安科瑞 劉邁(mài)

　　摘要：闡(chǎn)述儲能係統(tǒng)特(tè)點(diǎn)，分(fēn)析(xī)儲能EMS技(jì)術(shù)路(lù)綫中的(dí)單機儲(chǔ)能，集中(zhōng)儲(chǔ)能，風儲一體化EMS
。探(tàn)討儲(chǔ)能EMS功(gōng)能設計(jì)方案，包括(kuò)有功(gōng)和(hé)無(wú)功功(gōng)率調節(jié)，一次調頻，虛(xū)擬慣量響應(yīng)，智慧(huì)運維(wéi)
。

　　關(guān)鍵詞：新能(néng)源係(xì)統，能量管理係統，風電(diàn)儲能
。

　　0.引言

　　隨(suí)著(zhuó)以(yǐ)新能(néng)源(yuán)為主(zhǔ)體的(dí)新型(xíng)電力係(xì)統(tǒng)建設(shè)加速，儲能在新(xīn)型能(néng)源(yuán)係(xì)統(tǒng)中(zhōng)的(dí)作用(yòng)越來(lái)越(yuè)重要，全球儲(chǔ)能(néng)市(shì)場快速增長
。建設儲能型(xíng)新能(néng)源(yuán)電站首要(yào)任(rèn)務(wù)是(shì)解決消納(nà)問(wèn)題，在(zài)發(fā)電側(cè)通過(guò)提(tí)升(shēng)調(tiáo)峰備用容(róng)量和電網友(yǒu)好性，促進電(diàn)力係(xì)統對(duì)高比例(lì)新能(néng)源電量的消納(nà)
。2021年(nián)7月，中國發改委，能源局(jú)明確(què)表(biǎo)示，到2025年(nián)，除抽(chōu)水(shuǐ)蓄能(néng)外的(dí)儲能總裝機規(guī)模達到(dào)3000萬(wàn)kW以上(shàng)，對於場(cháng)站的能(néng)量管(guǎn)理(lǐ)技術(shù)提出了(liǎo)更高的要(yào)求(qiú)
。

　　1.研究背景

　　儲能係(xì)統的特點(diǎn)
。隨著風電(diàn)，光(guāng)伏等波動性可再生能(néng)源在(zài)電力(lì)係(xì)統(tǒng)中(zhōng)滲透(tòu)率(shuài)快速增(zēng)加，加之(zhī)今(jīn)後風(fēng)光要實現(xiàn)倍(bèi)增(zēng)，跨越(yuè)式發展，風光消(xiāo)納(nà)，電力(lì)係統運行和(hé)管理將(jiāng)麵臨愈加嚴峻(jùn)的(dí)挑戰(zhàn)，因(yīn)而*須(xū)在(zài)電源側，電(diàn)網側(cè)，用戶側通(tōng)過合理配(pèi)置調峰和(hé)儲(chǔ)能(néng)設施(shī)等(děng)方式，持續提升電力(lì)係統靈活(huó)性(xìng)，增加(jiā)係(xì)統調節(jié)能力(lì).

　　儲能技術(shù)一(yī)般基(jī)於電(diàn)化學(xué)儲能(néng)形式為(wéi)主，電(diàn)化學(xué)儲(chǔ)能係統(tǒng)是(shì)以電池為核心的綜(zōng)合能源(yuán)控(kòng)製係統
。由電(diàn)芯(xīn)和(hé)能量管理(lǐ)係(xì)統(tǒng)（EMS），電池(chí)管理(lǐ)係統（BMS），儲(chǔ)能(néng)變流器（PCS）等(děng)部(bù)分組成(chéng)
。PCS可以(yǐ)控(kòng)製(zhì)儲能(néng)電(diàn)池(chí)組的充(chōng)電和放電(diàn)過程，進(jìn)行交(jiāo)直(zhí)流的變(biàn)換(huàn)
。BMS主要負責(zé)電(diàn)池(chí)的監(jiān)測，評(píng)估(gū)，保護及(jí)均衡等(děng)
。

　　EMS是(shì)儲能(néng)係統的大腦(nǎo)，主要實(shí)現儲能係(xì)統(tǒng)（含(hán)儲(chǔ)能變(biàn)流(liú)器，電(diàn)池管理係統）的(dí)數(shù)據采集，監控(kòng)和(hé)能(néng)量(liáng)的安全優化調(tiáo)度(dù)，以(yǐ)滿足(zú)監(jiān)控，能量(liáng)調度，維(wéi)護(hù)，產(chǎn)生報表等相關(guān)需求
。

　　儲能EMS技術路(lù)綫

　　（1）單(dān)機儲(chǔ)能EMS
。單機儲能(néng)以電(diàn)化(huà)學儲能為主(zhǔ)，主要(yào)用(yòng)於單(dān)機(jī)性能(néng)提升(shēng)，單機運(yùn)行品質(zhì)改(gǎi)善等場景(jǐng)
。

　　（2）集(jí)中(zhōng)儲(chǔ)能(néng)EMS
。風(fēng)電(diàn)場(cháng)集中式(shì)儲能(néng)針對不同(tóng)儲能(néng)係統(tǒng)的(dí)運行(háng)特(tè)征和功率特(tè)性，充(chōng)分(fēn)發揮機械儲能(néng)的功率(shuài)快速響(xiǎng)應(yīng)優(yōu)勢(shì)，電化學儲能的(dí)高能量(liáng)密(mì)度(dù)等優(yōu)勢；通(tōng)過(guò)同步(bù)感知技術，打通中控室場級控(kòng)製器至儲能(néng)變流(liú)器直連通(tōng)道，實現毫秒(miǎo)級高速通(tōng)信(xìn)；采(cǎi)用(yòng)儲能(néng)設(shè)備(bèi)*效(xiào)協同控製(zhì)策(cè)略(lüè)，實現多元(yuán)儲(chǔ)能(néng)係統(tǒng)的(dí)功率(shuài)平滑穩(wěn)定輸(shū)出，滿足電(diàn)站(zhàn)對虛擬(nǐ)慣(guàn)量(liáng)，快速(sù)調頻調壓(yā)的快速響(xiǎng)應能(néng)力，減(jiǎn)少儲能設(shè)備的疲勞程(chéng)度，提(tí)高(gāo)整套儲(chǔ)能係統的(dí)並網(wǎng)友好(hǎo)性
。

　　（3）風(fēng)儲一體化EMS
。基於成熟可靠(kào)的(dí)風電場(cháng)功率控製技術和平台(tái)，采用(yòng)“風(fēng)電(diàn)+儲(chǔ)能"能量一(yī)體化(huà)控(kòng)製技(jì)術(shù)，實現(xiàn)風儲平台對儲能變流器(qì)的高速通信，實現風儲(chǔ)電站的穩(wěn)定可(kě)靠(kào)的(dí)虛擬(nǐ)慣(guàn)量(liáng)響(xiǎng)應，一次調頻(pín)，二次調頻(pín)，削峰(fēng)填(tián)穀(gǔ)，快(kuài)速無(wú)功(gōng)調壓(yā)等功能(néng)，探(tàn)索應用風(fēng)儲電站的虛(xū)擬同(tóng)步機(jī)技(jì)術，主動支撐(chēng)電力係統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提(tí)高風(fēng)儲聯(lián)合係統的(dí)經濟性
。

　　圖(tú)1為儲(chǔ)能EMS控製係統(tǒng)架構(gòu)
。

3儲能EMS的(dí)功能(néng)設計(jì)

　　（1）有(yǒu)功功率調節
。對儲(chǔ)能設備(bèi)多(duō)場(cháng)景應用的(dí)算法進(jìn)行深入開(kāi)發(fā)，結合儲能BMS係(xì)統的運行數據(jù)，對儲能PCS的(dí)調節(jié)特性進行精細化(huà)分(fēn)類(lèi)，沿用風機EMS的“雙(shuāng)PI+前(qián)饋(kuì)+抗(kàng)飽(bǎo)和積分(fēn)"的控(kòng)製策略(lüè)，*大(dà)限度(dù)地(dì)發揮儲能的(dí)優異性(xìng)能和運行(háng)特(tè)性(xìng)
。同(tóng)時，EMS根(gēn)據儲能所屬(shǔ)區(qū)域不(bù)同(tóng)時(shí)間尺(chǐ)度的上(shàng)網(wǎng)電(diàn)價完成充電(diàn)放電工作，以經(jīng)濟(jì)*優(yōu)為目(mù)標進行有功(gōng)功(gōng)率的(dí)控(kòng)製(zhì)
。

　　（2）無(wú)功(gōng)功率(shuài)調(tiáo)節
。自動(dòng)接收(shōu)調(tiáo)度(dù)主(zhǔ)站係統(tǒng)下(xià)發的調(tiáo)節指(zhǐ)令，在充分考慮各種約束(shù)條件(jiàn)後分析，計算出(chū)各儲能PCS無功(gōng)出力(lì)目標(biāo)值，並(bìng)將調(tiáo)控(kòng)命(mìng)令下(xià)發(fā)至(zhì)儲能係統
。

　　（3）一(yī)次調(tiáo)頻
。開(kāi)發“新能源(yuán)+儲能"頻(pín)率(shuài)快速響應控製程序(xù)，實(shí)現(xiàn)新(xīn)能源(yuán)場站(zhàn)同(tóng)常規電源(yuán)一樣具備主動支撐電(diàn)網的(dí)功能(néng)
。

　　（4）虛(xū)擬慣量響(xiǎng)應
。依(yī)托電化學(xué)儲能毫秒(miǎo)級快速釋放(fàng)，吸收(shōu)有功功率的特性(xìng)，以(yǐ)場(cháng)站為單(dān)位為電網提供主(zhǔ)動支撐，使新能(néng)源場站具備(bèi)與傳統(tǒng)同步發電機(jī)類似的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(liáng)，從而增(zēng)加(jiā)電網的韌(rèn)性，提升(shēng)電(diàn)力(lì)係統抗幹擾(rǎo)能力
。

　　（5）儲能(néng)係(xì)統智慧運維(wéi)
。根(gēn)據多元混合儲能電站(zhàn)係(xì)統配(pèi)置情(qíng)況(kuàng)及(jí)生(shēng)產(chǎn)管理係(xì)統(tǒng)，監控係(xì)統(tǒng)等(děng)係統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構，數(shù)據類型，數(shù)據(jù)采集(jí)頻率，通過數據采(cǎi)集(jí)，結構區(qū)分，編(biān)寫數(shù)據標準化接(jiē)入方案和數據(jù)存儲(chǔ)方(fāng)案，進(jìn)行數(shù)據(jù)的(dí)二次加工，剔(tī)除(chú)壞(huài)數據，建立多(duō)元混合(hé)儲(chǔ)能電站(zhàn)全(quán)景(jǐng)數據(jù)模型
。*後在研究多(duō)類型信(xìn)息互(hù)聯技(jì)術(shù)的(dí)基礎上(shàng)，進(jìn)行係統關鍵(jiàn)功(gōng)能(néng)模塊開(kāi)發，集成所有模塊形成多(duō)元(yuán)混(hùn)合儲(chǔ)能(néng)電站智慧(huì)化運(yùn)維(wéi)平台，並部署於(yú)多(duō)元混(hùn)合儲(chǔ)能電站(zhàn)
。同時開(kāi)發與平台互(hù)聯的移(yí)動端(duān)App，提供可視化圖紙，維護(hù)視頻，實現電子工(gōng)單運維，提高(gāo)檢修效(xiào)率
。

　　4.Acrel-2000ES儲能櫃(guì)能(néng)量管理(lǐ)係統(tǒng)

　　4.1係統概(gài)述

　　安科(kē)瑞儲能(néng)能量管理(lǐ)係(xì)統Acrel-2000ES，專(zhuān)門針(zhēn)對(duì)工商業儲能(néng)櫃(guì)，儲能(néng)集(jí)裝(zhuāng)箱研(yán)發的(dí)一(yī)款儲能EMS，具有*的(dí)儲能監控與管(guǎn)理(lǐ)功能,涵蓋了儲能係(xì)統設備(bèi)(PCS，BMS，電(diàn)表(biǎo)，消(xiāo)防，空調(tiáo)等)的(dí)詳細信息(xī),實(shí)現了數(shù)據采(cǎi)集(jí)，數據(jù)處(chǔ)理，數據存儲，數據查詢與分析(xī)，可(kě)視化(huà)監控(kòng)，報警管理，統(tǒng)計(jì)報表等功(gōng)能
。在*級(jí)應用(yòng)上支持(chí)能量調度(dù),具備(bèi)計劃曲綫，削峰填穀，需量控(kòng)製，防逆流(liú)等控(kòng)製功能
。

　　4.2係統結構

　　Acrel-2000ES，可(kě)通過直采或者通過(guò)通(tōng)訊(xùn)管理或(huò)串(chuàn)口服(fú)務(wù)器將儲能櫃或者(zhě)儲能(néng)集(jí)裝(zhuāng)箱內部(bù)的(dí)設備(bèi)接(jiē)入係統
。係(xì)統(tǒng)結構如下(xià)：

4.3係統功能

　　4.3.1實(shí)時(shí)監(jiān)測

　　係統人機(jī)界麵友(yǒu)好(hǎo)，能(néng)夠(gòu)顯(xiǎn)示儲(chǔ)能櫃(guì)的運行狀(zhuàng)態(tài)，實時監(jiān)測(cè)PCS，BMS以(yǐ)及(jí)環境參數信息，如電參(cān)量(liáng)，溫(wēn)度，濕(shī)度(dù)等(děng)
。實時(shí)顯示(shì)有關故(gù)障，告警，收(shōu)益等信息
。

4.3.2設備(bèi)監(jiān)控(kòng)

　　係統(tǒng)能夠實時監(jiān)測PCS，BMS，電表，空調，消防，除濕機(jī)等(děng)設(shè)備的(dí)運行狀態及運(yùn)行模式
。

　　PCS監控：滿足儲(chǔ)能變流(liú)器(qì)的參(cān)數與限(xiàn)值設(shè)置(zhì)；運行(háng)模(mó)式設(shè)置(zhì)；實現儲能(néng)變(biàn)流器交直(zhí)流側電壓(yā)，電流，功(gōng)率及充放(fàng)電量參(cān)數的采集與展(zhǎn)示；實現(xiàn)PCS通訊狀態，啟(qǐ)停(tíng)狀態，開(kāi)關狀態，異常告警(jǐng)等狀態監測
。

　　BMS監(jiān)控(kòng)：滿足電池管(guǎn)理係統的參數(shù)與限(xiàn)值(zhí)設(shè)置(zhì)；實(shí)現儲(chǔ)能(néng)電池的電(diàn)芯(xīn)，電池簇(cù)的(dí)溫度(dù)，電(diàn)壓，電(diàn)流的(dí)監測；實現電池充放電狀態，電壓(yā)，電(diàn)流(liú)及溫(wēn)度異常狀態的(dí)告警
。

　　空(kōng)調監控(kòng)：滿足(zú)環境溫度(dù)的監測，可(kě)根(gēn)據設置的(dí)閾值(zhí)進行(háng)空調溫度(dù)的聯動(dòng)調節，並實(shí)時(shí)監測(cè)空調的(dí)運(yùn)行狀(zhuàng)態及溫濕度(dù)數(shù)據，以曲(qū)綫(xiàn)形式(shì)進行展示
。

　　UPS監(jiān)控(kòng)：滿(mǎn)足(zú)UPS的運行(háng)狀(zhuàng)態及(jí)相(xiāng)關電參量監(jiān)測(cè)
。

　　4.3.3曲(qū)綫報(bào)表(biǎo)

　　係(xì)統能夠(gòu)對(duì)PCS充放(fàng)電功率(shuài)曲綫(xiàn)，SOC變換曲綫，及電壓，電流(liú)，溫(wēn)度等(děng)歷史(shǐ)曲綫的(dí)查詢與展(zhǎn)示(shì)
。

4.3.4策略配置

　　滿足(zú)儲(chǔ)能(néng)係(xì)統設備(bèi)參數(shù)的(dí)配置，電(diàn)價(jià)參數(shù)與時段的設(shè)置(zhì)，控(kòng)製策略的選擇
。目前支(zhī)持的控製策略(lüè)包含計劃曲綫，削峰填穀，需量(liáng)控(kòng)製(zhì)等(děng)
。

4.3.5實時(shí)報警

　　儲(chǔ)能能(néng)量(liáng)管(guǎn)理(lǐ)係統(tǒng)具(jù)有(yǒu)實(shí)時告(gào)警功(gōng)能(néng)，係(xì)統(tǒng)能夠對儲能(néng)充放電越限，溫度越限，設(shè)備(bèi)故(gù)障或(huò)通信故障等事件發出告(gào)警(jǐng)
。

4.3.6事件查詢統計

　　儲能(néng)能量(liáng)管理(lǐ)係(xì)統(tǒng)能夠(gòu)對遙信變位(wèi)，溫濕(shī)度，電壓越限(xiàn)等事(shì)件記錄進(jìn)行存(cún)儲和管理，方便(biàn)用戶對係統事(shì)件和報警(jǐng)進行(háng)歷(lì)史(shǐ)追(zhuī)溯，查詢(xún)統(tǒng)計，事(shì)故分析
。

4.3.7遙控操作(zuò)

　　可以通(tōng)過每個(gè)設備下麵的紅色(sè)按(àn)鈕對PCS，風機，除濕機，空調控製器，照明等設備(bèi)進行相應(yīng)的控製(zhì)，但是(shì)當設備(bèi)未通(tōng)信上(shàng)時(shí)，控製按鈕(niǔ)會(huì)顯示無(wú)效(xiào)狀態
。

4.3.8用戶權(quán)限管理

　　儲(chǔ)能(néng)能量管理係統為保(bǎo)障(zhàng)係(xì)統安全穩定運行(háng)，設置了用戶權限管理功(gōng)能
。通過(guò)用戶(hù)權(quán)限管理(lǐ)能(néng)夠防止(zhǐ)未經授權(quán)的操作(zuò)（如(rú)遙(yáo)控(kòng)的(dí)操作，數(shù)據(jù)庫修改等）
。可(kě)以定義(yì)不同級別用(yòng)戶的登(dēng)錄名，密碼及操作(zuò)權限(xiàn)，為係(xì)統運(yùn)行(háng)，維護，管理(lǐ)提供可靠的安(ān)全保障(zhàng)
。

5.相關(guān)平(píng)台(tái)部(bù)署硬件選型(xíng)清單(dān)

　　6.結(jié)束(shù)語

　　風電製(zhì)造(zào)商(shāng)秉承“國之大者"的歷(lì)史(shǐ)使命(mìng)，在(zài)做好(hǎo)風機(jī)主(zhǔ)陣地的(dí)同時(shí)，**拓展儲(chǔ)能產品開(kāi)發，加(jiā)速推(tuī)動(dòng)以(yǐ)新(xīn)能(néng)源為(wéi)主(zhǔ)體(tǐ)的新型電力係統構(gòu)建，全力打(dǎ)造新能(néng)源高質(zhì)量發展新(xīn)，區(qū)域經濟社會高(gāo)質量(liáng)發展新引(yǐn)擎(qíng)，國家(jiā)能(néng)源轉型發展
。

　　參(cān)考文獻

　　[1] 蔣留華.風電場儲能EMS係統(tǒng)的(dí)控製技(jì)術分(fēn)析.國(guó)能聯(lián)合動力技術（赤峰）有(yǒu)限公(gōng)司(sī)，內蒙古(gǔ)024005.

　　[2]汪正(zhèng)軍(jūn),趙(zhào)冰.風(fēng)電場儲(chǔ)能EMS係(xì)統的控製技術(shù)分析(xī)[J].電(diàn)子(zǐ)技術,2023,52(07):70-71.

　　[3] 安科(kē)瑞企(qǐ)業微(wēi)電網設計(jì)與(yǔ)應(yīng)用(yòng)手冊.2022.05版(bǎn).