท์ระบบ Profibus DP สามารถใช้เพื่อถ่ายโอนข้อมูลระหว่าง BMS และระบบแปลงพลังงานได้อย่างรวดเร็ว เพื่อให้มั่นใจในการควบคุมการไหลของพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ

ในทางกลับกัน Profibus PA ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการใช้งานกระบวนการอัตโนมัติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตราย โดยมีอินเทอร์เฟซการสื่อสารที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้สำหรับอุปกรณ์ที่ต้องมีความปลอดภัยภายใน เช่น เซ็นเซอร์ในการติดตั้ง BESS ซึ่งมีความเสี่ยงต่อการระเบิดหรือไฟไหม้

ข้อดีของ Profibus คือการยอมรับอย่างกว้างขวางในตลาดอุตสาหกรรม และความสามารถในการรองรับอุปกรณ์จำนวนมากบนเครือข่ายเดียวกัน อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องมีการกำหนดค่าและการตั้งค่าที่ค่อนข้างซับซ้อน ซึ่งอาจเพิ่มค่าใช้จ่ายในการติดตั้งและบำรุงรักษา

4. อีเทอร์เน็ต/ไอพี

Ethernet/IP เป็นโปรโตคอลอีเธอร์เน็ตอุตสาหกรรมที่ใช้ Common Industrial Protocol (CIP) โดยผสมผสานข้อดีของอีเธอร์เน็ต เช่น การถ่ายโอนข้อมูลความเร็วสูง และความพร้อมใช้งานในวงกว้าง เข้ากับฟังก์ชันที่จำเป็นสำหรับระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมและการควบคุม

ใน BESS สามารถใช้ Ethernet/IP เพื่อเชื่อมต่อ BESS กับเครือข่ายองค์กรหรือแพลตฟอร์มการตรวจสอบและการจัดการบนคลาวด์ ซึ่งช่วยให้สามารถตรวจสอบ ควบคุม และวิเคราะห์ข้อมูลของ BESS จากระยะไกลได้ ตัวอย่างเช่น บริษัทสาธารณูปโภคสามารถใช้ Ethernet/IP เพื่อเชื่อมต่อตู้เก็บพลังงานสำหรับโรงพยาบาลไปยังศูนย์ควบคุมกลาง ทำให้สามารถติดตามสถานะการจัดเก็บพลังงานแบบเรียลไทม์และควบคุมการทำงานของระบบจากระยะไกลได้

อีเธอร์เน็ต/IP ยังรองรับการสื่อสารแบบอ็อบเจ็กต์ ซึ่งหมายความว่าข้อมูลสามารถจัดเป็นอ็อบเจ็กต์ด้วยคุณสมบัติและวิธีการที่กำหนดไว้อย่างดี ทำให้ง่ายต่อการรวมอุปกรณ์และระบบต่างๆ เข้าด้วยกัน เนื่องจากอุปกรณ์แต่ละเครื่องสามารถเปิดเผยฟังก์ชันการทำงานของตนเป็นออบเจ็กต์ที่สามารถเข้าถึงและควบคุมโดยอุปกรณ์อื่นบนเครือข่ายได้

อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับโปรโตคอลที่ใช้อีเธอร์เน็ต อีเธอร์เน็ต/IP มีความเสี่ยงต่อการโจมตีทางไซเบอร์ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีมาตรการรักษาความปลอดภัยที่เหมาะสม เช่น ไฟร์วอลล์ การเข้ารหัส และการควบคุมการเข้าถึง เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของ BESS

5. DNP3 (โปรโตคอลเครือข่ายแบบกระจาย 3)

DNP3 เป็นโปรโตคอลการสื่อสารที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้า มีการใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการสื่อสารระหว่างระบบการผลิตไฟฟ้า ระบบส่ง และระบบจำหน่าย และยังสามารถนำไปใช้ใน BESS โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแอปพลิเคชันที่เชื่อมต่อกับกริด

DNP3 รองรับทั้งโมเดลการสื่อสารแบบมาสเตอร์ - ทาสและเพียร์ทูเพียร์ ใน BESS ที่เชื่อมต่อกับกริด ระบบการจัดการกริดสามารถทำหน้าที่เป็นตัวหลักได้ และ BESS สามารถทำหน้าที่เป็นทาสได้ ต้นแบบสามารถส่งคำสั่งไปยัง BESS เช่น คำแนะนำในการชาร์จหรือการคายประจุ ตามความต้องการพลังงานของโครงข่ายและความจุพลังงานที่มีอยู่ จากนั้น BESS จะสามารถส่งข้อมูลสถานะกลับ เช่น SOC กำลังไฟฟ้าเอาท์พุต และเงื่อนไขความผิดปกติใดๆ

ข้อดีหลักประการหนึ่งของ DNP3 คือการรองรับข้อมูลที่ประทับตามเวลาและการรายงานเหตุการณ์ นี่เป็นสิ่งสำคัญในระบบไฟฟ้า ซึ่งการซิงโครไนซ์เวลาที่แม่นยำและการบันทึกเหตุการณ์มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อเสถียรภาพของโครงข่ายและการวิเคราะห์ข้อผิดพลาด นอกจากนี้ DNP3 ยังมีกลไกความปลอดภัยที่สามารถกำหนดค่าได้เพื่อปกป้องการสื่อสารระหว่างกริดและ BESS จากการเข้าถึงโดยไม่ได้รับอนุญาต

อย่างไรก็ตาม DNP3 มีโครงสร้างโปรโตคอลที่ค่อนข้างซับซ้อน ซึ่งอาจต้องใช้ทรัพยากรมากขึ้นสำหรับการนำไปใช้และบำรุงรักษา เมื่อเทียบกับโปรโตคอลอื่นๆ

บทสรุป

โดยสรุป อินเทอร์เฟซการสื่อสารในระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่มีบทบาทสำคัญในการรับประกันการทำงานที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ แต่ละโปรโตคอลมีข้อดีและข้อจำกัดของตัวเอง และการเลือกอินเทอร์เฟซการสื่อสารขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ข้อกำหนดของแอปพลิเคชัน ขนาดของ BESS ระยะห่างระหว่างส่วนประกอบ และโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายที่มีอยู่

ในฐานะซัพพลายเออร์ของ BESS เราเข้าใจถึงความสำคัญของการเลือกอินเทอร์เฟซการสื่อสารที่เหมาะสมกับความต้องการเฉพาะของลูกค้าของเรา เรานำเสนอโซลูชัน BESS ที่หลากหลายซึ่งเข้ากันได้กับโปรโตคอลการสื่อสารที่แตกต่างกัน ช่วยให้มั่นใจในการบูรณาการอย่างราบรื่นกับระบบที่มีอยู่ และมอบความสามารถในการตรวจสอบและควบคุมแบบเรียลไทม์

หากคุณสนใจระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ของเรา หรือมีคำถามใดๆ เกี่ยวกับอินเทอร์เฟซการสื่อสาร โปรดติดต่อเราเพื่อขอหารือเพิ่มเติมและเจรจาการจัดซื้อจัดจ้าง เรามุ่งมั่นที่จะมอบโซลูชันการจัดเก็บพลังงานที่ดีที่สุดที่เหมาะกับความต้องการของคุณ

อ้างอิง

• "เครือข่ายการสื่อสารอุตสาหกรรม: คู่มืออ้างอิง" โดย Thomas L. Williams
• "ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่: การออกแบบ การทำงาน และบูรณาการ" โดย Yilu Liu
• เอกสารทางเทคนิคจากผู้ผลิตส่วนประกอบ BESS หลายราย