工商業(yè)儲能預(yù)制艙能量管理監(jiān)測裝置#內(nèi)嵌數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)#

安科瑞劉鴻鵬

摘要

隨著能源轉(zhuǎn)型的加速和電力需求的波動(dòng)，儲能系統(tǒng)在企業(yè)儲能電站中的應(yīng)用日益廣泛。儲能能量管理系統(tǒng)（EMS）作為儲能設(shè)備的核心控制單元，能夠優(yōu)化儲能設(shè)備的運(yùn)行，提高能效并降低企業(yè)的用電成本。本文基于儲能柜能量管理系統(tǒng)，探討其在企業(yè)儲能電站中的應(yīng)用，包括系統(tǒng)架構(gòu)、功能特點(diǎn)及實(shí)際應(yīng)用場景，并展望其未來發(fā)展方向。

1. 引言

在“雙碳”目標(biāo)的推動(dòng)下，儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的作用愈發(fā)重要。企業(yè)儲能電站可以利用儲能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)削峰填谷、需量管理、備用電源等功能，提高用電效率，降低電費(fèi)成本。然而，要實(shí)現(xiàn)智能化的儲能管理，僅依靠硬件設(shè)備是不夠的，儲能能量管理系統(tǒng)（EMS）作為“大腦”，在儲能系統(tǒng)的調(diào)度與優(yōu)化中起著關(guān)鍵作用。

2. 社會背景

在2022年已并網(wǎng)的儲能項(xiàng)目中,用戶側(cè)并網(wǎng)占比為8.36%,其中工商業(yè)儲能規(guī)模為占比為98.6%。隨著各省市的峰  谷價(jià)差拉大,部分省市可實(shí)現(xiàn)兩充兩放,工商業(yè)儲能會更  加具有經(jīng)濟(jì)性,加上限電政策的影響,工商業(yè)儲能將在  2023-2025年逐漸發(fā)展成主要的增長點(diǎn)。

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工商業(yè)儲能是用戶側(cè)儲能最主要的應(yīng)用場景之一,當(dāng)前  主要應(yīng)用場景包括峰谷套利、需(容)量管理、應(yīng)急備電、 動(dòng)態(tài)增容及需求側(cè)響應(yīng)。

如何通過工商業(yè)儲能設(shè)備實(shí)現(xiàn)上述功能及安全、可、靠  經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，顯然已成為大多儲能集成廠家關(guān)注的重點(diǎn)，

而作為儲能設(shè)備的“大腦 ”EMS也成為其中關(guān)鍵的一環(huán)，  市場需求逐年增加。

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3. 儲能柜運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測難點(diǎn)

在企業(yè)儲能電站中，儲能柜的運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測面臨諸多挑戰(zhàn)，主要難點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面：

3.1 數(shù)據(jù)采集的多樣性與復(fù)雜性

儲能柜涉及多個(gè)子系統(tǒng)，如PCS（功率變流器）、BMS（電池管理系統(tǒng)）、電力計(jì)量表、溫控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等，每個(gè)子系統(tǒng)的監(jiān)測參數(shù)不同。例如：

PCS：充放電功率、電壓、電流、運(yùn)行模式、故障狀態(tài)等。

BMS：電池SOC（荷電狀態(tài)）、SOH（健康狀態(tài)）、單體電壓、溫度、均衡狀態(tài)等。

電表：電壓、電流、功率因數(shù)、頻率、電能計(jì)量等。

溫控系統(tǒng)：環(huán)境溫度、濕度、散熱風(fēng)扇、空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)等。

消防系統(tǒng)：煙霧探測、氣體滅火系統(tǒng)狀態(tài)等。

要實(shí)現(xiàn)監(jiān)測，需要對各類設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并確保數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一、通訊協(xié)議兼容。

3.2 通信協(xié)議與數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一

儲能柜內(nèi)的設(shè)備來自不同廠家，采用的通信協(xié)議各不相同，如ModbusRTU、ModbusTCP、IEC104、CAN、DL/T645等。這導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要兼容多種協(xié)議，并能進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和標(biāo)準(zhǔn)化，增加了系統(tǒng)的開發(fā)和運(yùn)維難度。

3.3 數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性與穩(wěn)定性

儲能柜運(yùn)行過程中，數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)采集、傳輸和分析。例如，在進(jìn)行需量控制或防逆流管理時(shí)，若數(shù)據(jù)傳輸延遲，可能導(dǎo)致系統(tǒng)無法及時(shí)調(diào)整充放電策略，進(jìn)而影響電網(wǎng)穩(wěn)定性或增加企業(yè)電費(fèi)成本。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)、通信中斷等問題也可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失或誤報(bào)。

3.4 海量數(shù)據(jù)的存儲與處理

儲能系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量龐大，包括秒級、分鐘級的功率、電壓、電流等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以及長時(shí)存儲的歷史數(shù)據(jù)。如何存儲、索引、分析和調(diào)用這些數(shù)據(jù)，是監(jiān)測系統(tǒng)的核心挑戰(zhàn)之一。例如，SOC曲線、PCS功率曲線等數(shù)據(jù)需要長時(shí)存儲，以便進(jìn)行趨勢分析和異常檢測。

3.5 異常檢測與故障預(yù)警的準(zhǔn)確性

儲能系統(tǒng)運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)多種異常，如：

PCS故障：過壓、過流、過溫、頻率異常等。

電池異常：單體電池過充、過放、電壓不均衡、溫度異常等。

通信故障：設(shè)備數(shù)據(jù)丟失、延遲或錯(cuò)誤等。

要實(shí)現(xiàn)故障檢測和預(yù)警，需要結(jié)合多維度的數(shù)據(jù)分析，同時(shí)避免誤報(bào)和漏報(bào)。例如，SOC異常下降可能是電池老化導(dǎo)致的，但也可能是BMS通信異常造成的，如何區(qū)分這些情況是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。

3.6 遠(yuǎn)程監(jiān)控與運(yùn)維難度

企業(yè)儲能電站通常分布在多個(gè)地點(diǎn)，運(yùn)維人員無法隨時(shí)到現(xiàn)場檢查，因此需要具備遠(yuǎn)程監(jiān)測和管理能力。然而，遠(yuǎn)程監(jiān)測面臨以下挑戰(zhàn)：

網(wǎng)絡(luò)安全：遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)容易成為網(wǎng)絡(luò)攻擊的目標(biāo)，需要確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?

帶寬限制：大規(guī)模儲能系統(tǒng)可能涉及數(shù)千個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，如何在帶寬有限的情況下傳輸數(shù)據(jù)是一個(gè)難題。

實(shí)時(shí)控制：遠(yuǎn)程下發(fā)控制命令（如調(diào)整充放電策略）需要確保執(zhí)行的及時(shí)性和可靠性，避免因網(wǎng)絡(luò)延遲導(dǎo)致策略失效。

3.7 環(huán)境因素對監(jiān)測設(shè)備的影響

儲能柜通常安裝在戶外或工業(yè)環(huán)境中，可能面臨極端天氣、粉塵、高濕度等挑戰(zhàn)。例如：

高溫環(huán)境可能影響溫度傳感器的準(zhǔn)確性。

電磁干擾可能導(dǎo)致通信數(shù)據(jù)異常。

設(shè)備老化可能引起傳感器失效或數(shù)據(jù)漂移。

這些環(huán)境因素都會影響監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，增加了運(yùn)維難度。

3.8 數(shù)據(jù)可視化與分析能力

儲能柜的運(yùn)行數(shù)據(jù)復(fù)雜，如何通過可視化方式呈現(xiàn)關(guān)鍵指標(biāo)，并提供智能化分析，是另一個(gè)挑戰(zhàn)。例如，如何讓運(yùn)維人員直觀地看到：

當(dāng)前儲能柜的運(yùn)行狀態(tài)（充放電情況、SOC變化）。

是否存在異常或故障（溫度過高、電池不均衡等）。

歷史數(shù)據(jù)趨勢（過去一周的SOC變化、電池健康度下降趨勢等）。

如果監(jiān)測系統(tǒng)缺乏數(shù)據(jù)分析和可視化能力，運(yùn)維人員可能難以快速定位問題并做出相應(yīng)決策。

儲能柜運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測面臨數(shù)據(jù)采集復(fù)雜、通信協(xié)議不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)存儲與處理挑戰(zhàn)、故障預(yù)警準(zhǔn)確性難題、遠(yuǎn)程監(jiān)控限制等多方面難點(diǎn)。針對這些問題，企業(yè)可以采用能量管理系統(tǒng)，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析、AI故障預(yù)測、邊緣計(jì)算等技術(shù)，提高儲能柜的運(yùn)行監(jiān)測精度和運(yùn)維效率。

4. 儲能能量管理系統(tǒng)

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(shè)備(PCS、BMS、 電表、消防、空調(diào)等)的詳細(xì)信

息,實(shí)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(bào)警管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表   等功能。在應(yīng)用上支持能量調(diào)度,具備計(jì)劃曲線、削峰填谷、需量控制、防逆流等控制功能。

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4.1功能介紹

Acrel2000ES儲能能量管理系統(tǒng)是專門針對工商業(yè)儲能柜和儲能集裝箱開發(fā)的一款儲能EMS，能夠?qū)崿F(xiàn)對儲能系統(tǒng)的監(jiān)測、控制和優(yōu)化調(diào)度。其核心功能包括：

設(shè)備接入與數(shù)據(jù)采集：支持PCS（功率變流器）、BMS（電池管理系統(tǒng)）、電表、消防、空調(diào)等設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和管理。

實(shí)時(shí)監(jiān)測與告警：支持設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測，并提供異常報(bào)警和聯(lián)動(dòng)控制。

能量調(diào)度與優(yōu)化：支持削峰填谷、需量控制、防逆流控制等策略，優(yōu)化儲能系統(tǒng)的充放電調(diào)度。

遠(yuǎn)程監(jiān)控與運(yùn)維：支持本地與遠(yuǎn)程模式切換，可通過4G、RS485、TCP/IP等方式進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控與數(shù)據(jù)交互。

172.，，有任何問題。，6972

都可以隨時(shí)問的。，5322

4.2 系統(tǒng)架構(gòu)

Acrel2000ES系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，主要由以下部分組成：

數(shù)據(jù)采集單元：負(fù)責(zé)采集儲能系統(tǒng)中的電壓、電流、功率、電量、溫濕度等關(guān)鍵參數(shù)。

通信管理單元：支持多種通信協(xié)議，如ModbusRTU、ModbusTCP、IEC104等，確保與不同廠商設(shè)備的兼容性。

能量管理與控制單元：根據(jù)設(shè)定的策略，對PCS和BMS進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)充放電優(yōu)化。

人機(jī)交互單元：提供13.3英寸觸摸屏界面，支持實(shí)時(shí)監(jiān)控、參數(shù)設(shè)置、告警查詢、數(shù)據(jù)分析等功能。

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4.3 主要功能

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4.4 設(shè)備特點(diǎn)

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4.5 系統(tǒng)功能

圖形組態(tài)

繪制：實(shí)時(shí)監(jiān)測（ PCS、 BMS、 電表、溫濕度等），設(shè)備控制（溫控、 照明等）

關(guān)聯(lián)：曲線報(bào)表，視頻監(jiān)控

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人機(jī)界面

設(shè)備監(jiān)控：PCS、BMS、電表、除濕機(jī)、消防主機(jī)、液冷主機(jī)。

曲線報(bào)表：PCS功率曲線、SOC曲線、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、歷史曲線。

控制策略：削峰填谷、需 量控制、防逆 流控制等。

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設(shè)備監(jiān)控

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4.6 Acrel-2000ES系統(tǒng)載體

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4.7 設(shè)備規(guī)格

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注：該結(jié)構(gòu)為13.3寸，如需其他定制尺寸，單獨(dú)溝通。

總體尺寸：339×216×66mm

面板視口：339×216×5mm  

機(jī)柜開孔：327×204mm

5. 應(yīng)用場景

5.1工業(yè)園區(qū)

通過削峰填谷降低用電成本，同時(shí)利用備用電源功能保障關(guān)鍵設(shè)備在電網(wǎng)異常時(shí)的供電穩(wěn)定性。

5.2商業(yè)綜合體

結(jié)合光伏發(fā)電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)本地能源消納，提高新能源利用率，降低對電網(wǎng)的依賴。

5.3數(shù)據(jù)中心

通過需量控制和備用電源功能，確保數(shù)據(jù)中心在電網(wǎng)波動(dòng)或斷電時(shí)的穩(wěn)定運(yùn)行。

5.4充電站

結(jié)合電動(dòng)汽車充電需求，優(yōu)化充放電策略，減少對電網(wǎng)的沖擊，降低峰值負(fù)荷。

結(jié)論

儲能柜能量管理系統(tǒng)在企業(yè)儲能電站中的應(yīng)用，能夠有效提升儲能系統(tǒng)的智能化水平，提高用電效率并降低運(yùn)營成本。通過削峰填谷、需量管理、防逆流控制等功能，該系統(tǒng)為企業(yè)提供了靈活的儲能管理解決方案。隨著智能電網(wǎng)和分布式能源的發(fā)展，儲能能量管理系統(tǒng)將在未來發(fā)揮更加重要的作用，為企業(yè)的能源管理帶來更多可能性。