浅析储能柜能量管理系统的核心技术与综合性能优化
时间：2024-10-22 阅读：94
周文浩
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
引言
随着能源互联网和可再生能源的快速发展，储能技术在我国能源结构调整中发挥着日益重要的作用。储能柜作为储能系统的重要组成部分，其能量管理系统的性能优化成为研究的热点。本文将浅析储能柜能量管理系统的，并对综合性能优化进行总结，以期为我国储能柜行业的发展提供参考。
一、储能柜能量管理系统概述
储能柜能量管理系统（Energy Management System, EMS）是实现对储能柜中电能的存储、转换、分配和调度等功能的关键技术。其主要功能包括：实时监测储能柜运行状态，优化充放电策略，提高电能转换效率，确保系统安全稳定运行等。
二、储能柜能量管理系统的核心技术
监测技术是储能柜能量管理系统的核心技术之一，主要包括对储能柜内电池状态、电压、电流、温度等参数的实时监测。通过监测技术，可以实现对储能柜运行状态的实时掌握，为优化充放电策略提供数据支持。
1. 充放电策略优化
充放电策略优化是提高储能柜能量利用率和延长电池寿命的关键。合理的充放电策略应根据电池特性和负载需求，动态调整充放电参数。目前，常见的充放电策略有：恒压恒流充电、变压变流充电、分阶段充电等。
2. 电能转换技术
电能转换技术是储能柜能量管理系统的核心环节，主要包括电池充放电过程中的电能转换和电能质量控制。通过优化电能转换技术，可以提高电能转换效率，降低系统损耗。
3. 安全防护技术
安全防护技术是确保储能柜能量管理系统稳定运行的重要保障。主要包括电池过充、过放、短路、过热等保护措施，以及电池管理系统（BMS）与EMS之间的通信保护。
三、储能柜能量管理系统的综合性能优化
1. 提高电池利用率
通过合理设计充放电策略，提高电池的利用率，延长电池寿命。例如，采用分阶段充电策略，可以根据电池的实时状态调整充电参数，实现电池的最佳充电效果。
2. 优化电能转换效率
通过优化电能转换技术，提高电能转换效率，降低系统损耗。例如，采用高频开关电源、电力电子器件等先进技术，降低电能转换过程中的能量损失。
3. 加强安全防护措施
加强储能柜能量管理系统的安全防护措施，确保系统稳定运行。例如，设置多级保护措施，提高电池管理系统与EMS之间的通信保护，确保系统在异常情况下能够及时响应。
4. 智能化监控与调度
利用大数据、云计算、物联网等先进技术，实现对储能柜能量管理系统的智能化监控与调度。通过实时分析运行数据，优化系统参数，提高运行效率。
四、Acrel-2000ES储能柜能量管理系统
1系统概述
安科瑞储能能量管理系统Acrel-2000ES，专门针对工商业储能柜、储能集装箱研发的一款储能EMS，具有完善的储能监控与管理功能,涵盖了储能系统设备(PCS、BMS、电表、消防、空调等)的详细信息,实现了数据采集、数据处理、数据存储、数据查询与分析、可视化监控、报警管理、统计报表等功能。在高级应用上支持能量调度,具备计划曲线、削峰填谷、需量控制、防逆流等控制功能。
2系统结构
Acrel-2000ES，可通过直采或者通过通讯管理或串口服务器将储能柜或者储能集装箱内部的设备接入系统。系统结构如下：
3.1实时监测
系统人机界面友好，能够显示储能柜的运行状态，实时监测PCS、BMS以及环境参数信息，如电参量、温度、湿度等。实时显示有关故障、告警、收益等信息。
3.2设备监控
系统能够实时监测PCS、BMS、电表、空调、消防、除湿机等设备的运行状态及运行模式。
PCS监控：满足储能变流器的参数与限值设置；运行模式设置；实现储能变流器交直流侧电压、电流、功率及充放电量参数的采集与展示；实现PCS通讯状态、启停状态、开关状态、异常告警等状态监测。
BMS监控：满足电池管理系统的参数与限值设置；实现储能电池的电芯、电池簇的温度、电压、电流的监测；实现电池充放电状态、电压、电流及温度异常状态的告警。
空调监控：满足环境温度的监测，可根据设置的阈值进行空调温度的联动调节，并实时监测空调的运行状态及温湿度数据，以曲线形式进行展示。
3.3曲线报表
系统能够对PCS充放电功率曲线、SOC变换曲线、及电压、电流、温度等历史曲线的查询与展示。
满足储能系统设备参数的配置、电价参数与时段的设置、控制策略的选择。目前支持的控制策略包含计划曲线、削峰填谷、需量控制等。
储能能量管理系统具有实时告警功能，系统能够对储能充放电越限、温度越限、设备故障或通信故障等事件发出告警。
3.6事件查询统计
储能能量管理系统能够对遥信变位，温湿度、电压越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析。
可以通过每个设备下面的红色按钮对PCS、风机、除湿机、空调控制器、照明等设备进行相应的控制，但是当设备未通信上时，控制按钮会显示无效状态。
3.8用户权限管理
储能能量管理系统为保障系统安全稳定运行，设置了用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如遥控的操作，数据库修改等）。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。
3.9安科瑞配套产品
序号 | 设备 | 型号 | 图片 | 说明 |
1 | 储能能量管理系统 | Acrel-2000ES |
| 实现储能设备的数据采集与监控，统计分析、异常告警、优化控制、数据转发等； 策略控制:计划曲线、需量控制、削峰填谷、备用电源等。 |
2 | 触摸屏电脑 | PPX-133L |
| 1)承接系统软件 2)可视化展示:显示系统运行信息 |
3 | 交流计量表计 | DTSD1352 |
| 集成电力参量及电能计量及考核管理，提供各类电能数据统计。具有谐波与总谐波含量检测，带有开关量输入和开关量输出可实现“遥信”和“遥控”功能，并具备报警输出。带有RS485 通信接口，可选用MODBUS-RTU或 DL/T645协议。 |
4 | 直流计量表计 | DJSF1352 |
| 表可测量直流系统中的电压、电流、功率以及正反向电能等;具有红外通讯接口和RS-485通讯接口，同时支持Modbus-RTU协议和DLT645协议;可带继电器报警输出和开关量输入功能。 |
5 | 温度在线监测装置 | ARTM-8 |
| 适用于多路温度的测量和控制，支持测量8通道温度;每一通道温度测量对应2段报警，继电器输出可以任意设置报警方向及报警值。 |
6 | 通讯管理机 | ANet-2E8S1 |
| 能够根据不同的采集规约进行水表、气表、电表、微机保护等设备终端的数据采集汇总；提供规约转换、透明转发、数据加密压缩、数据转换、边缘计算等多项功能；实时多任务并行处理数据采集和数据转发，可多链路上送平台据。 |
7 | 串口服务器 | Aport |
| 功能:转换“辅助系统”的状态数据，反馈到能量管理系统中。1)空调的开关，调温，及断电(二次开关实现)；2)上传配电柜各个空开信号；3)上传UPS内部电量信息等；4)接入电表、BSMU等设备 |
8 | 遥信模块 | ARTU-KJ8 |
| 1)反馈各个设备状态，将相关数据到串口服务器；2)读消防1/0信号，并转发给到上层(关机、事件上报等)；3)采集水浸传感器信息，并转发给到上层(水浸信号事件上报)；4)读取门禁程传感器信息，并转发给到上层(门禁事件上报)。 |
五、结束语
储能柜能量管理系统技术在新能源领域具有广泛的应用前景。通过对储能柜能量管理系统的组成、功能及实践应用进行浅析和总结，有助于提高我国储能柜能量管理系统的技术水平，为我国能源事业的发展贡献力量。
参考文献
[1] 企业微电网设计与应用手册2022.05版.