淺談儲能柜中EMS系統(tǒng)的應用

0、引言

隨著全球能源結構的轉型，新能源的發(fā)展日益受到重視。在我國，新能源產業(yè)已成為國民經濟的重要支柱產業(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、應用等方面進行淺析，以期為新能源行業(yè)的發(fā)展提供有益的參考。安科瑞任運業(yè)+15021601437

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90年代，當時主要用于電力系統(tǒng)的調峰、調頻、備用等方面。隨著可再生能源的快速發(fā)展，儲能柜在光伏、風電等領域的應用逐漸廣泛，成為促進新能源消納、提高電網運行效率的關鍵設備。

1.2EMS系統(tǒng)的作用

EMS系統(tǒng)是一種應用于能源生產、傳輸、分配和消費等環(huán)節(jié)的綜合管理技術。在儲能柜中，EMS系統(tǒng)主要負責儲能設備的運行監(jiān)控、狀態(tài)預測、故障診斷、優(yōu)化控制等功能，旨在提高儲能柜的安全性、經濟性和可靠性。通過EMS系統(tǒng)，可實現(xiàn)儲能柜與電網、可再生能源等環(huán)節(jié)的高效互動，助力綠色能源的發(fā)展。

2、EMS系統(tǒng)在儲能柜中的應用

2.1運行監(jiān)控

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

2.2狀態(tài)預測

EMS系統(tǒng)可根據(jù)儲能柜的歷史運行數(shù)據(jù)，運用大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術，對儲能設備的工作狀態(tài)進行預測。通過預測儲能設備的剩余壽命、故障概率等信息，為運維人員提供決策依據(jù)，有利于提高儲能柜的經濟性和可靠性。

2.3故障診斷

儲能柜在運行過程中，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)象和運行數(shù)據(jù)，快速定位故障原因，為故障處理提供有效指導。此外，EMS系統(tǒng)還可根據(jù)故障診斷結果，提出相應的預防措施，避免類似故障的再次發(fā)生。

2.4.優(yōu)化控制

儲能柜在電網運行中承擔著調峰、調頻、備用等重要任務。EMS系統(tǒng)根據(jù)電網運行需求和儲能設備的工作狀態(tài)，實時調整儲能設備的充放電策略，實現(xiàn)儲能柜與電網的高效互動。通過優(yōu)化控制，EMS系統(tǒng)可提高儲能柜的運行效率，降低運行成本。

3、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)等技術的發(fā)展，儲能柜中的EMS系統(tǒng)將實現(xiàn)更高程度的智能化。未來，EMS系統(tǒng)將具備更強的數(shù)據(jù)分析和決策能力，為儲能柜的運行管理提供更加智能、高效的服務。

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)、風電系統(tǒng)、電網調度系統(tǒng)等）實現(xiàn)深度融合，形成能源互聯(lián)網，實現(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)網的關鍵技術之一。

3.3跨區(qū)域應用

隨著儲能技術的不斷發(fā)展，儲能柜將在電力系統(tǒng)的更大范圍內應用。在此背景下，EMS系統(tǒng)也將實現(xiàn)跨區(qū)域應用，為不同地區(qū)的儲能柜提供高效、智能的運行管理服務。

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)設備(PCS、BMS、電表、消防、空調等)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。在高級應用上支持能量調度,具備計劃曲線、削峰填谷、需量控制、防逆流等控制功能。

4.2系統(tǒng)結構

Acrel-2000ES，可通過直采或者通過通訊管理或串口服務器將儲能柜或者儲能集裝箱內部的設備接入系統(tǒng)。系統(tǒng)結構如下：

4.3系統(tǒng)功能

4.3.1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。實時顯示有關故障、告警、收益等信息。

4.3.2設備監(jiān)控

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

PCS監(jiān)控：滿足儲能變流器的參數(shù)與限值設置；運行模式設置；實現(xiàn)儲能變流器交直流側電壓、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。

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

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

4.3.3曲線報表

系統(tǒng)能夠對PCS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)設備參數(shù)的配置、電價參數(shù)與時段的設置、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。

4.3.5實時報警

儲能能量管理系統(tǒng)具有實時告警功能，系統(tǒng)能夠對儲能充放電越限、溫度越限、設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

儲能能量管理系統(tǒng)能夠對遙信變位，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。

4.3.7遙控操作

可以通過每個設備下面的紅色按鈕對PCS、風機、除濕機、空調控制器、照明等設備進行相應的控制，但是當設備未通信上時，控制按鈕會顯示無效狀態(tài)。

4.3.8用戶權限管理

儲能能量管理系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（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、密碼及操作權限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

4.3.9安科瑞配套產品

序號	設備	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。具有諧波與總諧波含量檢測，帶有開關量輸入和開關量輸出可實現(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2段報警，繼電器輸出可以任意設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、微機保護等設備終端的數(shù)據(jù)采集匯總；提供規(guī)約轉換、透明轉發(fā)、數(shù)據(jù)加密壓縮、數(shù)據(jù)轉換、邊緣計算等多項功能；實時多任務并行處理數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉發(fā)，可多鏈路上送平臺據(jù)。
7	串口服務器	Aport		功能:轉換“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)空調的開關，調溫，及完全斷電(二次開關實現(xiàn))；2)上傳配電柜各個空開信號；3)上傳UPS內部電量信息等；4)接入電表、BSMU等設備
8	遙信模塊	ARTU-KJ8		1)反饋各個設備狀態(tài)，將相關數(shù)據(jù)到串口服務器；2)讀消防1/0信號，并轉發(fā)給到上層(關機、事件上報等)；3)采集水浸傳感器信息，并轉發(fā)給到上層(水浸信號事件上報)；4)讀取門禁程傳感器信息，并轉發(fā)給到上層(門禁事件上報)。

5結束語

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

參考文獻

[1]企業(yè)微電網設計與應用手冊2022.05版.

作者簡介

任運業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。

審核編輯 黃宇