淺析儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)技術(shù)概述

周文浩

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

引言

儲(chǔ)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(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)，從技術(shù)概述、功能特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)與挑戰(zhàn)等方面進(jìn)行淺析。

一、儲(chǔ)能柜概述

儲(chǔ)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(chǔ)設(shè)備。它具有容量大、壽命長(zhǎng)、安全性高等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于新能源發(fā)電、電網(wǎng)調(diào)峰、電力儲(chǔ)備、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域。儲(chǔ)能柜的核心價(jià)值在于實(shí)現(xiàn)能量的高效存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換，為我國(guó)能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。

二、儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)概述

儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)（Energy Management System，簡(jiǎn)稱(chēng)EMS）是儲(chǔ)能柜的核心部分，其主要任務(wù)是對(duì)儲(chǔ)能柜內(nèi)的電池進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、管理和控制，確保電池在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的整體性能。

1. 功能特點(diǎn)

儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)具有以下功能特點(diǎn)：

（1）實(shí)時(shí)監(jiān)控：對(duì)電池的電壓、電流、溫度等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保電池在安全范圍內(nèi)運(yùn)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(dòng)調(diào)整充放電策略，實(shí)現(xiàn)能量的高效利用。

（3）故障診斷與預(yù)警：對(duì)電池運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行診斷和預(yù)警，確保儲(chǔ)能柜的穩(wěn)定運(yùn)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(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)信息共享。

2. 關(guān)鍵技術(shù)

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

（1）電池管理技術(shù)：對(duì)電池的充放電過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，延長(zhǎng)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(duì)儲(chǔ)能柜的充放電進(jìn)行智能調(diào)度，實(shí)現(xiàn)能量的高效利用。

（3）故障診斷與預(yù)警技術(shù)：通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)，對(duì)可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行診斷和預(yù)警。

（4）數(shù)據(jù)通信技術(shù)：實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能柜與外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，為儲(chǔ)能系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)信息。

3. 挑戰(zhàn)與發(fā)展

儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)在發(fā)展過(guò)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(chǔ)能柜的能量管理性能。

（2）系統(tǒng)復(fù)雜性：儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)涉及多個(gè)學(xué)科的交叉融合，對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提出了更高的要求。

（3）成本控制：降低儲(chǔ)能柜成本，提高經(jīng)濟(jì)性是推動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。

4.針對(duì)以上挑戰(zhàn)，未來(lái)儲(chǔ)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(duì)新型電池材料、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(guò)智能化、模塊化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高運(yùn)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(chǔ)能柜成本。

三、儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)的意義

儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)是儲(chǔ)能技術(shù)的重要組成部分，對(duì)于實(shí)現(xiàn)能源的高效利用、推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型具有重要意義。通過(guò)對(duì)儲(chǔ)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(shí)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(jìn)，儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)將在未來(lái)能源領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。

四、Acrel-2000ES儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)

1系統(tǒng)概述

安科瑞儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)Acrel-2000ES，專(zhuān)門(mén)針對(duì)工商業(yè)儲(chǔ)能柜、儲(chǔ)能集裝箱研發(fā)的一款儲(chǔ)能EMS，具有完善的儲(chǔ)能監(jiān)控與管理功能,涵蓋了儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備(PCS、BMS、電表、消防、空調(diào)等)的詳細(xì)信息,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢(xún)與分析、可視化監(jiān)控、報(bào)警管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能。在高級(jí)應(yīng)用上支持能量調(diào)度,具備計(jì)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(guò)直采或者通過(guò)通訊管理或串口服務(wù)器將儲(chǔ)能柜或者儲(chǔ)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)人機(jī)界面友好，能夠顯示儲(chǔ)能柜的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)PCS、BMS以及環(huán)境參數(shù)信息，如電參量、溫度、濕度等。實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)PCS、BMS、電表、空調(diào)、消防、除濕機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行模式。

PCS監(jiān)控：滿足儲(chǔ)能變流器的參數(shù)與限值設(shè)置；運(yùn)行模式設(shè)置；實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)PCS通訊狀態(tài)、啟停狀態(tài)、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、異常告警等狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

BMS監(jiān)控：滿足電池管理系統(tǒng)的參數(shù)與限值設(shè)置；實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電池的電芯、電池簇的溫度、電壓、電流的監(jiān)測(cè)；實(shí)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。

空調(diào)監(jiān)控：滿足環(huán)境溫度的監(jiān)測(cè)，可根據(jù)設(shè)置的閾值進(jìn)行空調(diào)溫度的聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)及溫濕度數(shù)據(jù)，以曲線形式進(jìn)行展示。

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

3.3曲線報(bào)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(xún)與展示。

3.4策略配置

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

3.5實(shí)時(shí)報(bào)警

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)?/span>儲(chǔ)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(xún)統(tǒng)計(jì)

儲(chǔ)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(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統(tǒng)計(jì)、事故分析。

3.7遙控操作

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

3.8用戶權(quán)限管理

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過(guò)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(kù)修改等）。可以定義不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

3.9安科瑞配套產(chǎn)品

五、結(jié)束語(yǔ)

隨著能源互聯(lián)網(wǎng)和可再生能源的快速發(fā)展，儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)的研究和應(yīng)用將更加廣泛，為我國(guó)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(xiàn)

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