浅析储能柜能量管理系统技术概述
时间：2024-10-22 阅读：93
周文浩
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
引言
储能柜作为现代能源体系中的重要组成部分，其能量管理系统发挥着至关重要的作用。本文将围绕储能柜能量管理系统，从技术概述、功能特点、关键技术与挑战等方面进行浅析。
一、储能柜概述
储能柜是一种集成了电池、充电模块、能量管理系统等关键部件的能源存储设备。它具有容量大、寿命长、安全性高等特点，广泛应用于新能源发电、电网调峰、电力储备、数据中心等领域。储能柜的核心价值在于实现能量的高效存储与转换，为我国能源转型和可持续发展提供有力支持。
二、储能柜能量管理系统概述
储能柜能量管理系统（Energy Management System，简称EMS）是储能柜的核心部分，其主要任务是对储能柜内的电池进行实时监控、管理和控制，确保电池在最佳状态下运行，提高储能系统的整体性能。
1. 功能特点
储能柜能量管理系统具有以下功能特点：
（1）实时监控：对电池的电压、电流、温度等参数进行实时监测，确保电池在安全范围内运行。
（2）充放电控制：根据电网需求、电池状态等因素，自动调整充放电策略，实现能量的高效利用。
（3）故障诊断与预警：对电池运行过程中可能出现的故障进行诊断和预警，确保储能柜的稳定运行。
（4）数据通信：与电网调度中心、监控系统等外部系统进行数据交互，实现信息共享。
2. 关键技术
储能柜能量管理系统的关键技术主要包括以下几个方面：
（1）电池管理技术：对电池的充放电过程进行优化，延长电池寿命，提高电池性能。
（2）能量调度技术：根据电网需求，对储能柜的充放电进行智能调度，实现能量的高效利用。
（3）故障诊断与预警技术：通过实时监测电池状态，对可能出现的故障进行诊断和预警。
（4）数据通信技术：实现储能柜与外部系统的数据交互，为储能系统提供实时信息。
3. 挑战与发展
储能柜能量管理系统在发展过程中面临着以下挑战：
（1）电池技术瓶颈：电池的能量密度、寿命、安全性等因素限制了储能柜的能量管理性能。
（2）系统复杂性：储能柜能量管理系统涉及多个学科的交叉融合，对系统的设计和优化提出了更高的要求。
（3）成本控制：降低储能柜成本，提高经济性是推动储能技术发展的关键因素。
4.针对以上挑战，未来储能柜能量管理系统的发展方向主要包括：
（1）电池技术创新：加大对新型电池材料、结构、工艺等研究力度，提高电池性能。
（2）系统优化：通过智能化、模块化设计，简化系统结构，提高运行效率。
（3）成本控制：采用规模化生产、降低原材料成本等手段，降低储能柜成本。
三、储能柜能量管理系统的意义
储能柜能量管理系统是储能技术的重要组成部分，对于实现能源的高效利用、推动能源转型具有重要意义。通过对储能柜能量管理系统的概述和浅析，本文旨在为相关领域的研究和实践提供参考。随着电池技术的不断创新、系统优化和成本控制的不断推进，储能柜能量管理系统将在未来能源领域发挥更加重要的作用。
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
随着能源互联网和可再生能源的快速发展，储能柜能量管理系统的研究和应用将更加广泛，为我国能源结构调整和能源互联网建设提供有力支持。
参考文献
[1] 企业微电网设计与应用手册2022.05版.