淺析儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)的核心技術(shù)與綜合性能優(yōu)化

淺析儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)的核心技術(shù)與綜合性能優(yōu)化

周文浩

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

引言

隨著能源互聯(lián)網(wǎng)和可再生能源的快速發(fā)展，儲(chǔ)能技術(shù)在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整中發(fā)揮著日益重要的作用。儲(chǔ)能柜作為儲(chǔ)能系統(tǒng)的重要組成部分，其能量管理系統(tǒng)的性能優(yōu)化成為研究的熱點(diǎn)。本文將淺析儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)的，并對(duì)綜合性能優(yōu)化進(jìn)行總結(jié)，以期為我國(guó)儲(chǔ)能柜行業(yè)的發(fā)展提供參考。

一、儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)概述

儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)（Energy Management System, EMS）是實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能柜中電能的存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換、分配和調(diào)度等功能的關(guān)鍵技術(shù)。其主要功能包括：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能柜運(yùn)行狀態(tài)，優(yōu)化充放電策略，提高電能轉(zhuǎn)換效率，確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行等。

二、儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)的核心技術(shù)

監(jiān)測(cè)技術(shù)是儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)的核心技術(shù)之一，主要包括對(duì)儲(chǔ)能柜內(nèi)電池狀態(tài)、電壓、電流、溫度等參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過(guò)監(jiān)測(cè)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能柜運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)掌握，為優(yōu)化充放電策略提供數(shù)據(jù)支持。

1. 充放電策略?xún)?yōu)化

充放電策略?xún)?yōu)化是提高儲(chǔ)能柜能量利用率和延長(zhǎng)電池壽命的關(guān)鍵。合理的充放電策略應(yīng)根據(jù)電池特性和負(fù)載需求，動(dòng)態(tài)調(diào)整充放電參數(shù)。目前，常見(jiàn)的充放電策略有：恒壓恒流充電、變壓變流充電、分階段充電等。

2. 電能轉(zhuǎn)換技術(shù)

電能轉(zhuǎn)換技術(shù)是儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)，主要包括電池充放電過(guò)程中的電能轉(zhuǎn)換和電能質(zhì)量控制。通過(guò)優(yōu)化電能轉(zhuǎn)換技術(shù)，可以提高電能轉(zhuǎn)換效率，降低系統(tǒng)損耗。

3. 安全防護(hù)技術(shù)

安全防護(hù)技術(shù)是確保儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障。主要包括電池過(guò)充、過(guò)放、短路、過(guò)熱等保護(hù)措施，以及電池管理系統(tǒng)（BMS）與EMS之間的通信保護(hù)。

三、儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)的綜合性能優(yōu)化

1. 提高電池利用率

通過(guò)合理設(shè)計(jì)充放電策略，提高電池的利用率，延長(zhǎng)電池壽命。例如，采用分階段充電策略，可以根據(jù)電池的實(shí)時(shí)狀態(tài)調(diào)整充電參數(shù)，實(shí)現(xiàn)電池的最佳充電效果。

2. 優(yōu)化電能轉(zhuǎn)換效率

通過(guò)優(yōu)化電能轉(zhuǎn)換技術(shù)，提高電能轉(zhuǎn)換效率，降低系統(tǒng)損耗。例如，采用高頻開(kāi)關(guān)電源、電力電子器件等先進(jìn)技術(shù)，降低電能轉(zhuǎn)換過(guò)程中的能量損失。

3. 加強(qiáng)安全防護(hù)措施

加強(qiáng)儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)的安全防護(hù)措施，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。例如，設(shè)置多級(jí)保護(hù)措施，提高電池管理系統(tǒng)與EMS之間的通信保護(hù)，確保系統(tǒng)在異常情況下能夠及時(shí)響應(yīng)。

4. 智能化監(jiān)控與調(diào)度

利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)的智能化監(jiān)控與調(diào)度。通過(guò)實(shí)時(shí)分析運(yùn)行數(shù)據(jù)，優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)，提高運(yùn)行效率。

四、Acrel-2000ES儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)

1系統(tǒng)概述

安科瑞儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)Acrel-2000ES，專(zhuān)門(mén)針對(duì)工商業(yè)儲(chǔ)能柜、儲(chǔ)能集裝箱研發(fā)的一款儲(chǔ)能EMS，具有完善的儲(chǔ)能監(jiān)控與管理功能,涵蓋了儲(chǔ)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(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢(xún)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(jí)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。

2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-2000ES，可通過(guò)直采或者通過(guò)通訊管理或串口服務(wù)器將儲(chǔ)能柜或者儲(chǔ)能集裝箱內(nèi)部的設(shè)備接入系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下：

3系統(tǒng)功能

3.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)人機(jī)界面友好，能夠顯示儲(chǔ)能柜的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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。

3.2設(shè)備監(jiān)控

系統(tǒng)能夠實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(mǎn)足儲(chǔ)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(chǔ)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(kāi)關(guān)狀態(tài)、異常告警等狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

BMS監(jiān)控：滿(mǎn)足電池管理系統(tǒng)的參數(shù)與限值設(shè)置；實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電池的電芯、電池簇的溫度、電壓、電流的監(jiān)測(cè)；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(mǎn)足環(huán)境溫度的監(jiān)測(cè)，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(cè)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(mǎn)足UPS的運(yùn)行狀態(tài)及相關(guān)電參量監(jiān)測(cè)。

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(xún)與展示。

3.4策略配置

滿(mǎn)足儲(chǔ)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。

3.5實(shí)時(shí)報(bào)警

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)?/span>儲(chǔ)能充放電越限、溫度越限、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。

3.6事件查詢(xún)統(tǒng)計(jì)

儲(chǔ)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(chǔ)和管理，方便用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統(tǒng)計(jì)、事故分析。

3.7遙控操作

可以通過(guò)每個(gè)設(shè)備下面的紅色按鈕對(duì)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(huì)顯示無(wú)效狀態(tài)。

3.8用戶(hù)權(quán)限管理

儲(chǔ)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(hù)權(quán)限管理功能。通過(guò)用戶(hù)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(kù)修改等）?？梢远x不同級(jí)別用戶(hù)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。

3.9安科瑞配套產(chǎn)品

五、結(jié)束語(yǔ)

  儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)技術(shù)在新能源領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。通過(guò)對(duì)儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)的組成、功能及實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行淺析和總結(jié)，有助于提高我國(guó)儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)的技術(shù)水平，為我國(guó)能源事業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

參考文獻(xiàn)

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