MEGATRON- Büyük Kapasiteli Lityum Batarya Yönetim Sistemi

Büyük miktarda elektrik enerjisini depolamak için tasarlanan teknolojilerin en yoğun kullanılan tipi olan Lityum Bataryalı Enerji Depolama Sistemi (Li BESS) konusunda BATKON tarafından yapılan Ar-Ge ve Ür-Ge çalışmaları, Elektrik Dağıtım Şirketleri (EDAŞ) ile birlikte yapılan TÜBİTAK TEYDEB 1511 projeleri ve özel sektörle yapılan işbirlikleri sonucunda BATKON olarak “MEGATRON” adını verdiğimiz BESS sistemlerini hazırladık.

Yenilenebilir

Enerji

PeakShave

Frekans

Regülasyon

Yük Kaydırma

Talep

Cevabı

Enerji Yedekleme

Güç

Kalitesi

BESS konusunda temel yaklaşımımız sistemin “Modüler” olması ve istenen DC voltaj ve istenen Wh kapasitelere bu modülleri ekleyip çıkararak ulaşabilmekti. Bu bağlamda tasarladığımız “BMSLion” lityum batarya yönetim donanımımızı özel haberleşme ve yönetim algoritmaları ile donatarak 16 hücreden 300 hücreye ulaşabilen ve pratikte 1000 VDC gerilimlere ulaşan depolama sistemleri üretebilmeyi sağlayan bir altyapı hazırladık. 

Tipik MEGATRON Dizi Yapısı

Sistemin en küçük birimi LBM (Lityum Batarya Modülü) içerisinde istenen Ah kapasitede 16 adete kadar hücrenin BMSLion donanımı ve gömülü yazılımı ile izlendiği bir kutu halinde oluşturuluyor. Kullanılacak hücre kimyası (LFP, NMC, NCA, LCA, LTO vs.) tamamen uygulamaya göre değişebilir çünkü BMSLion her türlü Lityum kimyasına donanım ve yazılım olarak uyarlanabiliyor. 

LBM modüllerini kontrol eden BMSLion’ları koordine etmek ve yüksek gerilimli depolama sistemini yönetmek için bir de Master BMS tasarladık ve bu donanımın CANBus üzerinden LBM’lerdeki Slave BMS’ler ile iletişimi kurması için protokol oluşturduk. Bu sayede Master BMS tüm diğer slave BMS’lerdeki ölçülen verileri CANBus üzerinden alarak sistem ile ilgili kararları vermek için kullanabiliyor.

LBM - Lityum Batarya Modülü

Master BMS; dizi üzerindeki tüm hücrelerin gerilimlerini ve sıcaklık değerlerini anlık öğrendiği için bir Lityum BMS’ten beklenen OVP (Yüksek hücre gerilimi koruması), UVP (Düşük hücre gerilimi koruması), OTP (Yüksek hücre sıcaklığı koruması), OCP (Şarj/Deşarj sırasında aşırı akım koruması) gibi tüm koruma algoritmaları işletebiliyor. Master BMS kontrol ettiği hücre dizisine (String) seri olarak bağlı anahtarları da kontrol ederek gerektiğinde şarj ve deşarj yönünde akım akmasını kesebiliyor. Aynı zamanda “hall effect” akım sensörü ile de hassas bir şekilde dizi akımını okuyarak; aşırı akım koruması işlevine ek olarak dizinin Ah olarak aktüel kapasitesini de hesaplayabiliyor.


Bir MEGATRON sistemine birden fazla hücre dizisi kullanılabiliyor. Bu LBM modüllerinin ergonomik olarak yerden kaldırılıp raflara yerleştirilebilmesi için gerekli bir özellik. Çünkü 150 Ah’den daha büyük hücreleri 15-16 adet serileyip tek bir metal kutuya koymaya çalıştığınızda kutunun ağırlığı ergonomi sınırlarını aşabiliyor. Bu nedenle Megawattsaat kapasitelere ulaşmak için birden fazla diziyi paralel çalıştırmak zorunlu hale geliyor. Biz de MEGATRON’da bunu düşünerek her diziyi maksimum 150 Ah (~7.7 kWh) LBM'lerden oluşacak şekilde planladık. Ancak gerektiğine 15-16 seri yerine bir LBM'de örneğin 12 seri 300 Ah kapasite hücre de kullanabiliriz. Her seri bağlı LBM'lerden oluşan dizinin önüne 100 kW kapasiteli bir “çift yönlü redresör/invertör” işlevi gören ve literatürde “Power Conversion System – PCS” adı verilen yüksek voltaj güç elektroniği sistemleri ekledik. Bu sayede örneğin 1 MW güç gereken bir BESS için 10 adet diziyi AC tarafta birbirine paralel bağlayacak bir yapı oluşturduk. Fakat uygulamada istenirse daha büyük güçlü PCS'ler kullanarak birden fazla batarya dizisini Yüksek Voltaj DC barada paralelleyecek yapıları da destekleyecek şekilde alt yapımızı hazırladık.


BMS’lerimiz ise kendi aralarında CANBus ile iletişim kurarken LBM kutuları içerisinde pasif hücre dengelemesi ve pasif modül dengelemesi gibi özellikleri de yönetiyorlar. Bu sayede yüzlerce seri bağlı Lityum hücre arasındaki gerilim ve dolayısı ile SoC farklarını azaltarak BESS’in enerji depolama kapasitesini optimize etmeye yardımcı oluyoruz.

MEGATRON - Batarya Yönetim Sistemi

Birden fazla diziye sahip MEGATRON sistemlerde diziler arası koordinasyonun sağlanması ve BESS’in dış dünya ile iletişimi için EMS (Enerji Yönetim Sistemi) modülü de geliştirdik. LCD ekrana da sahip olan bu birim Master BMS’lerle RS485 MODBUS üzerinden iletişim kurarak sistemin tamamı hakkında bilgi sahibi oluyor ve bu bilgiyi analiz ederek temel kararları verebiliyor. EMS üzerinden SmartGrid bulut sunucularından alınan komutlar MasterBMS’lere iletilerek dizilerin şarj veya deşarj yönünde istenen güçlerde devreye girmesi, gücün diziler arasında eşit dağıtılması, arıza tespit edilen dizinin sistemden yalıtılması ve alarmların SmartGrid bulut sunuculara iletilmesi gibi onlarca durumu yönetme işlevi EMS tarafından yapılıyor.
 

MEGATRON sistemimiz mekanik olarak ihtiyaca göre istenen şekilde tasarlanabiliyor. Örneğin klasik raflı sistemler şeklinde diziler üretebiliyoruz. İhtiyaca göre daha büyük kapasiteli ve üst üste monte edilebilen kutular şeklide mekanik tasarımları da uygulayabiliyoruz.

MEGATRON - Rack

MEGATRON - Stack