Guia de integração do controlo de sistemas de armazenamento de energia em bateria (BESS) através de testes «Hardware-in-the-Loop»

Um controlador de armazenamento de energia de bateria pode passar nos testes de fábrica programados, comunicar-se corretamente em condições ideais e, mesmo assim, falhar quando uma mensagem atrasada sobre o estado de carga coincide com um evento de tensão, uma restrição do computador e um comando de supervisão que chega no mesmo ciclo de controlo.

Por que é que só se descobriu isso depois da ativação?

Tenho uma opinião bem direta: um BESS que gere um conjunto que, na verdade, não tenha sido submetido a testes de hardware-in-the-loop em circuito fechado não está totalmente validado. Está apenas configurado.

Essa distinção é agora muito mais importante. Os EUA ligaram à rede aproximadamente 14,1 GWh, o equivalente a 4,3 GWac, de armazenamento de energia durante o primeiro semestre de 2024 — a maior implementação registada no país num primeiro semestre. Cerca de 45% da capacidade de baterias instalada nos Estados Unidos em 2023 estava relacionada com projetos híbridos de energia fotovoltaica com armazenamento. Mais baterias, ainda mais recursos baseados em inversores, mais controladores comunicantes e muito mais formas de pequenos defeitos de configuração se transformarem em incidentes operacionais dispendiosos.

O que os testes «Hardware-in-the-Loop» realmente confirmam

A avaliação «hardware-in-the-loop» é uma técnica de reconhecimento em circuito fechado que liga o hardware de controlo real a um modelo eletrónico em tempo real do sistema que se pretende que este regule.

O controlador em teste pode ser:

• Um sistema de gestão de baterias, ou BMS
• Um controlador de um sistema de conversão de energia
• Um sistema de monitorização de energia, ou EMS
• Um controlador de uma central nuclear, ou pagamento por clique
• Um controlador de microrrede
• Um relé de proteção
• Um controlador de automação em tempo real
• Uma página inicial do SCADA

O simulador em tempo real substitui determinados equipamentos físicos por modelos matemáticos. Dependendo dos limites do teste, esses modelos podem representar conjuntos de baterias LiFePO₄, o barramento de corrente contínua, o inversor bidirecional, o transformador, o alimentador, a rede elétrica pública, a produção solar, as cargas do local, os dispositivos de segurança, os contadores e os canais de comunicação.

A lacuna nos comentários é precisamente o ponto-chave. O controlador recebe tensões, correntes, regularidade, estado de carga, níveis de temperatura, sistemas de alarme, posições dos disjuntores e vários outros sinais, como se estivesse a operar um BESS real. Os seus comandos são devolvidos à simulação, onde alteram o próximo estado calculado do sistema.

O NREL descreve o “hardware-in-the-loop” do controlador, ou CHIL, como uma configuração na qual os controladores físicos trocam sinais e pontos de regulação com uma simulação de sistemas de energia realizada por uma aplicação de software. Na plataforma de testes mencionada, a OPAL-RT realizou simulações no domínio fasorial a um intervalo normal de 10 milissegundos e simulações de transientes eletromagnéticos a intervalos de cerca de 100 frações de segundo. Não se pretendia que o controlador reconhecesse que a sua «instalação» era um modelo.

Mas o HIL tem algumas restrições.

Não verifica a qualidade da produção das células, a eficiência da propagação térmica, a resistência ao fogo do invólucro, a qualidade da instalação dos cabos, a proteção do acesso, o dimensionamento do ar condicionado nem a estabilidade mecânica de um suporte de baterias. Não altera a acreditação. E não isenta ninguém da nomeação para o cargo.

Isso comprova que as ações de controlo se inscrevem num âmbito de análise específico e documentado. Nada mais.

Isso continua a ser extremamente benéfico.

O CHIL, o PHIL e a simulação em tempo real não são compatíveis

Os grupos costumam utilizar “HIL” como um termo genérico. Isso é um erro de conceção.

Software-in-the-loop, ou SIL, realiza tanto a conceção da instalação como a programação do código do controlador num programa de software. É rápido, económico e útil para o desenvolvimento inicial de algoritmos. Não está sujeito a problemas relacionados com a carga da CPU, E/S física, agendamento do firmware, comportamento da pilha de protocolos, dimensionamento de sinais ou relógio do controlador.

Controlador «hardware-in-the-loop», ou CHIL, apresenta o controlador de produção ou o hardware de controlo representativo. A bateria, o PCS, a rede e o equipamento de potência permanecem simulados. O CHIL é normalmente o ponto de partida mais eficaz para a integração do controlo do BESS, uma vez que expõe o firmware real e as interações sem energizar equipamento à escala de megawatts.

Hardware-in-the-loop de potência, ou PHIL, integra ferramentas de potência reais diretamente no circuito. Um simulador de rede ou amplificador de potência faz a ligação entre o projeto digital e um inversor, conversor, motor elétrico, relé ou outro dispositivo elétrico real. O NREL salienta que o PHIL requer uma configuração meticulosamente concebida para preservar a segurança e a precisão da simulação — uma advertência que muitas vezes fica esquecida nas apresentações de vendas.

CHIL e PHIL constituídas como sociedades É possível comparar um sistema de gestão de energia (EMS) ou um controlador de potência (PPC) de produção com um computador genuíno, enquanto a bateria, a rede elétrica e o restante da central são substituídos. Isto é muito eficaz. Além disso, é mais difícil, mais dispendioso e mais propenso a configurações incorretas.

A minha recomendação é simples: comece pela SIL, passe para a CHIL e inclua a PHIL precisamente naquele ponto em que os hábitos reais da fase de potência podem transformar a concepção final da engenharia.

O facto de haver muito mais dispositivos não significa, por si só, que as provas sejam melhores.

Mapeie a pilha de controlo do BESS antes de ligar o simulador

Os erros revelam a autoria.

Um comando pode partir do centro de controlo de energia, passar por um site PPC, entrar num EMS, chegar ao computador, deparar-se com uma restrição de custos do BMS e, em seguida, desaparecer num regulamento de prioridade máxima mal documentado. Quando a resposta de potência ativa está incorreta, cada fornecedor atribui a culpa ao elo seguinte da cadeia.

Evite essa discussão antes da exibição.

Uma ilustração útil sobre os limites de controlo deve revelar:

1. Todos os controladores e entradas
2. Todos os pontos de E/S físicos e digitais
3. Protocolos como Modbus TCP, Modbus RTU, DNP3, IEC 61850, CONTAINER, RS485 e OPC UA
4. Controlo da posse de bola e prioridade máxima
5. Escalabilidade, unidades, ordem dos bytes e convenções relativas a valores com sinal
6. Verificar as taxas e a latência prevista
7. Ações de tempo limite e de recurso alternativo
8. Sistema de alarme, avisos e percursos de desativação
9. Alterações na máquina de estados
10. Recursos de sincronização temporal

Mesmo um modelo relativamente compacto Bateria LiFePO4 de 51,2 V e 100 Ah para sistema de armazenamento de energia doméstico (ESS), para montagem em rack ilustra o problema. As interfaces de utilizador no painel frontal incluem CAN, RS485, RS232 e contacto seco. Cada interface pressupõe certas características relativas aos mapas de registos, taxas de atualização, desativação, gestão de alarmes e compatibilidade com o inversor, que devem ser avaliadas em vez de simplesmente assumidas.

Na gama comercial, a margem aumenta. A Armário de armazenamento de energia LiFePO4 para uso comercial e industrial, com 125 kW e 261 kWh pode incluir suportes para baterias, dispositivos BMS para suportes, um BMS principal, controlos do PCS, lógica de desligamento de emergência, monitorização térmica, alarmes de incêndio e um EMS. O resumo publicado tem em conta, de forma correta, que a configuração de tensão, o procedimento de interações e a compatibilidade do PCS têm de ser harmonizados ao longo de todo o processo de integração.

Esse treino de adaptação deve fazer parte da estratégia da HIL, e não de uma troca de e-mails três dias antes da entrada em serviço.

Desenvolver uma versão do BESS em tempo real que possa ser defendida

O simulador não é mágico.

Um painel de controlo apelativo associado a um modelo impreciso da bateria ou da rede elétrica acaba por gerar informações falsas que parecem precisas. Prefiro ver uma versão mais simples, com pressupostos dedutíveis, do que um gémeo digital complexo cujas especificações tenham origem em brochuras publicitárias e de marketing.

O modelo BESS tem de representar as sensações que podem influenciar as decisões do controlador.

No que diz respeito à bateria, esta é normalmente composta por:

• A tensão em circuito aberto como indicador do SOC
• Resistência de carga e descarga
• Limites de corrente e potência
• Limites de tensão
• Hábitos de estimativa do SOC
• Redução da potência em função da temperatura
• Disponibilidade nas prateleiras
• Referências ao contactor
• Sequência de pré-carga
• Alarmes e desligamentos do BMS
• Limites de potência de carga e de descarga
• Discrepância entre a célula e a prateleira, quando aplicável

No caso do LiFePO₄, cuja fórmula química é LiFePO₄, a região relativamente plana da relação tensão-SOC pode tornar os hábitos de estimativa especialmente importantes. A versão HIL não requer a reprodução de todos os processos eletroquímicos, mas tem de produzir um comportamento terminal razoável e restrições operacionais credíveis.

Um tamanho mais pequeno Bateria doméstica de LiFePO4 de 25,6 V e 200 Ah é estimado em cerca de 5,12 kWh. Isso poderá ser suficiente para avaliar as interações dos inversores de baixa tensão ou a lógica do BMS; no entanto, o seu limite de conceção varia drasticamente quando se trata de uma central à escala de um megawatt, com milhares de prateleiras e um controlo ordenado.

No que diz respeito ao lado da corrente alternada, projete, no mínimo:

• restrições relativas à potência ativa e reativa dos computadores
• Limites da taxa de subida
• Pressupostos relativos à eficácia ou à perda
• Restrição atual
• PLL ou lógica de formação de grelha
• Imunidade do transformador
• Resistência a curto-circuito da rede
• Perturbações na tensão e na regularidade
• Intervenções de técnicos de emergência médica ou de apoio, sempre que necessário
• Interruptores e estados de defesa
• Cargas complementares
• Atrasos e erros na medição

A integridade da versão deve estar em consonância com a questão em causa. Um estudo de desligamento de um segundo não requer a mesma capacidade de transmissão do solucionador que uma análise de resistência a falhas em subciclo.

Simples, mas que passa despercebido.

Como examinar os controlos do BESS com HIL

Um bom programa de testes «hardware-in-the-loop» do BESS segue uma aceleração controlada. Um teste aleatório com erros serve como excelente demonstração; não constitui, porém, uma campanha de certificação defensável.

1. Congelar a configuração do exame

Variações do firmware da fita, alterações no hardware do controlador, dados de especificações, mapas de registos, variações de versão, definições do solucionador, dados de calibração e configuração de rede.

Utilize somas de verificação sempre que possível. Um relatório associado a uma versão de firmware desconhecida não constitui, por si só, uma prova.

2. Confirmar todos os sinais

Inspecione cada valor analógico, estado eletrónico, comando, alarme e valor calculado em ambas as instruções.

Não desista quando os valores “parecerem corretos”. Verifique:

• Sistemas de engenharia
• Convenções de sinalização
• Variáveis de escala
• Ordem das etapas
• Proporções de CT e VT
• Endianidade
• Fonte do registo temporal
• Valores predefinidos
• Comportamento em caso de dados desatualizados
• Bandeiras de qualidade

Um sinal invertido de potência reativa pode passar despercebido durante semanas de análise de rotina, uma vez que o funcionamento com fator de potência unitário o oculta.

3. Definir o funcionamento nominal

Execute os modos de carga, descarga, inatividade e espera em toda a gama de SOC prevista.

Validar o acompanhamento da potência ativa, a monitorização da potência reativa, os pressupostos de eficiência, os preços de rampa, os limites do BMS, as restrições do PCS e as mudanças de modo. O objetivo é estabelecer uma linha de base clara antes de introduzir perturbações.

4. Avaliar os limites

Exigir uma potência de consumo ou de descarga muito superior à que o sistema pode fornecer. Reduzir as margens de segurança disponíveis. Aplicar o redimensionamento térmico. Deslocar o SOC para os seus limites superior e inferior.

Qual é o comando que ganha?

O sistema tem de respeitar o limite legítimo mais restritivo sem oscilações, mudanças de modo duplicadas, saturação do integrador ou comandos desatualizados.

5. Introduzir falhas nas comunicações

Incluir latência, perda de pacotes, mensagens duplicadas, valores «icy», indicadores de qualidade incorretos, falhas de ligação e reinícios do controlador.

É aqui que vários sistemas, por mais aperfeiçoados que sejam, entram em colapso. A análise DERMS de 2023 do NREL utilizou um modelo de rede de distribuição real com cerca de 2 000 nós, 163 geradores fotovoltaicos e 140 baterias de armazenamento de energia. Os cientistas constataram que o sistema de gestão se tornava muito menos resistente a problemas de interação à medida que os fluxos de dados se aproximavam dos DERs individuais responsáveis pela execução dos comandos de potência.

A sua campanha de HIL deve, portanto, testar mais do que uma ligação Ethernet simples. As redes reais são imprevisíveis.

6. Aplicar eventos de grelha

O conjunto de recursos necessários depende da dimensão do projeto, das necessidades de afiliação e do contexto operacional, mas geralmente inclui:

• Subfrequência e sobrefrequência
• Subtensão e sobretensão
• Eventos relacionados com a taxa de variação da frequência
• Saltos de nível
• Desequilíbrio de tensão
• Problemas relacionados com redes elétricas instáveis
• Islanding
• Perda de ligação à rede
• Reconexão
• Passeio de compensação por erro
• Série de arranque a frio
• Perda de produção
• Rejeição repentina de lotes
• Cenários de energização de transformadores

A norma IEEE 1547.1-2020 especifica os procedimentos de ensaio de conformidade para recursos de energia distribuída ligados a redes elétricas. No que diz respeito às fontes baseadas em inversores ligadas à rede de transporte, a norma IEEE 2800-2022 aborda a resistência a variações de tensão e frequência, o controlo de potência energética e de resposta, o suporte a frequências anormais, o suporte a variações de tensão, a corrente de sequência negativa e os procedimentos de proteção. A estratégia de ensaio concreta do projeto deve, ainda assim, respeitar o seu acordo de interligação e a legislação aplicável.

7. Automatizar a avaliação de regressão

Cada problema resolvido deve tornar-se um teste repetível.

Após alterações no firmware, volte a executar toda a coleção aprovada – não apenas o caso que falhou inicialmente. Um ajuste no raciocínio relativo à dimensão da frequência pode afetar a limitação de rampa, a deteção de ilhas, as ações de resistência a perturbações e a recuperação de potência ativa de formas que o programador não previu.

A Matriz de Avaliação HIL do BESS que revela as verdadeiras falhas

Condição de teste	Ocasião criada	Ações previstas do controlador	Provas para apanhar	Defeito comum observado
Despedida habitual	Passar de uma descarga nominal de 0% para 50%	Controlar o comando dentro dos limites acordados de inclinação e resistência	Comando, kW determinado, taxa de variação, tempo de resolução	Escalagem imprecisa ou lentidão no circuito de controlo
Limite máximo do SOC	Comando de carga próximo do SOC ótimo	Reduzir a faturação de forma eficiente e respeitar os limites do BMS	SOC, limite de carga do BMS, comando do PCS, corrente contínua	Completar as limitações do EMS e do BMS
Perda no rack	Retire uma ou mais prateleiras de substituição	Recalcular a potência disponível sem instabilidade	Rack em funcionamento, kW disponível, alarmes, rendimento da instalação	Presunções relativas às capacidades estáticas
Atraso nas comunicações	Incluir latência e jitter regulados	Manter-se estável ou entrar num estado de desolação comprovado	Sincronização dos pacotes, sinalizadores estagnados, erro de controlo	Incompatibilidade ou oscilação do tempo de espera
O link não funciona	Interromper o BMS, o contador ou a ligação de energia	Aplicar a série especificada de sistemas alternativos e de alarme	Estado da ligação, ponto de regulação de reserva, registo de eventos	Comando padrão perigoso
Subfrequência	Aplicar uma regularidade inferior ao limite	Fornecimento da reação de potência ativa especificada	Regularidade, tempo de acionamento, reação em kW, recuperação	Filtragem ou retenção PLL
Queda de tensão	Aplicar uma inclinação bem equilibrada ou desequilibrada	Viagem com ou viagem de acordo com as definições	Tensão RMS, corrente, indicadores de disparo, registos de data e hora	Controlo de segurança incorreto
Perdas na rede	Abrir ponto de afiliação alternativo	Mude com segurança para o modo de saída ou para o modo «ilha»	Posição do disjuntor, estado do modo, tensão, regularidade	Condição de corrida entre controladores
Paragem de emergência	Ativar a entrada de paragem de emergência	Eliminar o comando de alimentação e entrar no estado de segurança bloqueado	Estado das entradas, contactores, estado do computador, sequência de reinicialização	Fundamentação do desligamento sem bloqueio
Reinício do controlador	Reativar o portal EMS, PPC ou BMS	Recuperar-se sem consequências indesejadas	Tempo de arranque, comando guardado, sinal de vida, resultado	Valores predefinidos negativos no arranque
Desvio do relógio	Introduzir a diferença de data e hora	Encontrar ou tolerar o desvio dentro das especificações	Estado do PTP/NTP, ordem da ocorrência, hora do controlador	Documento enganador sobre a sequência de acontecimentos
Reparação	Eliminar a avaria e reiniciar a instalação	Seguir um processo de recuperação controlado e baseado em autorizações	Comando de reinicialização, pré-carga, série de disjuntores	Reinício automático em caso de banimento

Uma declaração do tipo «aprovado/reprovado» é insuficiente. Os critérios de aceitação devem especificar o tempo de ação, o desvio, o tempo de recuperação, a resistência de rastreio, as ações de correção e os requisitos relativos à sequência de eventos.

“Funcionar corretamente” não implica nada num conflito.

O que os dados de testes de campo atuais revelam sobre o HIL do BESS

Em 2024, um estudo do IEEE comparou o desempenho de sistemas de armazenamento de energia por bateria (BESS) à escala de rede através de simulação «hardware-in-the-loop» do controlador, de uma instalação em escala reduzida e de ensaios no terreno. Os investigadores avaliaram o tempo de resposta do controlo e a precisão do controlo nas três configurações — uma indicação útil de que os resultados do CHIL devem ser associados a medições físicas, em vez de serem tratados como factos auto-validados.

Os Laboratórios Nacionais de Sandia apresentaram outro exemplo revelador no seu relatório de realizações do ano fiscal de 2023, publicado em junho de 2024. A Sandia ligou um controlador de gestão externo a uma simulação em tempo real através do Modbus e demonstrou o funcionamento do controlador com hardware em malha (hardware-in-the-loop) em situações de perda prevista de irradiância, perda imprevista de irradiância e perda imprevista de posse.

O mesmo programa da Sandia recorreu à simulação em tempo real para experiências PHIL que envolveram um inversor de formação de rede ABB PCS100, analisando as reações dinâmicas após a desconexão de recursos de geração alternativos. É esse o tipo de análise que importa: não uma ação de referência de energia limpa, mas sim um sistema de controlo obrigado a tomar decisões enquanto a rede elétrica adjacente sofre alterações repentinas.

E as políticas estão a avançar na mesma direção. A Ordem n.º 901 da FERC, emitida em outubro de 2023, orientou o desenvolvimento de critérios de integridade relativos às fontes baseadas em inversores, enquanto uma proposta de dezembro de 2024 se centrou em normas preliminares destinadas a melhorar o comportamento da rede durante perturbações de tensão e frequência. A conformidade no papel não resolverá, certamente, a fraca execução dos controlos; a deteção repetida de perturbações pode pôr isso em evidência.

Como escolher o sistema de testes HIL mais eficaz para sistemas de armazenamento de energia em bateria (BESS)

Não existe um sistema HIL que seja universalmente considerado o melhor.

Existe precisamente o sistema capaz de executar o projeto pretendido, no intervalo de tempo necessário, com as interfaces de utilizador originais do controlador, ao mesmo tempo que gera provas aprovadas pelas partes interessadas no projeto.

Avalie as plataformas à luz das seguintes questões:

Será que consegue executar o modelo necessário de forma determinística? A velocidade média de execução é insuficiente. Consulte os excedentes no pior dos casos, a carga da CPU e a segurança do solucionador.

É compatível com as interfaces nativas? Um laboratório que substitua as interações com o cartucho de produção, o DNP3 ou a norma IEC 61850 por mensagens de aplicações de software improvisadas poderá eliminar o dispositivo com falha específico que precisa de verificar.

Será que consegue reproduzir os eventos de rede necessários? Os testes de despacho, as mudanças nas microrredes, os estudos de investigação sobre redes elétricas instáveis e os testes de acompanhamento com técnicos de emergência médica não exigem exatamente as mesmas necessidades computacionais.

É possível automatizar os exames? O procedimento manual é aceitável durante a fase de crescimento. A qualificação e a análise de regressão requerem documentação escrita, condições preliminares definidas, controlo de versões e relatórios repetíveis.

É possível sincronizar os dados? Os registos do controlador, os canais do simulador, os registos de rede, os documentos de retransmissão e as medições de potência exigem uma base temporal comum. Caso contrário, a análise da causa raiz torna-se uma questão de suposições.

É possível associar o modelo? A plataforma deverá permitir comparar os resultados das versões com as medições realizadas nas instalações de fabrico, os ensaios no terreno, as informações do PCS e os resultados da caracterização das baterias.

Será que as provas serão aceites? Consulte o proprietário, a EPC, o fornecedor do inversor, um engenheiro independente e a empresa de eletricidade antes de dar início ao projeto de avaliação. Um resultado prático e elegante que a entidade responsável pela aceitação se recuse a reconhecer não tem sentido do ponto de vista comercial.

No caso de sistemas de dimensões reduzidas, como um Armário para sistemas de armazenamento de energia (ESS) comerciais de 100 kW e 215 kWh, o CHIL poderá cobrir os limites de controlo do EMS, do BMS e do PCS sem ser necessário ativar todo o armário.

Para um sistema de armazenamento de energia comercial e industrial em contentores, o âmbito da análise poderá ter de incluir o arranque a nível da central, cargas auxiliares, vários blocos informáticos, comutadores de rede, o estado do sistema de incêndios, os limites do sistema de climatização, a proteção dos alimentadores e a interação com o SCADA.

A escala transforma a versão. Além disso, altera as consequências de se estar errado.

Perguntas Frequentes

O que são os testes «hardware-in-the-loop» para sistemas de armazenamento de energia por bateria (BESS)?

A simulação «hardware-in-the-loop» para sistemas de armazenamento de energia em bateria (BESS) é um método de reconhecimento em circuito fechado, no qual um controlador real, como um BMS, um controlador PCS, um EMS ou um controlador de potência da central, troca sinais em tempo real com um modelo digital em tempo real da bateria, do inversor, da rede elétrica, das cargas, dos dispositivos de proteção e da rede de interações.

Permite analisar os comportamentos de controlo em condições de funcionamento repetíveis e simular falhas, sem sujeitar toda a instalação de baterias a cada interrupção. Os limites do ensaio devem especificar quais os elementos que são reais, quais os que são simulados e quais as restrições de conceção que se mantêm.

Como é que se testam, exatamente, os controlos do BESS com HIL?

Para avaliar os controlos do BESS com HIL, ligue o controlador de produção a um projeto determinístico em tempo real, verifique todos os mapeamentos de E/S e de métodos, desenvolva um funcionamento padrão, introduza erros na rede e nas ferramentas, compare o feedback com as restrições de aprovação com data e hora registadas e repita exatamente as mesmas instâncias após cada ajuste de firmware ou de parâmetros.

A sequência de testes deve abranger desde pequenas falhas de envio até restrições de potência e de SOC, interações deterioradas, perda de dispositivos, perturbações na rede, encerramento em situações de emergência e restabelecimento regulamentado. Cada falha detetada deve tornar-se um caso de regressão permanente.

Qual é a diferença entre CHIL e PHIL?

A avaliação do controlador através do método «hardware-in-the-loop» verifica o equipamento de controlo físico em relação a um sistema elétrico simulado, enquanto a avaliação do sistema de potência através do método «hardware-in-the-loop» inclui equipamento sob tensão, como um inversor, através de um amplificador de potência ou de um simulador de rede, permitindo aos engenheiros analisar as ações reais de conversão de potência em conjunto com a lógica de controlo.

O CHIL é, normalmente, mais seguro e menos dispendioso para uma combinação numa fase muito inicial. O PHIL justifica-se quando a dinâmica do inversor, a limitação de corrente, os controlos do estágio de potência ou a segurança do hardware podem afetar significativamente o resultado.

Qual é o melhor sistema de triagem HIL para o BESS?

A melhor plataforma de testes HIL para sistemas de armazenamento de energia por bateria (BESS) é aquela que consegue executar de forma determinística os modelos necessários da bateria e da rede, manter os métodos e as entradas/saídas (I/O) nativas do controlador, replicar a largura de banda de falhas do sistema alvo, automatizar os testes de regressão e exportar provas integradas que o proprietário, o distribuidor do inversor, o integrador e a empresa de eletricidade irão certamente aceitar.

O número de CPUs e as alegações publicitárias e de marketing devem ficar em segundo plano. Comece pelos fenómenos de teste necessários, pela complexidade do modelo, pelo intervalo de tempo, pela pilha de interações e pelas provas de aceitação; só depois escolha o hardware.

A avaliação do HIL pode alterar o processo de colocação em serviço da área BESS?

A verificação HIL não pode substituir a colocação em serviço no terreno, uma vez que confirma as ações de controlo em condições modeladas, em vez de ter em conta a configuração real do local de instalação, nomeadamente a ligação à terra, a polaridade dos transformadores de corrente (TC), o encaminhamento das interações, as definições de segurança, o ambiente térmico, as características dos transformadores e a interface com a rede elétrica; o seu valor reside na eliminação da maioria dos problemas de software e de integração antes da energização.

Os responsáveis pela área têm ainda de validar a qualidade da instalação, a ligação elétrica ponto a ponto, a configuração das ferramentas, a coordenação das proteções, os percursos reais de interação e a eficiência da unidade. A HIL torna esse trabalho muito mais seguro e previsível; não o torna, porém, desnecessário.

Elabore o plano de inspeção antes de adquirir o equipamento

Não comece com a citação do simulador.

Comece pela representação em linha única, pela matriz de obrigações do controlador, pelo estilo de interações, pelos modos de funcionamento, pelos requisitos de interligação, pela norma de firmware e pelos critérios de aprovação quantificáveis. Em seguida, decida se o SIL, o CHIL, o PHIL ou uma combinação estruturada será a solução adequada para as questões de engenharia.

No caso de aquisições à escala de projeto, utilize um DUT definido — tal como o Armário de armazenamento de energia em bateria para uso comercial e industrial, com 125 kW e 261 kWh— e é necessário que os fornecedores de baterias, PCS e controladores divulguem os intervalos de tensão, os ficheiros de métodos, os pressupostos de temporização, a lógica dos limites operacionais e a posse do firmware antes do início da integração.

Testa as situações difíceis.

Um BESS não inspira confiança quando segue um ponto de regulação bem definido. Inspira confiança quando os sensores deixam de funcionar, as comunicações ficam lentas, os racks falham, a tensão desce, as restrições entram em conflito – e a central continua a fazer exatamente o que as especificações indicam.