淺(qian)析儲能(neng)櫃(gui)能量(liang)管(guan)理(li)系(xi)統技(ji)術(shu)概(gai)述

淺析儲能(neng)櫃能(neng)量(liang)管(guan)理(li)系(xi)統技(ji)術(shu)概(gai)述

周(zhou)文(wen)浩

安(an)科(ke)瑞(rui)電氣(qi)股份有(you)限(xian)公司 上(shang)海嘉(jia)定(ding) 201801

引(yin)言

儲能(neng)櫃(gui)作為現(xian)代(dai)能(neng)源體(ti)系中的(de)重要(yao)組(zu)成(cheng)部(bu)分，其能量(liang)管(guan)理(li)系(xi)統發揮著(zhe)至(zhi)關(guan)重要(yao)的(de)作(zuo)用(yong)。本文(wen)將圍繞儲能(neng)櫃(gui)能量(liang)管(guan)理(li)系(xi)統，從技術(shu)概(gai)述、功(gong)能特點(dian)、關(guan)鍵(jian)技術(shu)與(yu)挑戰等方面進行淺析(xi)。

壹(yi)、儲(chu)能(neng)櫃概述

儲(chu)能櫃是(shi)壹(yi)種(zhong)集(ji)成(cheng)了電(dian)池、充電模塊(kuai)、能(neng)量(liang)管(guan)理(li)系(xi)統等關(guan)鍵(jian)部件(jian)的能源存儲設(she)備(bei)。它(ta)具(ju)有(you)容(rong)量(liang)大(da)、壽(shou)命(ming)長(chang)、安(an)全(quan)性(xing)高等特點(dian)，廣泛應(ying)用(yong)於(yu)新(xin)能(neng)源發電、電網(wang)調(tiao)峰、電力儲備(bei)、數(shu)據中心等領域。儲能櫃(gui)的核心價(jia)值(zhi)在於(yu)實(shi)現(xian)能量(liang)的高效(xiao)存儲與(yu)轉(zhuan)換(huan)，為我國能源轉(zhuan)型(xing)和(he)可持(chi)續(xu)發展提供(gong)有(you)力支(zhi)持。

二、儲能櫃(gui)能量(liang)管(guan)理(li)系(xi)統概(gai)述

儲(chu)能櫃(gui)能量(liang)管(guan)理(li)系(xi)統（Energy Management System，簡(jian)稱(cheng)EMS）是儲(chu)能櫃(gui)的核心部分，其主要(yao)任務(wu)是對儲(chu)能櫃內的電池進行實時(shi)監(jian)控(kong)、管(guan)理(li)和(he)控(kong)制，確(que)保電(dian)池在最佳(jia)狀(zhuang)態(tai)下運行(xing)，提高儲能(neng)系統的整體(ti)性能。

1. 功(gong)能特(te)點(dian)

儲(chu)能櫃(gui)能量(liang)管(guan)理(li)系(xi)統具(ju)有(you)以(yi)下功能(neng)特點(dian)：

（1）實(shi)時(shi)監(jian)控(kong)：對(dui)電池的電(dian)壓(ya)、電流(liu)、溫度等參數進行實時(shi)監(jian)測(ce)，確(que)保電(dian)池在安(an)全(quan)範(fan)圍內(nei)運行(xing)。

（2）充放(fang)電(dian)控(kong)制：根據電網(wang)需(xu)求、電池狀(zhuang)態(tai)等因素，自動調(tiao)整充放(fang)電(dian)策略，實現(xian)能量(liang)的高效(xiao)利用(yong)。

（3）故(gu)障(zhang)診(zhen)斷與預警：對(dui)電池運行(xing)過程(cheng)中可能(neng)出(chu)現(xian)的故(gu)障(zhang)進行診斷(duan)和預(yu)警，確(que)保儲(chu)能櫃(gui)的穩(wen)定(ding)運行(xing)。

（4）數(shu)據通信：與(yu)電(dian)網(wang)調(tiao)度中心、監(jian)控(kong)系(xi)統等外(wai)部系(xi)統進行數據交互(hu)，實(shi)現(xian)信息(xi)共(gong)享。

2. 關(guan)鍵(jian)技術(shu)

儲(chu)能櫃(gui)能量(liang)管(guan)理(li)系(xi)統的(de)關(guan)鍵(jian)技術(shu)主(zhu)要(yao)包(bao)括以(yi)下幾個方面：

（1）電(dian)池管(guan)理(li)技(ji)術(shu)：對(dui)電池的充放(fang)電(dian)過程(cheng)進行優化(hua)，延(yan)長電(dian)池壽命(ming)，提(ti)高電池性能(neng)。

（2）能(neng)量(liang)調度(du)技(ji)術(shu)：根據電網(wang)需(xu)求，對儲能(neng)櫃(gui)的充放(fang)電(dian)進行智(zhi)能(neng)調(tiao)度(du)，實現(xian)能量(liang)的高效(xiao)利用(yong)。

（3）故(gu)障(zhang)診(zhen)斷與預警技(ji)術(shu)：通(tong)過實(shi)時(shi)監(jian)測(ce)電(dian)池狀(zhuang)態(tai)，對(dui)可能(neng)出(chu)現(xian)的故(gu)障(zhang)進行診斷(duan)和預(yu)警。

（4）數(shu)據通信技(ji)術(shu)：實(shi)現(xian)儲能(neng)櫃與(yu)外(wai)部系(xi)統的(de)數據交互(hu)，為儲能(neng)系(xi)統提供(gong)實(shi)時(shi)信息(xi)。

3. 挑(tiao)戰與發展

儲(chu)能櫃(gui)能量(liang)管(guan)理(li)系(xi)統在發展過程(cheng)中面(mian)臨著(zhe)以(yi)下挑戰：

（1）電(dian)池技術(shu)瓶頸(jing)：電池的能(neng)量(liang)密度(du)、壽(shou)命(ming)、安(an)全(quan)性(xing)等因素限制了儲(chu)能(neng)櫃(gui)的能量(liang)管(guan)理(li)性(xing)能。

（2）系(xi)統復(fu)雜(za)性(xing)：儲(chu)能(neng)櫃能量(liang)管(guan)理(li)系(xi)統涉(she)及(ji)多個學(xue)科(ke)的(de)交叉(cha)融合，對(dui)系統的設(she)計和(he)優(you)化(hua)提出(chu)了更(geng)高的要(yao)求(qiu)。

（3）成(cheng)本控(kong)制：降(jiang)低(di)儲能櫃成本(ben)，提高經濟(ji)性(xing)是推動(dong)儲(chu)能技(ji)術(shu)發展的關(guan)鍵(jian)因素(su)。

4.針(zhen)對以(yi)上(shang)挑戰，未(wei)來(lai)儲能(neng)櫃能(neng)量(liang)管(guan)理(li)系(xi)統的(de)發展方向主要(yao)包(bao)括：

（1）電(dian)池技術(shu)創新(xin)：加大(da)對(dui)新(xin)型(xing)電(dian)池材(cai)料(liao)、結(jie)構、工(gong)藝等研究(jiu)力度，提(ti)高電池性能(neng)。

（2）系(xi)統優(you)化(hua)：通過智(zhi)能(neng)化(hua)、模塊(kuai)化(hua)設計，簡(jian)化(hua)系統(tong)結構，提(ti)高運行(xing)效(xiao)率。

（3）成(cheng)本控(kong)制：采用(yong)規模化(hua)生產、降(jiang)低(di)原材(cai)料(liao)成(cheng)本等手段，降(jiang)低(di)儲能櫃成本(ben)。

三、儲能櫃(gui)能量(liang)管(guan)理(li)系(xi)統的(de)意(yi)義

儲能(neng)櫃能(neng)量(liang)管(guan)理(li)系(xi)統是(shi)儲(chu)能(neng)技(ji)術(shu)的(de)重要(yao)組(zu)成(cheng)部(bu)分，對於(yu)實(shi)現(xian)能源的(de)高效(xiao)利用(yong)、推動(dong)能(neng)源轉(zhuan)型(xing)具(ju)有(you)重(zhong)要(yao)意(yi)義。通過對(dui)儲(chu)能(neng)櫃能量(liang)管(guan)理(li)系(xi)統的(de)概(gai)述和(he)淺析，本(ben)文(wen)旨(zhi)在為相關(guan)領域(yu)的研究(jiu)和(he)實(shi)踐提(ti)供(gong)參(can)考。隨著(zhe)電(dian)池技術(shu)的(de)不斷創新(xin)、系(xi)統優化(hua)和成(cheng)本控(kong)制的不斷推進，儲能櫃(gui)能量(liang)管(guan)理(li)系(xi)統將(jiang)在未(wei)來(lai)能源領(ling)域發揮更(geng)加重(zhong)要(yao)的(de)作(zuo)用(yong)。

四(si)、Acrel-2000ES儲(chu)能(neng)櫃(gui)能(neng)量(liang)管(guan)理(li)系(xi)統

1系(xi)統概(gai)述

安(an)科(ke)瑞(rui)儲能(neng)能量(liang)管(guan)理(li)系(xi)統Acrel-2000ES，專(zhuan)門針對(dui)工(gong)商業儲能(neng)櫃(gui)、儲能集(ji)裝箱(xiang)研發的壹(yi)款儲能EMS，具有(you)完善的儲(chu)能監(jian)控(kong)與(yu)管(guan)理(li)功(gong)能,涵蓋了儲(chu)能(neng)系(xi)統設備(PCS、BMS、電(dian)表、消(xiao)防、空調等)的詳(xiang)細(xi)信息(xi),實現(xian)了數(shu)據采集(ji)、數(shu)據處(chu)理(li)、數(shu)據存儲、數(shu)據查(zha)詢(xun)與(yu)分析、可視(shi)化(hua)監(jian)控(kong)、報(bao)警管(guan)理(li)、統(tong)計報(bao)表等功能。在高級(ji)應用(yong)上(shang)支(zhi)持能(neng)量(liang)調度(du),具(ju)備(bei)計劃(hua)曲線、削峰填(tian)谷(gu)、需量(liang)控(kong)制、防逆流(liu)等控(kong)制功能。

2系(xi)統結(jie)構

Acrel-2000ES，可通(tong)過直采(cai)或者通過通(tong)訊(xun)管(guan)理(li)或串口服(fu)務(wu)器將儲(chu)能櫃或者儲能(neng)集(ji)裝箱(xiang)內部(bu)的(de)設(she)備接入系統。系統結構如(ru)下：

3系(xi)統功(gong)能

3.1實(shi)時(shi)監(jian)測(ce)

系(xi)統人(ren)機界(jie)面友(you)好(hao)，能(neng)夠(gou)顯示(shi)儲(chu)能櫃(gui)的(de)運行(xing)狀(zhuang)態(tai)，實(shi)時(shi)監(jian)測(ce)PCS、BMS以(yi)及(ji)環(huan)境(jing)參(can)數(shu)信息(xi)，如電(dian)參量(liang)、溫度(du)、濕度等。實時(shi)顯示(shi)有(you)關(guan)故(gu)障(zhang)、告警、收(shou)益(yi)等信息(xi)。

3.2設(she)備監(jian)控(kong)

系(xi)統能(neng)夠(gou)實(shi)時(shi)監(jian)測(ce)PCS、BMS、電(dian)表、空調、消(xiao)防、除(chu)濕機等設備的運行(xing)狀(zhuang)態(tai)及(ji)運行(xing)模式(shi)。

PCS監(jian)控(kong)：滿(man)足儲能變(bian)流(liu)器(qi)的參(can)數與(yu)限(xian)值(zhi)設置；運(yun)行(xing)模式(shi)設(she)置；實(shi)現(xian)儲能(neng)變流(liu)器交直流(liu)側電(dian)壓(ya)、電流(liu)、功率及(ji)充放(fang)電(dian)量(liang)參數(shu)的(de)采(cai)集(ji)與(yu)展(zhan)示(shi)；實現(xian)PCS通訊(xun)狀(zhuang)態(tai)、啟(qi)停狀(zhuang)態(tai)、開(kai)關(guan)狀(zhuang)態(tai)、異(yi)常(chang)告警等狀(zhuang)態(tai)監(jian)測(ce)。

BMS監(jian)控(kong)：滿(man)足電池管(guan)理(li)系(xi)統的(de)參(can)數(shu)與(yu)限(xian)值(zhi)設置；實(shi)現(xian)儲能(neng)電池的電(dian)芯、電池簇的(de)溫度(du)、電壓(ya)、電流(liu)的監(jian)測(ce)；實(shi)現(xian)電池充放(fang)電(dian)狀(zhuang)態(tai)、電(dian)壓(ya)、電流(liu)及(ji)溫度(du)異(yi)常(chang)狀(zhuang)態(tai)的(de)告警。

空調監(jian)控(kong)：滿(man)足環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)的監(jian)測(ce)，可根據設置的(de)閾(yu)值進行空調溫(wen)度(du)的聯動(dong)調(tiao)節，並(bing)實(shi)時(shi)監(jian)測(ce)空調的(de)運(yun)行狀(zhuang)態(tai)及(ji)溫濕度數據，以(yi)曲線形式進行展示(shi)。

UPS監(jian)控(kong)：滿(man)足UPS的運行(xing)狀(zhuang)態(tai)及(ji)相關(guan)電參(can)量(liang)監(jian)測(ce)。

3.3曲線報(bao)表

系(xi)統能(neng)夠(gou)對PCS充放(fang)電(dian)功(gong)率(lv)曲線、SOC變換曲線、及(ji)電壓(ya)、電流(liu)、溫度等歷(li)史曲線的查(zha)詢(xun)與(yu)展(zhan)示(shi)。

3.4策略配置

滿(man)足儲(chu)能系統設備(bei)參數(shu)的配置、電(dian)價(jia)參(can)數與時(shi)段的設(she)置、控(kong)制策略的選(xuan)擇。目(mu)前(qian)支(zhi)持的(de)控(kong)制策略包(bao)含(han)計劃(hua)曲線、削峰填(tian)谷(gu)、需量(liang)控(kong)制等。

3.5實(shi)時(shi)報(bao)警

儲(chu)能能(neng)量(liang)管(guan)理(li)系(xi)統具(ju)有(you)實(shi)時(shi)告警功(gong)能，系統能夠(gou)對儲(chu)能充放(fang)電(dian)越限(xian)、溫(wen)度越限(xian)、設(she)備故(gu)障(zhang)或通信故(gu)障(zhang)等事件發出(chu)告警。

3.6事(shi)件查(zha)詢(xun)統(tong)計

儲(chu)能能(neng)量(liang)管(guan)理(li)系(xi)統能(neng)夠(gou)對遙(yao)信變(bian)位，溫濕度、電(dian)壓(ya)越限(xian)等事件記(ji)錄進行存儲和(he)管(guan)理(li)，方(fang)便(bian)用(yong)戶(hu)對系(xi)統事件和報(bao)警進行歷(li)史追(zhui)溯，查(zha)詢(xun)統(tong)計、事(shi)故(gu)分析。

3.7遙(yao)控(kong)操(cao)作

可以(yi)通過每(mei)個設備下面的(de)紅(hong)色(se)按鈕(niu)對(dui)PCS、風機、除(chu)濕機、空調控(kong)制器、照明(ming)等設備進行相應(ying)的控(kong)制，但是當設備未(wei)通(tong)信上(shang)時(shi)，控(kong)制按鈕(niu)會(hui)顯(xian)示(shi)無效(xiao)狀(zhuang)態(tai)。

3.8用(yong)戶(hu)權限(xian)管(guan)理(li)

儲(chu)能能(neng)量(liang)管(guan)理(li)系(xi)統為保障(zhang)系(xi)統安(an)全(quan)穩(wen)定(ding)運行(xing)，設(she)置了用(yong)戶(hu)權限(xian)管(guan)理(li)功(gong)能。通(tong)過用(yong)戶(hu)權限(xian)管(guan)理(li)能(neng)夠(gou)防止(zhi)未(wei)經授權的操(cao)作(zuo)（如(ru)遙(yao)控(kong)的(de)操作，數據庫修改等）。可以(yi)定義不同級(ji)別用(yong)戶(hu)的登錄名(ming)、密(mi)碼及(ji)操作(zuo)權限，為系統(tong)運(yun)行、維護、管(guan)理(li)提(ti)供(gong)可靠(kao)的(de)安(an)全(quan)保(bao)障(zhang)。

3.9安(an)科(ke)瑞(rui)配套產品(pin)

五(wu)、結束(shu)語(yu)

隨(sui)著能(neng)源互(hu)聯網(wang)和(he)可再(zai)生(sheng)能(neng)源的(de)快速(su)發展，儲能櫃能(neng)量(liang)管(guan)理(li)系(xi)統的(de)研究(jiu)和(he)應(ying)用(yong)將更(geng)加廣(guang)泛，為我國能源結(jie)構調(tiao)整(zheng)和能(neng)源互(hu)聯網(wang)建(jian)設提供(gong)有(you)力支(zhi)持。

參考文獻

[1]       企(qi)業微(wei)電(dian)網(wang)設(she)計與(yu)應(ying)用(yong)手冊(ce)2022.05版(ban).