淺析儲能柜能量管理系統技術概述

周文浩

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

引言

儲能柜作為現代能源體系中的重要組成部分，其能量管理系統發揮著至關重要的作用。本文將圍繞儲能柜能量管理系統，從技術概述、功能特點、關鍵技術與挑戰等方面進行淺析。

一、儲能柜概述

儲能柜是一種集成了電池、充電模塊、能量管理系統等關鍵部件的能源存儲設備。它具有容量大、壽命長、安全性高等特點，廣泛應用于新能源發電、電網調峰、電力儲備、數據中心等領域。儲能柜的核心價值在于實現能量的高效存儲與轉換，為我國能源轉型和可持續發展提供有力支持。

二、儲能柜能量管理系統概述

儲能柜能量管理系統（Energy Management System，簡稱EMS）是儲能柜的核心部分，其主要任務是對儲能柜內的電池進行實時監控、管理和控制，確保電池在最佳狀態下運行，提高儲能系統的整體性能。

1. 功能特點

儲能柜能量管理系統具有以下功能特點：

（1）實時監控：對電池的電壓、電流、溫度等參數進行實時監測，確保電池在安全范圍內運行。

（2）充放電控制：根據電網需求、電池狀態等因素，自動調整充放電策略，實現能量的高效利用。

（3）故障診斷與預警：對電池運行過程中可能出現的故障進行診斷和預警，確保儲能柜的穩定運行。

（4）數據通信：與電網調度中心、監控系統等外部系統進行數據交互，實現信息共享。

2. 關鍵技術

儲能柜能量管理系統的關鍵技術主要包括以下幾個方面：

（1）電池管理技術：對電池的充放電過程進行優化，延長電池壽命，提高電池性能。

（2）能量調度技術：根據電網需求，對儲能柜的充放電進行智能調度，實現能量的高效利用。

（3）故障診斷與預警技術：通過實時監測電池狀態，對可能出現的故障進行診斷和預警。

（4）數據通信技術：實現儲能柜與外部系統的數據交互，為儲能系統提供實時信息。

3. 挑戰與發展

儲能柜能量管理系統在發展過程中面臨著以下挑戰：

（1）電池技術瓶頸：電池的能量密度、壽命、安全性等因素限制了儲能柜的能量管理性能。

（2）系統復雜性：儲能柜能量管理系統涉及多個學科的交叉融合，對系統的設計和優化提出了更高的要求。

（3）成本控制：降低儲能柜成本，提高經濟性是推動儲能技術發展的關鍵因素。

4.針對以上挑戰，未來儲能柜能量管理系統的發展方向主要包括：

（1）電池技術創新：加大對新型電池材料、結構、工藝等研究力度，提高電池性能。

（2）系統優化：通過智能化、模塊化設計，簡化系統結構，提高運行效率。

（3）成本控制：采用規模化生產、降低原材料成本等手段，降低儲能柜成本。

三、儲能柜能量管理系統的意義

儲能柜能量管理系統是儲能技術的重要組成部分，對于實現能源的高效利用、推動能源轉型具有重要意義。通過對儲能柜能量管理系統的概述和淺析，本文旨在為相關領域的研究和實踐提供參考。隨著電池技術的不斷創新、系統優化和成本控制的不斷推進，儲能柜能量管理系統將在未來能源領域發揮更加重要的作用。

四、Acrel-2000ES儲能柜能量管理系統

1系統概述

安科瑞儲能能量管理系統Acrel-2000ES，專門針對工商業儲能柜、儲能集裝箱研發的一款儲能EMS，具有完善的儲能監控與管理功能,涵蓋了儲能系統設備(PCS、BMS、電表、消防、空調等)的詳細信息,實現了數據采集、數據處理、數據存儲、數據查詢與分析、可視化監控、報警管理、統計報表等功能。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。

2系統結構

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。系統結構如下：

3系統功能

3.1實時監測

系統人機界面友好，能夠顯示儲能柜的運行狀態，實時監測PCS、BMS以及環境參數信息，如電參量、溫度、濕度等。實時顯示有關故障、告警、收益等信息。

3.2設備監控

系統能夠實時監測PCS、BMS、電表、空調、消防、除濕機等設備的運行狀態及運行模式。

PCS監控：滿足儲能變流器的參數與限值設置；運行模式設置；實現儲能變流器交直流側電壓、電流、功率及充放電量參數的采集與展示；實現PCS通訊狀態、啟停狀態、開關狀態、異常告警等狀態監測。

BMS監控：滿足電池管理系統的參數與限值設置；實現儲能電池的電芯、電池簇的溫度、電壓、電流的監測；實現電池充放電狀態、電壓、電流及溫度異常狀態的告警。

空調監控：滿足環境溫度的監測，可根據設置的閾值進行空調溫度的聯動調節，并實時監測空調的運行狀態及溫濕度數據，以曲線形式進行展示。

UPS監控：滿足UPS的運行狀態及相關電參量監測。

3.3曲線報表

系統能夠對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。

3.4策略配置

滿足儲能系統設備參數的配置、電價參數與時段的設置、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。

3.5實時報警

儲能能量管理系統具有實時告警功能，系統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出告警。

3.6事件查詢統計

儲能能量管理系統能夠對遙信變位，溫濕度、電壓越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析。

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。

3.8用戶權限管理

儲能能量管理系統為保障系統安全穩定運行，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，數據庫修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

3.9安科瑞配套產品

五、結束語

隨著能源互聯網和可再生能源的快速發展，儲能柜能量管理系統的研究和應用將更加廣泛，為我國能源結構調整和能源互聯網建設提供有力支持。

參考文獻

[1]       企業微電網設計與應用手冊2022.05版.