程瑜

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

0、引言

隨著全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，新能源的發(fā)展日益受到重視。在我國，新能源產(chǎn)業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一。其中，集裝箱儲能柜系統(tǒng)作為一種新型的儲能設(shè)備，以其優(yōu)勢在新能源行業(yè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。本文將從集裝箱儲能柜系統(tǒng)的定義、特點(diǎn)、應(yīng)用等方面進(jìn)行淺析，以期為新能源行業(yè)的發(fā)展提供有益的參考。

1、儲能柜的發(fā)展及EMS系統(tǒng)的作用

1.1儲能柜的發(fā)展

儲能柜是指將儲能設(shè)備、電池管理系統(tǒng)（BMS）、監(jiān)控系統(tǒng)等集成于一體的綜合性儲能裝置。儲能柜的發(fā)展可追溯到上世紀(jì)90年代，當(dāng)時(shí)主要用于電力系統(tǒng)的調(diào)峰、調(diào)頻、備用等方面。隨著可再生能源的快速發(fā)展，儲能柜在光伏、風(fēng)電等領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸廣泛，成為促進(jìn)新能源消納、提高電網(wǎng)運(yùn)行效率的關(guān)鍵設(shè)備。

1.2EMS系統(tǒng)的作用

EMS系統(tǒng)是一種應(yīng)用于能源生產(chǎn)、傳輸、分配和消費(fèi)等環(huán)節(jié)的綜合管理技術(shù)。在儲能柜中，EMS系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)儲能設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)控、狀態(tài)預(yù)測、故障診斷、優(yōu)化控制等功能，旨在提高儲能柜的安全性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。通過EMS系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)儲能柜與電網(wǎng)、可再生能源等環(huán)節(jié)的高效互動(dòng)，助力綠色能源的發(fā)展。

2、EMS系統(tǒng)在儲能柜中的應(yīng)用

2.1運(yùn)行監(jiān)控

EMS系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)采集儲能柜中各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，如電壓、電流、溫度、充放電狀態(tài)等，實(shí)現(xiàn)對儲能柜的全面監(jiān)控。通過對數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析，EMS系統(tǒng)可實(shí)時(shí)判斷設(shè)備的工作狀態(tài)，并在異常情況下發(fā)出警報(bào)，以便及時(shí)采取措施，確保儲能柜的安全運(yùn)行。

2.2狀態(tài)預(yù)測

EMS系統(tǒng)可根據(jù)儲能柜的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，對儲能設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測。通過預(yù)測儲能設(shè)備的剩余壽命、故障概率等信息，為運(yùn)維人員提供決策依據(jù)，有利于提高儲能柜的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

2.3故障診斷

儲能柜在運(yùn)行過程中，可能會出現(xiàn)電池老化、溫度異常、線路故障等問題。EMS系統(tǒng)具備故障診斷功能，可通過分析故障現(xiàn)象和運(yùn)行數(shù)據(jù)，快速定位故障原因，為故障處理提供有效指導(dǎo)。此外，EMS系統(tǒng)還可根據(jù)故障診斷結(jié)果，提出相應(yīng)的預(yù)防措施，避免類似故障的再次發(fā)生。

2.4.優(yōu)化控制

儲能柜在電網(wǎng)運(yùn)行中承擔(dān)著調(diào)峰、調(diào)頻、備用等重要任務(wù)。EMS系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行需求和儲能設(shè)備的工作狀態(tài)，實(shí)時(shí)調(diào)整儲能設(shè)備的充放電策略，實(shí)現(xiàn)儲能柜與電網(wǎng)的高效互動(dòng)。通過優(yōu)化控制，EMS系統(tǒng)可提高儲能柜的運(yùn)行效率，降低運(yùn)行成本。

儲能柜中EMS系統(tǒng)的未來發(fā)展

3.1智能化升級

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展，儲能柜中的EMS系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)更高程度的智能化。未來，EMS系統(tǒng)將具備更強(qiáng)的數(shù)據(jù)分析和決策能力，為儲能柜的運(yùn)行管理提供更加智能、高效的服務(wù)。

3.2與其他系統(tǒng)的融合

儲能柜中的EMS系統(tǒng)將與其他系統(tǒng)（如光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)電系統(tǒng)、電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)等）實(shí)現(xiàn)深度融合，形成能源互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)能源的高效利用。在此背景下，EMS系統(tǒng)將成為能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

3.3跨區(qū)域應(yīng)用

隨著儲能技術(shù)的不斷發(fā)展，儲能柜將在電力系統(tǒng)的更大范圍內(nèi)應(yīng)用。在此背景下，EMS系統(tǒng)也將實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域應(yīng)用，為不同地區(qū)的儲能柜提供高效、智能的運(yùn)行管理服務(wù)。

4、Acrel-2000ES儲能柜能量管理系統(tǒng)

4.1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(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、數(shù)據(jù)查詢與分析、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。

4.2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)。

4.3系統(tǒng)功能

4.3.1實(shí)時(shí)監(jiān)測

系統(tǒng)人機(jī)界面友好，能夠顯示儲能柜的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)顯示有關(guān)故障、告警、收益等信息。

4.3.2設(shè)備監(jiān)控

系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測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)、開關(guān)狀態(tài)、異常告警等狀態(tài)監(jiān)測。

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)儲能電池的電芯、電池簇的溫度、電壓、電流的監(jiān)測；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，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。

4.3.3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與展示。

4.3.4策略配置

滿足儲能系統(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。

4.3.5實(shí)時(shí)報(bào)警

儲能能量管理系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)δ艹浞烹娫较?、溫度越限、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。

4.3.6事件查詢統(tǒng)計(jì)

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(jìn)行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

4.3.7遙控操作

可以通過每個(gè)設(shè)備下面的紅色按鈕對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)，控制按鈕會顯示無效狀態(tài)。

4.3.8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(yùn)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(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

4.3.9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(shí)現(xiàn)儲能設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，統(tǒng)計(jì)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(jì)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(yùn)行信息
3	交流計(jì)量表計(jì)	DTSD1352		集成電力參量及電能計(jì)量及考核管理，提供各類電能數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。具有諧波與總諧波含量檢測，帶有開關(guān)量輸入和開關(guān)量輸出可實(shí)現(xiàn)“遙信”和“遙控”功能，并具備報(bào)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(jì)量表計(jì)	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(shí)支持Modbus-RTU協(xié)議和DLT645協(xié)議;可帶繼電器報(bào)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(bào)警，繼電器輸出可以任意設(shè)置報(bào)警方向及報(bào)警值。
6	通訊管理機(jī)	ANet-2E8S1		能夠根據(jù)不同的采集規(guī)約進(jìn)行水表、氣表、電表、微機(jī)保護(hù)等設(shè)備終端的數(shù)據(jù)采集匯總；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(jì)算等多項(xiàng)功能；實(shí)時(shí)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，及完全斷電(二次開關(guān)實(shí)現(xiàn))；2)上傳配電柜各個(gè)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(gè)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(jī)、事件上報(bào)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(bào))；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(bào))。

5結(jié)束語

總之，儲能柜中的EMS系統(tǒng)在優(yōu)化儲能管理、提高電網(wǎng)運(yùn)行效率方面具有重要意義。隨著技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的推廣，EMS系統(tǒng)將在儲能柜領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，助力綠色能源的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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

審核編輯 黃宇