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Funciones y componentes principales de EMS, PCS y BMS

January 23 , 2026

Las principales funciones de los tres sistemas centrales de una central de almacenamiento de energía: EMS (sistema de gestión de energía), PCS (convertidor de almacenamiento de energía) y BMS (sistema de gestión de batería).

Relación de coordinación

BMS define y protege los límites de seguridad de la batería.
PCS actúa como unidad de ejecución rápida y precisa.
El EMS actúa como “cerebro” y toma decisiones óptimas a nivel de sistema.

Estos tres sistemas están estrechamente integrados a través de redes de comunicación de alta velocidad (como CAN y Ethernet), formando un circuito cerrado completo de “percepción – decisión – ejecución”.

Tendencia de evolución paramétrica
Con el avance tecnológico, los requisitos de rendimiento del sistema continúan aumentando:

PCS: respuesta más rápida, mayor eficiencia
BMS: estimación más precisa, gestión más detallada
EMS: algoritmos más inteligentes que incorporan cada vez más predicción y optimización basadas en IA

Convergencia de escenarios
Las centrales de almacenamiento de energía de función única están siendo sustituidas paulatinamente por sistemas multifuncionales.

Por ejemplo, una planta de almacenamiento de energía del lado de la red puede proporcionar simultáneamente regulación de frecuencia, reducción de picos y servicios de respaldo, lo que impone mayores demandas en la complejidad de la estrategia EMS y la capacidad de conmutación multimodo del PCS.

1. Descripción general de las funciones principales del sistema

Sistema	Metáfora del rol	Funciones principales	Áreas de enfoque clave
Sistema de gestión de edificios (Sistema de gestión de batería)	La batería “guardaespaldas y médico”	Monitoreo, protección, balanceo y evaluación de estado para garantizar una batería segura, confiable y de larga duración.	Seguridad ante todo :• Monitoreo de voltaje• Monitoreo de temperatura• Detección de aislamiento• Balanceo de celdas
PC (Sistema de conversión de energía)	La energía “traductor y albacea”	Conversión bidireccional entre CC (batería) y CA (red/carga), control preciso de la potencia de carga/descarga	Eficiente, estable, controlable :• Eficiencia de conversión• Velocidad de respuesta de potencia• Conmutación entre conexión a red y fuera de ella
Servicios médicos de urgencia (Sistema de Gestión de Energía)	La estación “cerebro y comandante”	Optimización y despacho global basado en estrategias operativas, coordinando PCS y BMS para una operación económica y eficiente	Estrategia y optimización :• Algoritmos de despacho• Análisis económico• Coordinación multiobjetivo

2. Escenarios de aplicación
Las aplicaciones de almacenamiento de energía generalmente se dividen en escenarios del lado de la generación, del lado de la red y del lado del usuario. Cada escenario impone diferentes prioridades funcionales y requisitos de parámetros para EMS, PCS y BMS.

Escenario 1: Almacenamiento de energía en la red
(por ejemplo, ESS independiente, regulación de frecuencia de red)

Objetivo principal: Apoyar el funcionamiento de la red y mejorar la estabilidad, la seguridad y la capacidad de regulación.
Aplicaciones típicas: Regulación de frecuencia primaria/secundaria, afeitado de picos, reserva, arranque en negro.

Sistema	Ejemplos de funciones	Ejemplos de parámetros clave
Sistema de gestión de edificios (Sistema de gestión de batería)	1. Estimación de SOE de alta precisión :Proporciona al EMS datos precisos sobre la energía disponible para respaldar la ejecución de comandos de potencia desde el nivel de minutos hasta el nivel de horas. 2. Informes de estado rápidos :Informe en tiempo real de los límites de potencia de carga/descarga de la batería para respaldar una respuesta rápida de potencia del PCS. 3. Protección de seguridad redundante :Mecanismos de protección multicapa para evitar fugas térmicas durante cambios frecuentes de carga/descarga.	• Precisión de estimación de SOC/SOE: < ±3% • Tasa de actualización de estado: ≥ 1 Hz • Precisión de muestreo de voltaje/temperatura: ±0,5 % FS
PC (Sistema de conversión de energía)	1. Respuesta de potencia a nivel de milisegundos :Recibe comandos AGC y responde con precisión a las demandas de regulación de frecuencia de la red en cientos de milisegundos. 2. Alta capacidad de sobrecarga :Admite subidas de tensión de corto plazo para satisfacer los requisitos de aumento rápido durante la regulación de frecuencia. 3. Conmutación sin interrupciones entre red y fuera de red :Admite arranque en negro y sirve como fuente de energía de arranque durante la recuperación de fallas en la red.	• Tiempo de respuesta de potencia: < 200 ms • Capacidad de sobrecarga: 150% durante 10 s • Eficiencia de conversión: > 98,5% (condición nominal) • Precisión de control V/F: Voltaje ±0,5% , Frecuencia ±0,05 Hz
Servicios médicos de urgencia (Sistema de Gestión de Energía)	1. Recepción y descomposición del comando de despacho :Recibe comandos AGC/AVC del centro de despacho de nivel superior y los descompone en comandos de control para cada unidad PCS. 2. Optimización de la estrategia de regulación de frecuencia :Ajusta dinámicamente los coeficientes de regulación en función del SOC para evitar la sobrecarga y la sobredescarga, prolongando la vida útil de la batería. 3. Control coordinado multiobjetivo :Gestión de prioridades y asignación de recursos entre regulación de frecuencia, reducción de picos y servicios de reserva.	• Retardo de respuesta del comando AGC: < 1 segundo • Ciclo de estrategia de despacho: segundo nivel / nivel de minutos • Protocolos de comunicación soportados: IEC 60870-5-104 , IEC 61850

Escenario 2: Almacenamiento de energía renovable del lado de la generación
(por ejemplo, PV/Eólica + ESS)

Objetivo principal: Suavizar la producción, reducir las restricciones y mejorar la previsibilidad y la capacidad de despacho.
Aplicaciones típicas: Suavizado de salida, seguimiento de potencia planificado, reducción de picos y relleno de valles.

Sistema	Ejemplos de funciones	Ejemplos de parámetros clave
Sistema de gestión de edificios (Sistema de gestión de batería)	1. Gestión del ciclo de vida :Optimiza la profundidad de descarga (DOD) para maximizar la vida útil del ciclo de la batería y al mismo tiempo cumplir con los requisitos de suavizado de energía. 2. Alerta temprana de inconsistencia :Proporciona alertas tempranas para grupos de baterías que operan a largo plazo con niveles de SOC bajos o altos, lo que permite tomar decisiones de intervención y mantenimiento proactivas.	• Soporte para Estrategias de optimización del Departamento de Defensa • Umbrales de advertencia de inconsistencia de la batería: Diferencia de voltaje > 50 mV Diferencia de temperatura > 3 °C
PC (Sistema de conversión de energía)	1. Control de suavizado de potencia :Utiliza filtrado de paso bajo y algoritmos relacionados para compensar fluctuaciones de nivel mínimo en la producción de energía renovable en tiempo real. 2. Seguimiento de la curva de potencia planificada :Controla la carga y descarga del ESS de acuerdo con el plan de generación, garantizando que la producción total de la planta siga la curva planificada. 3. Adaptabilidad a redes débiles :Mantiene un funcionamiento estable en condiciones de red débil, como en plantas renovables remotas.	• Tiempo de respuesta del algoritmo de control de suavizado: < 500 ms • Error de seguimiento de curva planificada: < 2% • Relación de cortocircuito compatible (SCR) para funcionamiento en red débil: < 2
Servicios médicos de urgencia (Sistema de Gestión de Energía)	1. Despacho conjunto optimizado :Integra la previsión de energía fotovoltaica y eólica para generar programas óptimos de carga y descarga del ESS. 2. Estrategia de mitigación de restricciones :Cobra por adelantado cuando se prevén riesgos de reducción y descarga durante los picos de carga. 3. AGC/AVC a nivel de planta :Actúa como una unidad de control unificada para recibir comandos de despacho de red y coordinar generadores renovables y sistemas de almacenamiento de energía internamente.	• Soporte para entrada de datos de pronóstico de energía: Corto plazo / ultracorto plazo • Ciclo de cálculo de la estrategia de mitigación de restricciones: 15 minutos • Interfaces de comunicación con sistemas de monitorización de turbinas eólicas/inversores

Escenario 3: Almacenamiento de energía del lado del usuario
(por ejemplo, parques industriales, centros de datos)

Objetivo principal: Reducir los costos de electricidad, garantizar la confiabilidad del suministro eléctrico y participar en la respuesta a la demanda.
Aplicaciones típicas: Arbitraje de pico-valle, gestión de la demanda, energía de respaldo, expansión dinámica de la capacidad.

Sistema	Ejemplos de funciones	Ejemplos de parámetros clave
Sistema de gestión de edificios (Sistema de gestión de batería)	1. Gestión económica de la vida útil :Optimiza las estrategias de carga y descarga con el objetivo de minimizar el costo nivelado de energía (LCOE) del ciclo de vida, equilibrando la vida útil de la batería y los retornos económicos. 2. Gestión de grano fino : Gestión independiente del estado de salud y SOC para cada grupo de baterías para maximizar la capacidad disponible del sistema.	• Precisión de estimación de SOH: < ±5% • Soporte para gestión independiente a nivel de clúster
PC (Sistema de conversión de energía)	1. Funcionamiento fuera de la red (función UPS) : Cambia al modo fuera de la red en cuestión de milisegundos durante un corte de la red principal, lo que garantiza un suministro de energía ininterrumpido para cargas críticas. 2. Operación en paralelo de múltiples unidades y reparto de carga :Varias unidades PCS funcionan en paralelo y distribuyen automáticamente la energía en función de las variaciones de carga, lo que resulta adecuado para grandes parques y plantas industriales. 3. Control antirreflujo :Controla con precisión la potencia de salida durante el funcionamiento conectado a la red para evitar el flujo de potencia inverso a la red, de conformidad con las regulaciones de la red local.	• Tiempo de conmutación red/fuera de red: < 10 ms • Supresión de corriente circulante: < 1% de la corriente nominal • Precisión del control anti-reflujo: < 1% de la potencia nominal
Servicios médicos de urgencia (Sistema de Gestión de Energía)	1. Núcleo de la estrategia económica :Ejecuta automáticamente estrategias de arbitraje pico-valle basadas en modelos de precios de electricidad según el tiempo de uso (TOU). 2. Control de la demanda :Monitorea continuamente la demanda del cliente y descarga energía antes de la demanda máxima para reducir los cargos por demanda. 3. Respuesta a la demanda :Ajusta los modos de operación en función de las señales de respuesta a la demanda de la red o de los agregadores para generar ingresos adicionales. 4. Coordinación multienergética :Coordina energía fotovoltaica, almacenamiento de energía, generadores diésel y otras fuentes de energía para una optimización energética integrada.	• Modelos de precios de electricidad configurables: Pico / Plano / Val ley

3. Arquitectura interna de EMS, PCS y BMS

Arquitectura BMS
El sistema de gestión de batería (BMS) es el "administrador inteligente" del paquete de baterías y sus tareas principales son garantizar la seguridad, extender la vida útil e informar a los usuarios sobre el estado de la batería.

Para la seguridad de la batería y la gestión de su vida útil, ACEY Sistema de gestión de batería (BMS) proporciona una estimación de SOC/SOH de alta precisión, monitoreo a nivel de celda y protección multicapa, lo que garantiza un funcionamiento seguro y confiable en diferentes escenarios de aplicación.

1. Hardware (Esclavo → Maestro → Central)

Capa	Unidad	Hardware central	Funciones principales
Más bajo	Unidad esclava	AFE de alta precisión, circuitos de equilibrio pasivo/activo, comunicación aislada	Adquisición de voltaje/temperatura de celda, balanceo de celda
Medio	Unidad maestra	MCU de alto rendimiento, CAN/Ethernet, IMD, sensores de corriente	Cálculo de SOC/SOH/SOP, control de relés, monitorización del aislamiento
Arriba	Controlador central	PC industrial / procesador de alta gama, pasarelas de comunicación	Cálculo del estado a nivel de sistema, comunicación EMS/PCS, lógica de protección

2. Composición del módulo funcional del software

Módulo de adquisición de datos: adquisición sincrónica en tiempo real de voltaje, temperatura y corriente.
Módulo de estimación de estado: módulo de algoritmo central, que utiliza integración de amperios-hora, filtrado de Kalman, redes neuronales y otros algoritmos para estimar SOC, SOH y SOP.
Módulo de protección y alarma de seguridad: establece umbrales (sobretensión, subtensión, sobretemperatura, sobrecorriente, falla de aislamiento) y activa protección graduada (alarma, reducción de potencia, desconexión).
Módulo de gestión de equilibrio: controla el circuito de equilibrio para reducir las inconsistencias entre las celdas de la batería.
Módulo de gestión térmica: controla el sistema de refrigeración/calefacción (ventilador, bomba de líquido) en función de los datos de temperatura.
Módulo de almacenamiento y comunicación de datos: almacena datos históricos y se comunica con sistemas externos (PCS, EMS) a través de protocolos como CAN y Ethernet.

Composición del PCS (Convertidor de almacenamiento de energía)
El PCS es el "ejecutor" que completa la conversión de la forma de energía; su núcleo es la conversión de potencia.

1. Composición física del hardware

Unidad de conversión de potencia:

Núcleo: Un circuito de puente completo o medio puente compuesto por módulos IGBT (transistor bipolar de puerta aislada) o SiC (carburo de silicio). Este es el corazón del sistema de conversión CA/CC.
Soporte: condensadores de soporte de CC, inductores de filtro, transformadores, etc.

Unidad de control:

Núcleo: DSP (Procesador de Señal Digital) o FPGA (Matriz de Puertas Programable en Campo). Responsable de generar señales de control PWM (Modulación por Ancho de Pulso) para lograr un control de potencia rápido y preciso.

Unidad de muestreo y accionamiento:

Sensores de voltaje/corriente: adquisición en tiempo real de parámetros eléctricos tanto del lado CA como de CC.
Placa de controlador: amplifica las señales eléctricas débiles de la unidad de control para activar los interruptores IGBT.

Unidad de interfaz de conexión a la red:

Disyuntores, contactores: permiten la conmutación entre conexión a la red y fuera de ella.
Circuito de filtrado: filtra los armónicos de conmutación para garantizar la calidad de la energía de salida.

Unidad de Interfaz y Comunicación Hombre-Máquina:

Pantalla táctil (HMI): configuración de parámetros locales y visualización del estado.
Interfaces de comunicación: Ethernet, CAN, RS485, etc., para comunicación con EMS y BMS.

2. Composición del módulo funcional del software

Módulo de algoritmo de control central:

Modo conectado a la red: implementa el control PQ (control de desacoplamiento de potencia activa/reactiva) y el control V/F (establece el voltaje y la frecuencia durante el arranque fuera de la red o en negro).
Módulo de bucle de enganche de fase (PLL): rastrea la fase del voltaje de la red en tiempo real para garantizar la sincronización.
Módulo de protección: sobrecorriente, sobretensión, cortocircuito, protección contra isla, etc.
Módulo lógico de conmutación de modo: permite una conmutación perfecta entre los modos conectado a la red y fuera de ella.
Módulo de pila de protocolos de comunicación: admite protocolos estándar como Modbus TCP/IP, IEC 61850 e IEC 104.
Módulo de Aplicación Avanzada: Integra algoritmos basados en escenarios específicos, como regulación de frecuencia primaria, inercia virtual y compensación armónica.

Composición del EMS (Sistema de Gestión de Energía)

El EMS es el "cerebro" de la central, responsable del procesamiento de la información y la toma de decisiones.

1. Composición física del hardware

Servidor/estación de trabajo: implementa la plataforma de software EMS principal, generalmente utilizando una configuración redundante (máquina dual en modo de espera activa) para garantizar una alta confiabilidad.
Equipos de Red: Switches industriales, routers, firewalls, construcción de la red de comunicación interna de la estación.
Puerta de enlace de comunicación: se utiliza para la conversión de protocolos, conectando dispositivos con diferentes protocolos de comunicación (por ejemplo, convertir el protocolo CAN del BMS a Ethernet).
Sistema de alimentación ininterrumpida (UPS): garantiza que el EMS siga funcionando durante fallas en la red eléctrica.
Terminales de visualización: Pantallas de monitoreo, estaciones de trabajo de ingenieros, estaciones de trabajo de operadores.

2. Composición del módulo funcional del software

Módulo SCADA (Supervisión, Control y Adquisición de Datos):

Funciones básicas, adquisición en tiempo real de datos de toda la estación (voltaje, corriente, potencia, estado, alarmas) y provisión de una interfaz hombre-máquina.

Módulo central de gestión energética:

Motor de estrategia: genera automáticamente planes de carga y descarga basados en estrategias preestablecidas (por ejemplo, reducción de picos, regulación de frecuencia, seguimiento de planes).
Biblioteca de algoritmos de optimización: incluye algoritmos para despacho económico, optimización multiobjetivo, etc., para maximizar ingresos o minimizar costos.
Módulo de previsión (especialmente adecuado para energías renovables): integra o tiene incorporados algoritmos de previsión de carga y de energía fotovoltaica/eólica.

Módulo de aplicación avanzada:

Subestación AGC/AVC: recibe instrucciones de despacho de la red eléctrica y controla automáticamente la generación/voltaje de energía.
Interfaz de negociación del mercado eléctrico: se conecta con el mercado spot y el mercado de servicios auxiliares, lo que permite la presentación de la producción y los precios de energía.
Módulo de agregación de plantas de energía virtuales (VPP): administra múltiples sistemas de almacenamiento de energía distribuida y participa en la interacción de la red en su conjunto.
Módulo de gestión y análisis de datos: almacena datos históricos, genera informes, realiza análisis de rendimiento y diagnostica fallas.
Módulo de seguridad y gestión: administra los derechos de acceso de los usuarios, audita los registros de operaciones y proporciona protección de seguridad de la red.

Características compositivas

Sistema	Lado de la cuadrícula	Lado renovable	Lado del usuario
Sistema de gestión de edificios	SOP de alta velocidad y alta precisión; alta potencia de procesamiento; latencia ultrabaja	Centrarse en el ciclo de vida y el SOH	Centrarse en la vida económica y el coste
PC	DSP/FPGA, respuesta a nivel de ms, alta sobrecarga, diseño térmico	Seguimiento rápido, algoritmos avanzados, soporte para redes débiles	Alta confiabilidad, UPS, anti-reflujo
Servicios médicos de urgencia	Núcleo AGC/AVC, comunicación de red en tiempo real	Optimización continua basada en pronósticos	Motor de estrategia económica, precios TOU, herramientas de ROI

El núcleo de un sistema de gestión de batería (BMS) es "detección de precisión + algoritmos inteligentes", que gestionan los datos y la seguridad de la batería de manera jerárquica.
El núcleo de un sistema de procesamiento de energía (PCS) son "semiconductores de potencia + controladores de alta velocidad", lo que permite una conversión de energía eficiente y controlable.
El núcleo de un sistema de gestión de energía (EMS) es "una plataforma informática de alto rendimiento + un software de toma de decisiones inteligente", que realiza la fusión de información y la programación optimizada.

Acey Nueva Energía se centra en proporcionar equipos de producción completos y soluciones integrales para líneas de montaje de paquetes de baterías de iones de litio Abarcando todo el proceso, desde la celda hasta el paquete. Nuestras soluciones son especialmente adecuadas para quienes se inician en el sector del almacenamiento de energía con baterías de litio.

Acompañamos a nuestros clientes durante todo el ciclo del proyecto, incluyendo la planificación de la línea de producción, la integración de equipos y procesos clave como el apilado de módulos, la soldadura láser, la integración de sistemas de gestión de edificios (BMS) y las pruebas finales de empaque. Nuestro objetivo es ayudar a nuestros clientes a construir líneas de producción prácticas, estables y aptas para un funcionamiento a largo plazo.

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