說(shuō)到儲能，大眾首先想到的就是電池，其好壞關(guān)系到能量轉換效率、系統壽命和安全等重要方面，但儲能要想作為一個(gè)系統發(fā)揮價(jià)值，其中作為“大腦"的核心構件---EMS（能量管理系統）作用同等重要。
EMS一方面直接負責儲能系統的控制策略，而控制策略則影響系統內電池的衰減速率和循環(huán)壽命，從而決定儲能的經(jīng)濟性；另一方面還監控系統運行中的故障異常，起到及時(shí)快速保護設備、保障安全性的重要作用。如果說(shuō)將儲能系統比做人體，那么EMS則是人的大腦心智。大腦心智決定一個(gè)人從事什么工作，也決定人體合理的勞作休息，和發(fā)生意外時(shí)的自我保護。
由于儲能行業(yè)最初興起是從大儲開(kāi)始，即電源側與電網(wǎng)側，因此儲能EMS一開(kāi)始就是在源網(wǎng)側場(chǎng)景下設計實(shí)現的?？紤]到源網(wǎng)側的數據封閉性，以及電力系統SCADA的產(chǎn)品設計慣性，儲能EMS被設計為：?jiǎn)螜C版、本地化。由于數據默認無(wú)法外傳，所以需要電站本地配置運維班底，有人值守。加上源網(wǎng)側相關(guān)的監控規范，EMS還需要配置相關(guān)硬件，包括不限于：工作站、打印機、故障錄波器、遠動(dòng)機等。我們可以把這類(lèi)儲能EMS稱(chēng)為傳統儲能EMS。
那么傳統EMS可以直接用在工商業(yè)儲能嗎？答案是：不能。因為場(chǎng)景不同，成本要求也不同。
工商業(yè)儲能站點(diǎn)容量小、數量多、分散廣、運維成本要求高，無(wú)法支持本地有人值守，勢必要求遠程運維監控。即安排區域級別的運維班組，借助數字化運維平臺，對多個(gè)儲能站進(jìn)行系統性整體運維。數字化運維平臺要求工商業(yè)儲能電站的數據必須實(shí)時(shí)上云，且通過(guò)云邊互動(dòng)提升運維效率。傳統EMS的本地化/單機版設計在這個(gè)場(chǎng)景下天然不匹配，因此工商業(yè)儲能EMS需要新的產(chǎn)品設計。
圖1：源網(wǎng)側儲能運維 VS 工商業(yè)儲能運維
根據上述的場(chǎng)景差異，工商業(yè)儲能EMS需要如下設計原則：
01 全量接入
工商業(yè)儲能雖然容量較小，但麻雀雖小，五臟俱全，EMS需要對接的設備依然眾多：PCS、BMS、空調、電表、智能斷路器、消防主機、各類(lèi)傳感器，指示燈等等，因此EMS首先需要兼容支持各種協(xié)議，將設備及其數據全量接入進(jìn)來(lái)。尤其是設備告警信息的接入，需要做到實(shí)時(shí)全面。此處考驗的是EMS的采集性能，為了實(shí)現相關(guān)保護，EMS需做到1秒一次的采集。
02 云邊一體
為了實(shí)現儲能站端和云平臺的數據雙向流動(dòng)，EMS必須在系統層實(shí)現云邊一體的效果，即保障站端數據無(wú)損實(shí)時(shí)的上報到云平臺，云平臺的指令能安全實(shí)時(shí)地傳遞給站端。
云邊一體的技術(shù)路線(xiàn)有很多種選擇，但最終以實(shí)際運行效果為依歸?？紤]到很多工商業(yè)儲能通過(guò)4G方式上網(wǎng)（不具備有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )架設的條件），在通信中斷時(shí)有發(fā)生的工況下，如何保障云邊兩側的數據一致性，斷點(diǎn)數據如何續傳，中斷信道如何快速自愈，云到邊遙控如何保障安全性等課題，都是需要著(zhù)重考慮的。
常見(jiàn)的技術(shù)路線(xiàn)是以當前主流的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（MQTT）鏈接云和邊，但區別于光伏，樓宇能源等場(chǎng)景，儲能由于電池巨量的數據采集傳輸，云到邊的實(shí)時(shí)安全的遙控需求，若使用此類(lèi)技術(shù)路線(xiàn)，極易捉襟見(jiàn)肘，無(wú)論和成本還是風(fēng)險都非常高，需要謹慎選擇。
因此新的技術(shù)路線(xiàn)開(kāi)始出現，例如輕舟能科研發(fā)的Nova物聯(lián)平臺，包括分布式時(shí)序數據庫，加密網(wǎng)絡(luò )隧道等核心技術(shù)，用以解決數據全量秒級同步和數據壓縮問(wèn)題；云邊通信金融級安全問(wèn)題。最終旨在降低網(wǎng)絡(luò )通信成本，服務(wù)器存儲成本和電站安全運維風(fēng)險。
03 拓展靈活
工商業(yè)儲能容量從100kWh到幾十MWh依據實(shí)際項目而定，并且在當前儲能標準柜產(chǎn)品逐漸成為主流的趨勢下，柜子如積木般拼接，實(shí)現不同能量訴求，則要求EMS需要有靈活的拓展能力，可以快速兼容不同數量的儲能柜，實(shí)現不同數量級的設備對接，尤其是對PCS的對接和群控，從而能讓項目快速建設交付，盡快投運。
04 策略智能
工商業(yè)儲能以削峰填谷為主要應用場(chǎng)景，配合需量控制策略，防逆流保護等實(shí)現諸如動(dòng)態(tài)擴容，離網(wǎng)備電等目的。其中由于實(shí)地變壓器數量，容量的差異，EMS在需量控制，防逆流保護上出現多樣的需求，例如多個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)下，對某些變壓器做需量保護，對總變壓器做防逆流，需要再EMS里可以靈活配置，實(shí)現保護目的。
同時(shí)伴隨近年來(lái)工商業(yè)光伏的火熱，儲能和光伏的配合在工商業(yè)端也逐漸增多，對儲能的策略也提出了新的要求，例如儲能需要根據光伏發(fā)電的情況，合理安排電池充放，以達成清潔能源使用，同時(shí)又要做到相關(guān)保護策略。由于光伏發(fā)電的不確定性，負載的波動(dòng)性，靜態(tài)的儲能策略很難滿(mǎn)足此類(lèi)場(chǎng)景，需要更動(dòng)態(tài)的智能策略。
智能策略結合分時(shí)電價(jià)，光伏預測，負載波動(dòng)，保護目標等，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地制定充放策略，才能有效地達成全局的經(jīng)濟性，通過(guò)合理地使用電池，減少電池的過(guò)度衰減，保障儲能自身的經(jīng)濟性。
最后EMS在儲能系統安全上也需要相應的策略保護，不僅針對設備告警及時(shí)的協(xié)調不同設備，有效地完成本地保護，還需要基于相關(guān)算法預知風(fēng)險，提前發(fā)出安全預警。
安科瑞Acrel-2000ES儲能能量管理系統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。在高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、備用電源等控制功能。系統對電池組性能進(jìn)行實(shí)時(shí)監測及歷史數據分析、根據分析結果采用智能化的分配策略對電池組進(jìn)行充放電控制，優(yōu)化了電池性能，提高電池壽命。
系統支持 Linux 或 Windows 操作系統，數據庫采用 SQL Server。本系統既可以用于儲能一體柜，也可以用于儲能集裝箱，是專(zhuān)門(mén)用于儲能設備管理的一套軟件系統平臺。
3、參考標準
《電網(wǎng)配置儲能系統監控及通訊技術(shù)規范（Q/GDW1887-2012）》
《 儲 能 系 統 接 入 配 電 網(wǎng) 能 量 管 理 系 統 功 能 規 范
（Q/GDW697-2011）》
《分布式電源接入配電網(wǎng)技術(shù)規范（NB/T32015-2013）》《分布式電化學(xué)儲能系統接入配電網(wǎng)設計規范（DL/T 5816-2020）》
《分布式儲能系統接入配電網(wǎng)設計規范（T/CEC 173-2018）》
《分布式儲能系統遠程集中監控技術(shù)規范（T/CEC 174-2018）》
《用戶(hù)側電化學(xué)儲能系統設計技術(shù)導則（DB42/T 2001-2023）》
4、系統結構
5、硬件配置
6、應用范圍
適用于工商業(yè)儲能儲能一體柜、儲能集裝箱，容量 500kWh 以?xún)取?/p>
7、性能參數
1)硬件性能
表 1 硬件性能
2)系統性能
表 2 系統性能
3）性能特征
終端采用加強型單元外殼，按抗強震動(dòng)、強干擾設計，適應惡劣環(huán)境，適用于儲能電站-20℃~60℃的寬溫工作環(huán)境；
終端集成電路全部采用工業(yè)級，使得裝置的具有很高的穩定性和可靠性，滿(mǎn)足儲能單元封閉運行的技術(shù)要求；
終端硬件設計采用多種隔離，屏蔽措施，軟件設計采用數字濾波技術(shù)和先進(jìn)的保護算法及其他抗干擾措施，大大提高了裝置的抗干擾性能；? 采集終端通訊方式多樣，具備多路（可選）RS485 通訊接2 路以太網(wǎng)接口和 1 路調試接口，支持 IEC101、IEC103、IEC104、MODBUSRTU/TCP 及私有協(xié)議等通訊協(xié)議，支持各類(lèi) PCS、BMS、溫控儀、電表、空調、消防等智能設備的通訊數據采集；可靈活實(shí)現與其他系統的接入；系統支持 Windows、Linux 等多種操作系統。
8、產(chǎn)品功能
（1）數據采集
采集電池管理系統的各組電池的總電壓、電流、平均溫度、SOC、SOH、充放電電流和功率限值、單節電池電壓、單節電池溫度、各節電池的均衡狀態(tài)、故障及報警信息、歷史充放電電量、歷史充放電電能、容量、可充電量、可放電量、充放電次數等常用信息并進(jìn)行顯示；采集并顯示 PCS 系統的相關(guān)參數，包括：直流側的電壓/電流/功率等、PCS 的三相有功功率、無(wú)功功率、三相電壓、三相電流、功率因素、頻率、運行狀態(tài)、報警及故障信息等常用信息，及日輸入電量、日輸出電量、累計輸入電量、累計輸出電量等；采集儲能系統的各個(gè)狀態(tài)量，包括主回路狀態(tài)（開(kāi)關(guān)、事
故跳閘信號、保護動(dòng)作信號、異常信號）。
（2）數據處理
實(shí)時(shí)數據顯示處理功能；采集智能電表、PCS 系統、測控裝置的電能質(zhì)量數據，進(jìn)行統計分析和顯示；能量管理系統能夠對采集數據進(jìn)行合理性檢查、限值告警。
（3）數據存儲
將采集到的數據存儲于配套數據庫中，數據顆粒度做到分等級存儲，儲能系統整體信息分鐘級存儲。
（4）系統控制
接收并實(shí)施上級系統對儲能系統的啟動(dòng)/停止指令及功率下發(fā)指令。
能量管理系統能夠控制系統的運行，包括開(kāi)/關(guān)機，及根據變流器通信協(xié)議定義的功率，電壓，電流指令的下發(fā)，并清楚逐步下指令的步驟與當前狀態(tài)，防止誤操作。
（5）曲線(xiàn)報表
統計儲能系統的工作情況和用電量情況，統計用戶(hù)的月使用電量，顯示歷史數據并具備數據及報表下載功能。
統計儲能系統的工作情況和用電量情況，統計用戶(hù)的月使用電量，顯示歷史數據并具備數據及報表下載功能。
（6）告警功能
收集整個(gè)系統的事件記錄信息及報警信息(包括歷史信息)并進(jìn)行顯示。當系統所采集的模擬量發(fā)生越限、數字量變位及網(wǎng)絡(luò )通信狀態(tài)自診斷故障時(shí)，能量管理系統會(huì )自動(dòng)彈出告警窗口，通知操作員有情況發(fā)生。該窗口保持在畫(huà)面的最上層，直到操作員進(jìn)行了處理。
（7）權限管理
能量管理系統提供權限管理，不同權限可以瀏覽或下載不同范圍內的頁(yè)面（數據、表格、圖形、資料）；在多層架構的儲能系統中，上層能量管理系統顯示整體儲能系統的界面，內部就地能量管理系統只顯示本內部?jì)δ芟到y界面，在單層架構的儲能系統中，只存在就地能量管理系統。
（8）系統管理：
能量管理系統能夠監控儲能系統的電氣一次接線(xiàn)，并形成一次接線(xiàn)圖界面，關(guān)鍵位置開(kāi)關(guān)達到可視可控。
能量管理系統能夠監控整個(gè)儲能系統（各控制單元和服務(wù)器）的網(wǎng)絡(luò )運行狀態(tài)，顯示整個(gè)系統結構架構拓撲圖及基本信息，在系統出現異常時(shí)能夠在系統拓撲圖中做出相應顯示。
能量管理系統能夠監控整個(gè)儲能系統的各控制單元的運行狀態(tài)，在出現異常時(shí)能夠在系統拓撲圖中顯示出來(lái)。
（9）其他功能：
? 具有檢測控制 UPS 的功能。? 具有復位清零的功能。
9、系統界面
安科瑞Acrel-2000ES儲能能量管理系統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。在高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、備用電源等控制功能。既可以用于儲能一體柜，也可以用于儲能集裝箱，是專(zhuān)門(mén)用于設備管理的一套軟件系統平臺。
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