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淺析儲能柜能量管理系統(tǒng)技術(shù)概述

2024/10/31 15:09:42

周文浩

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

引言

儲能柜作為現(xiàn)代能源體系中的重要組成部分，其能量管理系統(tǒng)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。本文將圍繞儲能柜能量管理系統(tǒng)，從技術(shù)概述、功能特點、關(guān)鍵技術(shù)與挑戰(zhàn)等方面進行淺析。

一、儲能柜概述

儲能柜是一種集成了電池、充電模塊、能量管理系統(tǒng)等關(guān)鍵部件的能源存儲設(shè)備。它具有容量大、壽命長、安全性高等特點，廣泛應(yīng)用于新能源發(fā)電、電網(wǎng)調(diào)峰、電力儲備、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域。儲能柜的核心價值在于實現(xiàn)能量的高效存儲與轉(zhuǎn)換，為我國能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。

二、儲能柜能量管理系統(tǒng)概述

儲能柜能量管理系統(tǒng)（Energy Management System，簡稱EMS）是儲能柜的核心部分，其主要任務(wù)是對儲能柜內(nèi)的電池進行實時監(jiān)控、管理和控制，確保電池在*狀態(tài)下運行，提高儲能系統(tǒng)的整體性能。

1. 功能特點

儲能柜能量管理系統(tǒng)具有以下功能特點：

（1）實時監(jiān)控：對電池的電壓、電流、溫度等參數(shù)進行實時監(jiān)測，確保電池在安全范圍內(nèi)運行。

（2）充放電控制：根據(jù)電網(wǎng)需求、電池狀態(tài)等因素，自動調(diào)整充放電策略，實現(xiàn)能量的高效利用。

（3）故障診斷與預(yù)警：對電池運行過程中可能出現(xiàn)的故障進行診斷和預(yù)警，確保儲能柜的穩(wěn)定運行。

（4）數(shù)據(jù)通信：與電網(wǎng)調(diào)度中心、監(jiān)控系統(tǒng)等外部系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)信息共享。

2. 關(guān)鍵技術(shù)

儲能柜能量管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下幾個方面：

（1）電池管理技術(shù)：對電池的充放電過程進行優(yōu)化，延長電池壽命，提高電池性能。

（2）能量調(diào)度技術(shù)：根據(jù)電網(wǎng)需求，對儲能柜的充放電進行智能調(diào)度，實現(xiàn)能量的高效利用。

（3）故障診斷與預(yù)警技術(shù)：通過實時監(jiān)測電池狀態(tài)，對可能出現(xiàn)的故障進行診斷和預(yù)警。

（4）數(shù)據(jù)通信技術(shù)：實現(xiàn)儲能柜與外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，為儲能系統(tǒng)提供實時信息。

3. 挑戰(zhàn)與發(fā)展

儲能柜能量管理系統(tǒng)在發(fā)展過程中面臨著以下挑戰(zhàn)：

（1）電池技術(shù)瓶頸：電池的能量密度、壽命、安全性等因素限制了儲能柜的能量管理性能。

（2）系統(tǒng)復(fù)雜性：儲能柜能量管理系統(tǒng)涉及多個學(xué)科的交叉融合，對系統(tǒng)的設(shè)計和優(yōu)化提出了更高的要求。

（3）成本控制：降低儲能柜成本，提高經(jīng)濟性是推動儲能技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。

4.針對以上挑戰(zhàn)，未來儲能柜能量管理系統(tǒng)的發(fā)展方向主要包括：

（1）電池技術(shù)創(chuàng)新：加大對*電池材料、結(jié)構(gòu)、工藝等研究力度，提高電池性能。

（2）系統(tǒng)優(yōu)化：通過智能化、模塊化設(shè)計，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高運行效率。

（3）成本控制：采用規(guī)?；a(chǎn)、降低原材料成本等手段，降低儲能柜成本。

三、儲能柜能量管理系統(tǒng)的意義

儲能柜能量管理系統(tǒng)是儲能技術(shù)的重要組成部分，對于實現(xiàn)能源的高效利用、推動能源轉(zhuǎn)型具有重要意義。通過對儲能柜能量管理系統(tǒng)的概述和淺析，本文旨在為相關(guān)領(lǐng)域的研究和實踐提供參考。隨著電池技術(shù)的不斷創(chuàng)新、系統(tǒng)優(yōu)化和成本控制的不斷推進，儲能柜能量管理系統(tǒng)將在未來能源領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。

四、Acrel-2000ES儲能柜能量管理系統(tǒng)

1系統(tǒng)概述

安科瑞儲能能量管理系統(tǒng)Acrel-2000ES，專門針對工商業(yè)儲能柜、儲能集裝箱研發(fā)的一款儲能EMS，具有完善的儲能監(jiān)控與管理功能,涵蓋了儲能系統(tǒng)設(shè)備(PCS、BMS、電表、消防、空調(diào)等)的詳細信息,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視化監(jiān)控、報警管理、統(tǒng)計報表等功能。在高級應(yīng)用上支持能量調(diào)度,具備計劃曲線、削峰填谷、需量控制、防逆流等控制功能。

2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-2000ES，可通過直采或者通過通訊管理或串口服務(wù)器將儲能柜或者儲能集裝箱內(nèi)部的設(shè)備接入系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下：

3系統(tǒng)功能

3.1實時監(jiān)測

系統(tǒng)人機界面友好，能夠顯示儲能柜的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測PCS、BMS以及環(huán)境參數(shù)信息，如電參量、溫度、濕度等。實時顯示有關(guān)故障、告警、收益等信息。

3.2設(shè)備監(jiān)控

系統(tǒng)能夠實時監(jiān)測PCS、BMS、電表、空調(diào)、消防、除濕機等設(shè)備的運行狀態(tài)及運行模式。

PSC數(shù)據(jù) PCS數(shù)據(jù)-電網(wǎng)

PCS數(shù)據(jù)-交流 PCS數(shù)據(jù)-直流 PCS數(shù)據(jù)-狀態(tài)

PCS監(jiān)控：滿足儲能變流器的參數(shù)與限值設(shè)置；運行模式設(shè)置；實現(xiàn)儲能變流器交直流側(cè)電壓、電流、功率及充放電量參數(shù)的采集與展示；實現(xiàn)PCS通訊狀態(tài)、啟停狀態(tài)、開關(guān)狀態(tài)、異常告警等狀態(tài)監(jiān)測。

BMS數(shù)據(jù) BMS數(shù)據(jù)-電池

BMS監(jiān)控：滿足電池管理系統(tǒng)的參數(shù)與限值設(shè)置；實現(xiàn)儲能電池的電芯、電池簇的溫度、電壓、電流的監(jiān)測；實現(xiàn)電池充放電狀態(tài)、電壓、電流及溫度異常狀態(tài)的告警。

電表數(shù)據(jù) 空調(diào)數(shù)據(jù)

空調(diào)監(jiān)控：滿足環(huán)境溫度的監(jiān)測，可根據(jù)設(shè)置的閾值進行空調(diào)溫度的聯(lián)動調(diào)節(jié)，并實時監(jiān)測空調(diào)的運行狀態(tài)及溫濕度數(shù)據(jù)，以曲線形式進行展示。

消防照明 UPS數(shù)據(jù)

UPS監(jiān)控：滿足UPS的運行狀態(tài)及相關(guān)電參量監(jiān)測。

3.3曲線報表

系統(tǒng)能夠?qū)CS充放電功率曲線、SOC變換曲線、及電壓、電流、溫度等歷史曲線的查詢與展示。

曲線報表 SOC曲線 3.4策略配置

滿足儲能系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)的配置、電價參數(shù)與時段的設(shè)置、控制策略的選擇。目前支持的控制策略包含計劃曲線、削峰填谷、需量控制等。

1692584182831 1692584265601 3.5實時報警

儲能能量管理系統(tǒng)具有實時告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)?/span>儲能充放電越限、溫度越限、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。

3.6事件查詢統(tǒng)計

儲能能量管理系統(tǒng)能夠?qū)b信變位，溫濕度、電壓越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。

1666142273322 3.7遙控操作

可以通過每個設(shè)備下面的紅色按鈕對PCS、風(fēng)機、除濕機、空調(diào)控制器、照明等設(shè)備進行相應(yīng)的控制，但是當(dāng)設(shè)備未通信上時，控制按鈕會顯示無效狀態(tài)。

3.8用戶權(quán)限管理

儲能能量管理系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控的操作，數(shù)據(jù)庫修改等）?？梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

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3.9安科瑞配套產(chǎn)品

序號	設(shè)備	型號	圖片	說明
1	儲能能量管理系統(tǒng)	Acrel-2000ES		實現(xiàn)儲能設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，統(tǒng)計分析、異常告警、優(yōu)化控制、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等；策略控制:計劃曲線、需量控制、削峰填谷、備用電源等。
2	觸摸屏電腦	PPX-133L		1)承接系統(tǒng)軟件 2)可視化展示:顯示系統(tǒng)運行信息
3	交流計量表計	DTSD1352		集成電力參量及電能計量及考核管理，提供各類電能數(shù)據(jù)統(tǒng)計。具有諧波與諧波含量檢測，帶有開關(guān)量輸入和開關(guān)量輸出可實現(xiàn)“遙信"和“遙控"功能，并具備報警輸出。帶有RS485 通信接口，可選用MODBUS-RTU或 DL/T645協(xié)議。
4	直流計量表計	DJSF1352		表可測量直流系統(tǒng)中的電壓、電流、功率以及正反向電能等;具有紅外通訊接口和RS-485通訊接口，同時支持Modbus-RTU協(xié)議和DLT645協(xié)議;可帶繼電器報警輸出和開關(guān)量輸入功能。
5	溫度在線監(jiān)測裝置	ARTM-8		適用于多路溫度的測量和控制，支持測量8通道溫度;每一通道溫度測量對應(yīng)2段報警，繼電器輸出可以任意設(shè)置報警方向及報警值。
6	通訊管理機	ANet-2E8S1		能夠根據(jù)不同的采集規(guī)約進行水表、氣表、電表、微機保護等設(shè)備終端的數(shù)據(jù)采集匯；提供規(guī)約轉(zhuǎn)換、透明轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)加密壓縮、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、邊緣計算等多項功能；實時多任務(wù)并行處理數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，可多鏈路上送平臺據(jù)。
7	串口服務(wù)器	Aport		功能:轉(zhuǎn)換“輔助系統(tǒng)"的狀態(tài)數(shù)據(jù)，反饋到能量管理系統(tǒng)中。1)空調(diào)的開關(guān)，調(diào)溫，及斷電(二次開關(guān)實現(xiàn))；2)上傳配電柜各個空開信號；3)上傳UPS內(nèi)部電量信息等；4)接入電表、BSMU等設(shè)備
8	遙信模塊	ARTU-KJ8		1)反饋各個設(shè)備狀態(tài)，將相關(guān)數(shù)據(jù)到串口服務(wù)器；2)讀消防1/0信號，并轉(zhuǎn)發(fā)給到上層(關(guān)機、事件上報等)；3)采集水浸傳感器信息，并轉(zhuǎn)發(fā)給到上層(水浸信號事件上報)；4)讀取門禁程傳感器信息，并轉(zhuǎn)發(fā)給到上層(門禁事件上報)。

五、結(jié)束語

隨著能源互聯(lián)網(wǎng)和可再生能源的快速發(fā)展，儲能柜能量管理系統(tǒng)的研究和應(yīng)用將更加廣泛，為我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)提供有力支持。

參考文獻

[1] 企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版.

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