摘要：闡述儲能系統特點(diǎn)，分析儲能EMS技術(shù)路線(xiàn)中的單機儲能、集中儲能、風(fēng)儲一體化EMS。探討儲能EMS功能設計方案，包括有功和無(wú)功功率調節、一次調頻、虛擬慣量響應、智慧運維。

關(guān)鍵詞：新能源系統，能量管理系統，風(fēng)電儲能。

0.引言

隨著(zhù)以新能源為主體的新型電力系統建設加速，儲能在新型能源系統中的作用越來(lái)越重要，全球儲能市場(chǎng)快速增長(cháng)。建設儲能型新能源電站首要任務(wù)是解決消納問(wèn)題，在發(fā)電側通過(guò)提升調峰備用容量和電網(wǎng)友好性，促進(jìn)電力系統對高比例新能源電量的消納。2021年7月，相關(guān)部門(mén)表示，到2025年，除抽水蓄能外的儲能總裝機規模達到3000萬(wàn)kW以上，對于場(chǎng)站的能量管理技術(shù)提出了更高的要求。

1.研究背景

儲能系統的特點(diǎn)。隨著(zhù)風(fēng)電、光伏等波動(dòng)性可再生能源在電力系統中滲透率快速增加，加之今后風(fēng)光要實(shí)現倍增、跨越式發(fā)展，風(fēng)光消納、電力系統運行和管理將面臨愈加嚴峻的挑戰，因而*須在電源側、電網(wǎng)側、用戶(hù)側通過(guò)合理配置調峰和儲能設施等方式，持續提升電力系統靈活性，增加系統調節能力.

儲能技術(shù)一般基于電化學(xué)儲能形式為主，電化學(xué)儲能系統是以電池為核心的綜合能源控制系統。由電芯和能量管理系統（EMS）、電池管理系統（BMS）、儲能變流器（PCS）等部分組成。PCS可以控制儲能電池組的充電和放電過(guò)程，進(jìn)行交直流的變換。BMS主要負責電池的監測、評估、保護及均衡等。

EMS是儲能系統的大腦，主要實(shí)現儲能系統（含儲能變流器、電池管理系統）的數據采集、監控和能量的安全優(yōu)化調度，以滿(mǎn)足監控、能量調度、維護、產(chǎn)生報表等相關(guān)需求。

1. 儲能EMS技術(shù)路線(xiàn)

（1）單機儲能EMS。單機儲能以電化學(xué)儲能為主，主要用于單機性能提升，單機運行品質(zhì)改善等場(chǎng)景。

（2）集中儲能EMS。風(fēng)電場(chǎng)集中式儲能針對不同儲能系統的運行特征和功率特性，充分發(fā)揮機械儲能的功率快速響應優(yōu)勢、電化學(xué)儲能的高能量密度等優(yōu)勢；通過(guò)同步感知技術(shù)，打通中控室場(chǎng)級控制器至儲能變流器直連通道，實(shí)現毫秒級高速通信；采用儲能設備*效協(xié)同控制策略，實(shí)現多元儲能系統的功率平滑穩定輸出，滿(mǎn)足電站對虛擬慣量、快速調頻調壓的快速響應能力，減少儲能設備的疲勞程度，提高整套儲能系統的并網(wǎng)友好性。

（3）風(fēng)儲一體化EMS?；诔墒炜煽康娘L(fēng)電場(chǎng)功率控制技術(shù)和平臺，采用“風(fēng)電+儲能”能量一體化控制技術(shù)，實(shí)現風(fēng)儲平臺對儲能變流器的高速通信，實(shí)現風(fēng)儲電站的穩定可靠的虛擬慣量響應、一次調頻、二次調頻、削峰填谷、快速無(wú)功調壓等功能，探索應用風(fēng)儲電站的虛擬同步機技術(shù)，主動(dòng)支撐電力系統轉動(dòng)慣量，提高風(fēng)儲聯(lián)合系統的經(jīng)濟性。

圖1為儲能EMS控制系統架構。

3儲能EMS的功能設計

（1）有功功率調節。對儲能設備多場(chǎng)景應用的算法進(jìn)行深入開(kāi)發(fā)，結合儲能BMS系統的運行數據，對儲能PCS的調節特性進(jìn)行精細化分類(lèi)，沿用風(fēng)機EMS的“雙PI+前饋+抗飽和積分”的控制策略，*大限度地發(fā)揮儲能的優(yōu)異性能和運行特性。同時(shí)，EMS根據儲能所屬區域不同時(shí)間尺度的上網(wǎng)電價(jià)完成充電放電工作，以經(jīng)濟*優(yōu)為目標進(jìn)行有功功率的控制。

（2）無(wú)功功率調節。自動(dòng)接收調度主站系統下發(fā)的調節指令，在充分考慮各種約束條件后分析、計算出各儲能PCS無(wú)功出力目標值，并將調控命令下發(fā)至儲能系統。

（3）一次調頻。開(kāi)發(fā)“新能源+儲能”頻率快速響應控制程序，實(shí)現新能源場(chǎng)站同常規電源一樣具備主動(dòng)支撐電網(wǎng)的功能。

（4）虛擬慣量響應。依托電化學(xué)儲能毫秒級快速釋放、吸收有功功率的特性，以場(chǎng)站為單位為電網(wǎng)提供主動(dòng)支撐，使新能源場(chǎng)站具備與傳統同步發(fā)電機類(lèi)似的轉動(dòng)慣量，從而增加電網(wǎng)的韌性，提升電力系統抗干擾能力。

（5）儲能系統智慧運維。根據多元混合儲能電站系統配置情況及生產(chǎn)管理系統、監控系統等系統的數據結構、數據類(lèi)型、數據采集頻率，通過(guò)數據采集、結構區分，編寫(xiě)數據標準化接入方案和數據存儲方案，進(jìn)行數據的二次加工，剔除壞數據，建立多元混合儲能電站全景數據模型。*后在研究多類(lèi)型信息互聯(lián)技術(shù)的基礎上，進(jìn)行系統關(guān)鍵功能模塊開(kāi)發(fā)，集成所有模塊形成多元混合儲能電站智慧化運維平臺，并部署于多元混合儲能電站。同時(shí)開(kāi)發(fā)與平臺互聯(lián)的移動(dòng)端App，提供可視化圖紙、維護視頻，實(shí)現電子工單運維，提高檢修效率。

4.Acrel-2000ES儲能柜能量管理系統

4.1系統概述

安科瑞儲能能量管理系統Acrel-2000ES，專(zhuān)門(mén)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(shí)現了數據采集、數據處理、數據存儲、數據查詢(xún)與分析、可視化監控、報警管理、統計報表等功能。在*級應用上支持能量調度,具備計劃曲線(xiàn)、削峰填谷、需量控制、防逆流等控制功能。

4.2系統結構

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

4.3系統功能

4.3.1實(shí)時(shí)監測

系統人機界面友好，能夠顯示儲能柜的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測PCS、BMS以及環(huán)境參數信息，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。

4.3.2設備監控

系統能夠實(shí)時(shí)監測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監控：滿(mǎn)足儲能變流器的參數與限值設置；運行模式設置；實(shí)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(shí)現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)監測。

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

空調監控：滿(mǎn)足環(huán)境溫度的監測，可根據設置的閾值進(jìn)行空調溫度的聯(lián)動(dòng)調節，并實(shí)時(shí)監測空調的運行狀態(tài)及溫濕度數據，以曲線(xiàn)形式進(jìn)行展示。

UPS監控：滿(mǎn)足UPS的運行狀態(tài)及相關(guān)電參量監測。

4.3.3曲線(xiàn)報表

系統能夠對PCS充放電功率曲線(xiàn)、SOC變換曲線(xiàn)、及電壓、電流、溫度等歷史曲線(xiàn)的查詢(xún)與展示。

4.3.4策略配置

滿(mǎn)足儲能系統設備參數的配置、電價(jià)參數與時(shí)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(xiàn)、削峰填谷、需量控制等。

4.3.5實(shí)時(shí)報警

儲能能量管理系統具有實(shí)時(shí)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(fā)出告警。

4.3.6事件查詢(xún)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(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統計、事故分析。

4.3.7遙控操作

可以通過(guò)每個(gè)設備下面的紅色按鈕對PCS、風(fēng)機、除濕機、空調控制器、照明等設備進(jìn)行相應的控制，但是當設備未通信上時(shí)，控制按鈕會(huì )顯示無(wú)效狀態(tài)。

4.3.8用戶(hù)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(hù)權限管理功能。通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作（如遙控的操作，數據庫修改等）?？梢远x不同級別用戶(hù)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。

5.相關(guān)平臺部署硬件選型清單

6.結束語(yǔ)

風(fēng)電制造商秉承“國之大者”的歷史使命，在做好風(fēng)機主陣地的同時(shí)，**拓展儲能產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，加速推動(dòng)以新能源為主體的新型電力系統構建，全力打造新能源高質(zhì)量發(fā)展新**能源轉型發(fā)展新典*。

參考文獻

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