淺析智慧儲能柜的構造

任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

引言

隨著全球能源結構的轉型和可再生能源的快速發(fā)展，儲能技術成為調節(jié)能源供需、提高能源利用效率的關鍵。儲能柜作為儲能技術的核心組成部分，其構造和功能顯得尤為重要。本文將為您詳細解析儲能柜的構造，并展示其如何成為高效能源管理的智慧核心。

一、儲能柜構造概述

1. 電池模塊：是儲能柜的核心，負責儲存和釋放能量。常見的電池類型包括鋰離子電池、鉛酸電池和鈉離子電池等。

2. 電池管理系統(tǒng)（BMS）：監(jiān)控電池的充放電狀態(tài)，確保電池在安全、高效的范圍內工作。

3. 能量管理系統(tǒng)（EMS）：負責協(xié)調電池模塊與外部電網(wǎng)之間的能量交換，實現(xiàn)能源的優(yōu)化配置。

4. 控制系統(tǒng)：包括硬件和軟件兩部分，負責對儲能柜的整體運行進行監(jiān)控和控制。

通訊接口：用于實現(xiàn)儲能柜與外部系統(tǒng)（如電網(wǎng)、監(jiān)控系統(tǒng)等）的互聯(lián)互通。

二、儲能柜構造詳細解析

1. 電池模塊

電池模塊是儲能柜的心臟，其性能直接影響著儲能柜的整體效能。電池模塊通常采用模塊化設計，可根據(jù)需求靈活配置。以下是電池模塊的幾個關鍵要素：

- 電池單元：是電池模塊的基本組成單元，通常由多個電池單體串聯(lián)或并聯(lián)而成。

- 電池組：由多個電池單元組合而成，具有一定的電壓和容量。

- 電池包：將電池組封裝在金屬外殼內，起到保護電池的作用。

2.電池管理系統(tǒng)（BMS）

BMS是儲能柜的智能大腦，負責實時監(jiān)控電池的充放電狀態(tài)、電壓、電流、溫度等參數(shù)，確保電池在安全、高效的范圍內工作。以下是BMS的幾個關鍵功能：

- 電池狀態(tài)監(jiān)測：通過實時監(jiān)測電池的電壓、電流等參數(shù)，判斷電池的充放電狀態(tài)。

- 電池保護：當電池的電壓、電流、溫度等參數(shù)超出安全范圍時及時發(fā)出警報并采取措施保護電池。

- 數(shù)據(jù)采集與傳輸：將電池的運行數(shù)據(jù)傳輸至能量管理系統(tǒng)（EMS），為后續(xù)的能源優(yōu)化配置提供依據(jù)。

3. 能量管理系統(tǒng)（EMS）

EMS是儲能柜與外部電網(wǎng)之間的橋梁，負責協(xié)調電池模塊與外部電網(wǎng)之間的能量交換。以下是EMS的幾個關鍵功能：

- 能源調度：根據(jù)電網(wǎng)的供需情況，合理分配儲能柜的充放電能量。

- 峰谷套利：在電網(wǎng)負荷低谷期充電，負荷高峰期放電，實現(xiàn)能源的優(yōu)化利用。

- 需求響應：根據(jù)電網(wǎng)的調度指令，及時調整儲能柜的充放電策略，參與電網(wǎng)的調峰、調頻等需求響應服務。

4. 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是儲能柜的指揮，負責對儲能柜的整體運行進行監(jiān)控和控制。以下是控制系統(tǒng)的幾個關鍵組成部分：

- 硬件部分：包括微處理器、傳感器、繼電器等，負責實時采集數(shù)據(jù)并執(zhí)行控制指令。

- 軟件部分：包括監(jiān)控軟件、控制算法等，負責分析數(shù)據(jù)、生成控制策略并執(zhí)行。

5. 通訊接口

通訊接口是儲能柜與外部系統(tǒng)之間的信息通道，負責實現(xiàn)儲能柜與外部系統(tǒng)（如電網(wǎng)、監(jiān)控系統(tǒng)等）的互聯(lián)互通。以下是通訊接口的幾個關鍵功能：

- 數(shù)據(jù)傳輸：將儲能柜的運行數(shù)據(jù)傳輸至外部系統(tǒng)，便于遠程監(jiān)控和管理。

- 控制指令接收：接收外部系統(tǒng)的控制指令，如充放電策略、故障處理等。

三、集裝箱儲能柜系統(tǒng)在新能源行業(yè)的優(yōu)勢

儲能柜在能源管理中的應用非常廣泛，以下是幾個典型的應用場景：

1. 峰谷套利：在電網(wǎng)負荷低谷期充電，負荷高峰期放電，降低企業(yè)的用電成本。

2. 應急備電：在電網(wǎng)故障或停電時，儲能柜可以為企業(yè)提供緊急備電，保障企業(yè)正常生產(chǎn)。

3. 調峰調頻：儲能柜可以根據(jù)電網(wǎng)的調度指令，參與電網(wǎng)的調峰、調頻等需求響應服務，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定可靠性。

4. 可再生能源消納：儲能柜可以儲存可再生能源發(fā)出的電能，提高可再生能源的利用效率。

儲能柜作為高效能源管理的智慧核心，其構造和功能為我國能源結構的轉型提供了有力支持。隨著技術的不斷進步和市場的不斷擴大，儲能柜將在未來能源管理領域發(fā)揮更加重要的作用。

四、Acrel-2000ES儲能柜能量管理系統(tǒng)

4.1系統(tǒng)概述

安科瑞儲能能量管理系統(tǒng)Acrel-2000ES，專門針對工商業(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(jiān)控與管理功能,涵蓋了儲能系統(tǒng)設備(PCS、BMS、電表、消防、空調等)的詳細信息,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視化監(jiān)控、報警管理、統(tǒng)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。

4.2系統(tǒng)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(tǒng)。系統(tǒng)結構如下：

4.3系統(tǒng)功能

4.3.1實時監(jiān)測

系統(tǒng)人機界面友好，能夠顯示儲能柜的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測PCS、BMS以及環(huán)境參數(shù)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。

4.3.2設備監(jiān)控

系統(tǒng)能夠實時監(jiān)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(jiān)控：滿足儲能變流器的參數(shù)與限值設置；運行模式設置；實現(xiàn)儲能變流器交直流側電壓、電流、功率及充放電量參數(shù)的采集與展示；實現(xiàn)PCS通訊狀態(tài)、啟停狀態(tài)、開關狀態(tài)、異常告警等狀態(tài)監(jiān)測。

BMS監(jiān)控：滿足電池管理系統(tǒng)的參數(shù)與限值設置；實現(xiàn)儲能電池的電芯、電池簇的溫度、電壓、電流的監(jiān)測；實現(xiàn)電池充放電狀態(tài)、電壓、電流及溫度異常狀態(tài)的告警。

空調監(jiān)控：滿足環(huán)境溫度的監(jiān)測，可根據(jù)設置的閾值進行空調溫度的聯(lián)動調節(jié)，并實時監(jiān)測空調的運行狀態(tài)及溫濕度數(shù)據(jù)，以曲線形式進行展示。

UPS監(jiān)控：滿足UPS的運行狀態(tài)及相關電參量監(jiān)測。

4.3.3曲線報表

系統(tǒng)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。

4.3.4策略配置

滿足儲能系統(tǒng)設備參數(shù)的配置、電價參數(shù)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。

4.3.5實時報警

儲能能量管理系統(tǒng)具有實時告警功能，系統(tǒng)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事件查詢統(tǒng)計

儲能能量管理系統(tǒng)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(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。

4.3.7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(tài)。

4.3.8用戶權限管理

儲能能量管理系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)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(jīng)授權的操作（如遙控的操作，數(shù)據(jù)庫修改等）?？梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

4.3.9安科瑞配套產(chǎn)品

五、結束語

儲能柜作為高效能源管理的智慧核心，其構造和功能為我國能源結構的轉型提供了有力支持。隨著技術的不斷進步和市場的不斷擴大，儲能柜將在未來能源管理領域發(fā)揮更加重要的作用。

參考文獻

[1]企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版.

作者介紹： 任運業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。