淺談?dòng)脩魝?cè)儲(chǔ)能電站能量管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201800

【摘要】：在分析儲(chǔ)能電站電氣結(jié)構(gòu)和通信架構(gòu)的基礎(chǔ)上，根據(jù)需求設(shè)計(jì)了一種用戶側(cè)儲(chǔ)能電站能量管理系統(tǒng)。介紹了這一系統(tǒng)的軟件架構(gòu)、應(yīng)用功能模塊、服務(wù)功能模塊和通用功能模塊，并論述了削峰填谷、負(fù)荷跟隨、功率分配、動(dòng)態(tài)需量、電池保護(hù)等這一系統(tǒng)的能量管理策略。

【關(guān)鍵詞】：電站；能量；管理；設(shè)計(jì)

1.設(shè)計(jì)背景

儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要影響，應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)可以有效解決新能源發(fā)電的波動(dòng)性和隨機(jī)性，從而使低密度、間歇性的可再生能源得以*效應(yīng)用。儲(chǔ)能系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的重要組成及關(guān)鍵支撐，目前已廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中的多個(gè)環(huán)節(jié)，主要包括發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)。筆者設(shè)計(jì)了一種用戶側(cè)儲(chǔ)能電站能量管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行、穩(wěn)定可靠，同時(shí)能夠有效實(shí)現(xiàn)削峰填谷、需求側(cè)響應(yīng)、動(dòng)態(tài)需量控制，從而提高用戶的電能質(zhì)量，降低用戶的用電成本。

2.設(shè)計(jì)需求

用戶側(cè)儲(chǔ)能電站能量管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集儲(chǔ)能電站的狀態(tài)信息、保護(hù)信息、開關(guān)信息、電氣信息，通過能量管理策略對(duì)儲(chǔ)能電站進(jìn)行管控，以保證儲(chǔ)能電站安全、穩(wěn)定、有效運(yùn)行。用戶側(cè)儲(chǔ)能電站能量管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需滿足三個(gè)方面的要求。

（１）儲(chǔ)能電站監(jiān)控設(shè)備多，設(shè)備信息量大。儲(chǔ)能電站除了常規(guī)的供配電設(shè)備，如并網(wǎng)開關(guān)、箱變測(cè)控、微機(jī)保護(hù)、電表、空調(diào)、消防等需要監(jiān)控外，還需要對(duì)儲(chǔ)能雙向變流器、電池管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。由多個(gè)電池單體并聯(lián)組成一個(gè)電池模組，多個(gè)電池模組串聯(lián)組成一個(gè)電池簇，多個(gè)電池簇并聯(lián)形成電池堆。對(duì)于１ＭＷ儲(chǔ)能電站，系統(tǒng)除采集電池堆和各電池簇電流、電壓、溫度、狀態(tài)、報(bào)警、保護(hù)、剩余電量等信息外，還要采集８０００～１００００個(gè)單體電池信息，主要包括各單體電池的電壓、溫度、剩余電量、健康度等。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量大，接入設(shè)備多，對(duì)于性能和通信網(wǎng)絡(luò)的組建具有較*的要求。

（２）系統(tǒng)的響應(yīng)速度要求快，控制策略復(fù)雜。儲(chǔ)能電站雙向變流器的啟動(dòng)、停止與各個(gè)工況的切換需要在幾百毫秒甚至幾十毫秒內(nèi)做出響應(yīng)，監(jiān)控系統(tǒng)從通信指令下發(fā)到儲(chǔ)能雙向變流器執(zhí)行指令返回，時(shí)間很短。能量管理策略需要通過實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)信息做出判斷，并及時(shí)進(jìn)行響應(yīng)。

（３）儲(chǔ)能電站分層保護(hù)。儲(chǔ)能電站的保護(hù)主要分為三層。一層為配電保護(hù)，是對(duì)變壓器和饋線進(jìn)行的保護(hù)。二層為儲(chǔ)能雙向變流器保護(hù)，是對(duì)儲(chǔ)能各子系統(tǒng)進(jìn)行的保護(hù)。三層為電池管理系統(tǒng)保護(hù)，在電池過充、過放、過溫等情況下斷開主回路，以保護(hù)電池安全。

3.儲(chǔ)能電站概況

3.1電氣結(jié)構(gòu)

以上海海立電器西廠項(xiàng)目為例，海立電器西廠安裝一套１ＭＷ、３．５ＭＷｈ磷酸鐵鋰儲(chǔ)能電站，共預(yù)留兩個(gè)１０ｋＶ／４００Ｖ配電站，每段４００Ｖ母線預(yù)留儲(chǔ)能子系統(tǒng)接入。每個(gè)配電站１０ｋＶ側(cè)采用雙電源獨(dú)立供電，供電方式為電網(wǎng)接入。儲(chǔ)能電站采用儲(chǔ)能子系統(tǒng)配置方案，共分為兩個(gè)儲(chǔ)能子系統(tǒng)，每個(gè)儲(chǔ)能子系統(tǒng)的容量為０．５ＭＷ、１.７５ＭＷｈ。儲(chǔ)能子系統(tǒng)采用１１．８ｍ×２．１３ｍ×２．１８ｍ集裝箱集成方式，通過低壓配電房兩個(gè)儲(chǔ)能并網(wǎng)柜４００Ｖ低壓接入。海立電器西廠儲(chǔ)能電站電氣結(jié)構(gòu)如圖１所示。

儲(chǔ)能子系統(tǒng)包含電池及電池架、電池管理系統(tǒng)、儲(chǔ)能雙向變流器、溫控系統(tǒng)、動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)、二次系統(tǒng)配電、電池組匯流、照明系統(tǒng)等部分，其架構(gòu)如圖２所示。

圖１儲(chǔ)能電站電氣結(jié)構(gòu)

圖２儲(chǔ)能子系統(tǒng)架構(gòu)

3.2通信架構(gòu)

以海立電器西廠項(xiàng)目為例，儲(chǔ)能電站通信架構(gòu)分為四層：運(yùn)維平臺(tái)、監(jiān)控與策略層、通信組網(wǎng)層、設(shè)備層。運(yùn)維平臺(tái)指分布式公司綜合能源管理平臺(tái)，負(fù)責(zé)收集、處理、分析各儲(chǔ)能電站和光伏電站的信息與數(shù)據(jù)。監(jiān)控與策略層由通信前置機(jī)、本地監(jiān)控工作站、視頻監(jiān)控工作站、數(shù)據(jù)服務(wù)器、打印機(jī)組成，負(fù)責(zé)本地實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控和存儲(chǔ)、歷史信息查詢、故障記錄與推演、電價(jià)收益、能量管理策略執(zhí)行、報(bào)表打印等功能。通信組網(wǎng)層由光電交換機(jī)、通信管理機(jī)、輸入輸出模塊、視頻刻錄機(jī)、無線路由器等組成，負(fù)責(zé)設(shè)備層數(shù)據(jù)信息的集成與傳輸。設(shè)備層由各通信設(shè)備組成，主要包括并網(wǎng)電表、進(jìn)線電表、并網(wǎng)開關(guān)、箱變測(cè)控、微機(jī)保護(hù)、空調(diào)、消防、門禁、水浸、攝像頭等設(shè)備。

海立電器西廠儲(chǔ)能電站通信架構(gòu)如圖３所示。

圖３儲(chǔ)能電站通信架構(gòu)

每個(gè)儲(chǔ)能子系統(tǒng)共安裝兩個(gè)攝像頭，通過網(wǎng)線連接至視頻刻錄機(jī)的有源以太網(wǎng)接口。視頻刻錄機(jī)采集、存儲(chǔ)攝像頭的視頻數(shù)據(jù)，并將視頻數(shù)據(jù)傳輸至視頻監(jiān)控系統(tǒng)。通信管理機(jī)主要接入四路ＲＳ４８５串行通信總線信號(hào)，包括儲(chǔ)能子系統(tǒng)中門禁、消防、水浸三個(gè)干接點(diǎn)信號(hào)，以及并網(wǎng)開關(guān)信號(hào)、空調(diào)信號(hào)、不間斷電源信號(hào)。通信管理機(jī)接入光電交換機(jī)，通過ＩＥＣ８７０－５－１０４通信協(xié)議將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至本地監(jiān)控工作站。箱變測(cè)控可采集微機(jī)保護(hù)的ＲＳ４８５串行通信總線信號(hào)，并通過ＩＥＣ８７０－５－１０４通信協(xié)議將數(shù)據(jù)整合轉(zhuǎn)發(fā)至本地監(jiān)控工作站。通信前置機(jī)負(fù)責(zé)采集能量管理策略所需的儲(chǔ)能雙向變流器、電池管理系統(tǒng)、電表數(shù)據(jù)，并通過策略運(yùn)行的結(jié)果控制儲(chǔ)能子系統(tǒng)的充放電，同時(shí)將數(shù)據(jù)通過ＩＥＣ８７０－５－１０４通信協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)至本地監(jiān)控工作站。本地監(jiān)控工作站負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、設(shè)備監(jiān)控畫面和曲線的顯示，歷史數(shù)據(jù)的查詢、報(bào)表打印等功能，并將數(shù)據(jù)定時(shí)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)服務(wù)器。本地監(jiān)控工作站通過消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸協(xié)議將所有數(shù)據(jù)發(fā)送至運(yùn)維平臺(tái)。海立電器西廠儲(chǔ)能電站儲(chǔ)能子系統(tǒng)內(nèi)部通信架構(gòu)如圖４所示。通過２５０ｋＷ儲(chǔ)能雙向變流器，控制由六個(gè)電池簇并聯(lián)形成的電池堆進(jìn)行充放電。一個(gè)電池模組由１２個(gè)單體電池并聯(lián)組成，１７個(gè)電池模組串聯(lián)形成一個(gè)電池簇。每個(gè)電池模組都配備電池監(jiān)控單元，負(fù)責(zé)每個(gè)電池單體的監(jiān)控信息采集、內(nèi)阻檢測(cè)、電池一致性管理等。電池控制管理模塊負(fù)責(zé)電池簇信息的采集，包括總電壓和電流，對(duì)電池簇出現(xiàn)的異常進(jìn)行報(bào)警與保護(hù)。電池管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)計(jì)算、性能分析、故障報(bào)警信號(hào)處理與存儲(chǔ)。電池監(jiān)控單元將所有信息通過控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線發(fā)送至電池控制管理模塊。電池管理系統(tǒng)、儲(chǔ)能雙向變流器通過控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線與各個(gè)電池控制管理模塊進(jìn)行交互控制。電池管理系統(tǒng)、儲(chǔ)能雙向變流器將數(shù)據(jù)通過Ｍｏｄｂｕｓ－傳輸控制協(xié)議供通信前置機(jī)請(qǐng)求。

圖４儲(chǔ)能電站儲(chǔ)能子系統(tǒng)內(nèi)部通信架構(gòu)

4.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

用戶側(cè)儲(chǔ)能電站能量管理系統(tǒng)采用客戶機(jī)／服務(wù)器架構(gòu)及分層思路設(shè)計(jì)，基于面向服務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)模式進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)特點(diǎn)是根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部功能模塊自身特點(diǎn)封裝成獨(dú)立運(yùn)行的服務(wù)，使模塊之間依賴關(guān)系變得松散耦合，從而降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度，方便新模塊嵌入，提*系統(tǒng)的可維護(hù)性、可擴(kuò)展性及穩(wěn)定性。系統(tǒng)按照層次功能進(jìn)行組織，表示層建立在業(yè)務(wù)邏輯層之上，業(yè)務(wù)邏輯層提供相應(yīng)的功能接口供表示層使用。用戶側(cè)儲(chǔ)能電站能量管理系統(tǒng)架構(gòu)如圖５所示，主要分為四層：數(shù)據(jù)層、基礎(chǔ)服務(wù)層、業(yè)務(wù)邏輯層、表示層。

數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)與歷史庫和實(shí)時(shí)庫進(jìn)行交互，提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫接口，供業(yè)務(wù)邏輯層訪問使用。基礎(chǔ)服務(wù)層提供公共服務(wù)功能，同時(shí)開放訪問接口，以便業(yè)務(wù)邏輯層及表示層各應(yīng)用模塊調(diào)用。基礎(chǔ)服務(wù)層主要包括消息總線、權(quán)限管理、日志模塊、服務(wù)總線。

業(yè)務(wù)邏輯層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)交互及整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行，包含收益計(jì)算服務(wù)、預(yù)測(cè)服務(wù)、能量管理服務(wù)、協(xié)議通信服務(wù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)、故障記錄與反演等服務(wù)模塊。每個(gè)服務(wù)模塊獨(dú)立運(yùn)行，互不干擾，運(yùn)行產(chǎn)生的處理結(jié)果供表示層及數(shù)據(jù)層使用。表示層負(fù)責(zé)人機(jī)交互，提供可視化界面，以便用戶操作和使用。表示層包括實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、輔助圖表設(shè)置、參數(shù)配置等功能。

5.系統(tǒng)功能

用戶側(cè)儲(chǔ)能電站能量管理系統(tǒng)主要包括通用功能模塊、服務(wù)功能模塊、應(yīng)用功能模塊三部分，三者之間相互支持與配合，提供系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)能設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控、調(diào)度管理、故障報(bào)警等功能。用戶側(cè)儲(chǔ)能電站能量管理系統(tǒng)功能如圖６所示。

圖５用戶側(cè)儲(chǔ)能電站能量管理系統(tǒng)架構(gòu)

圖６用戶側(cè)儲(chǔ)能電站能量管理系統(tǒng)功能

5.1應(yīng)用功能模塊

（１）實(shí)時(shí)監(jiān)控。用戶可以查看界面所顯示的儲(chǔ)能設(shè)備各類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，包括遙測(cè)、遙信、遙脈等。界面可以分為顯示儲(chǔ)能電站接線圖的主界面和顯示各設(shè)備詳細(xì)數(shù)據(jù)信息的二級(jí)界面。系統(tǒng)可以循環(huán)顯示報(bào)警和故障事件，包括遙測(cè)數(shù)據(jù)越限、遙信變位、通信狀態(tài)、設(shè)備運(yùn)行狀況等。

（２）數(shù)據(jù)查詢。包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢、歷史數(shù)據(jù)查詢、歷史事件查詢等功能，可以隨時(shí)查看設(shè)備運(yùn)行情況及發(fā)生的故障、產(chǎn)生的報(bào)警等事件信息。其中，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢界面可查看所有設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，歷史數(shù)據(jù)查詢界面可選擇任意時(shí)間點(diǎn)查看所選的數(shù)據(jù)信息，同時(shí)可將數(shù)據(jù)導(dǎo)入電子表格。在歷史事件查詢界面中，可以選擇儲(chǔ)能設(shè)備類型，也可以輸入相應(yīng)時(shí)間段對(duì)報(bào)警及故障信息、操作事件進(jìn)行歷史查詢，從而對(duì)事件進(jìn)行追憶，進(jìn)一步分析儲(chǔ)能設(shè)備故障的原因。

（３）統(tǒng)計(jì)報(bào)表。包括日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表，用戶可保存自定義報(bào)表模板，供下次使用。報(bào)表的數(shù)據(jù)可以在線查看，也可以導(dǎo)入電子表格。

（４）控制命令下發(fā)。包括對(duì)可控設(shè)備遙調(diào)和遙控的操作。遙調(diào)指可調(diào)數(shù)值的下發(fā)，包括設(shè)定值和保護(hù)值。遙控指控制開關(guān)、斷路器、刀開關(guān)的分合。對(duì)可控設(shè)備遙調(diào)、遙控操作需嚴(yán)格執(zhí)行用戶的權(quán)限管理，同時(shí)記錄相應(yīng)的操作事件。

（５）參數(shù)配置。包括系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、計(jì)算量設(shè)置、越限參數(shù)設(shè)置、通信參數(shù)設(shè)置、廠站參數(shù)設(shè)置、能量管理設(shè)置等。

（６）輔助圖表設(shè)置。包括當(dāng)前電價(jià)設(shè)置、歷史充放電量設(shè)置、當(dāng)日天氣設(shè)置、實(shí)時(shí)發(fā)電量設(shè)置、歷史累計(jì)發(fā)電量設(shè)置、節(jié)能減排設(shè)置、收益設(shè)置等。

5.2服務(wù)功能模塊

（１）預(yù)測(cè)服務(wù)。分為２ｈ超短期預(yù)測(cè)和２４ｈ短期預(yù)測(cè)，采用反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以發(fā)電設(shè)備和用電設(shè)備的１２ｄ歷史數(shù)據(jù)為輸入，結(jié)合天氣情況給出相應(yīng)的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。

（２）轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)。提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)接口，實(shí)現(xiàn)與分布式公司綜合能源管理平臺(tái)的對(duì)接。５ｍｉｎ定時(shí)將本地所有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸協(xié)議發(fā)布至分布式公司綜合能源管理平臺(tái)，供分布式公司綜合能源管理平臺(tái)查詢與分析。

（３）能量管理服務(wù)。根據(jù)用戶的用能需求，可定制多種運(yùn)行策略。目前系統(tǒng)能量管理策略有削峰填谷、負(fù)荷跟隨、功率分配、動(dòng)態(tài)需量、電池保護(hù)。

（４）協(xié)議通信服務(wù)。實(shí)現(xiàn)通信多通道建立和管理，包括數(shù)據(jù)采集、處理、下發(fā)，并支持電力行業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約，如Ｍｏｄｂｕｓ傳輸控制協(xié)議、ＩＥＣ８７０－５－１０４通信協(xié)議等。

（５）收益計(jì)算服務(wù)?？膳渲孟募竞头窍募倦妰r(jià)，依據(jù)時(shí)段電價(jià)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電側(cè)設(shè)備及用電側(cè)設(shè)備的收益計(jì)算，并統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)總收益。

（６）故障記錄與反演。通過觸發(fā)事件記錄，如遙測(cè)越限、遙信變位，保存設(shè)定時(shí)間范圍內(nèi)的實(shí)時(shí)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)斷面，與事故后１０ｓ。用戶可以進(jìn)行推演查詢，觀察設(shè)備故障的原因。

5.3通用功能模塊

（１）服務(wù)總線?？蓪?duì)服務(wù)總線上新的服務(wù)進(jìn)行封裝和注冊(cè)，同時(shí)可對(duì)服務(wù)進(jìn)行監(jiān)控與管理。當(dāng)服務(wù)出現(xiàn)故障或不在線時(shí)，服務(wù)總線可對(duì)服務(wù)進(jìn)行重置，確保系統(tǒng)安全有效運(yùn)行。

（２）消息總線。基于事件的消息總線可按照發(fā)布與訂閱模式發(fā)送及接收服務(wù)功能模塊的消息，并以接口的形式提供給應(yīng)用功能模塊。消息總線可以傳輸遙測(cè)數(shù)據(jù)、遙信變位、控制指令等各類事件。

（３）日志模塊。負(fù)責(zé)各功能模塊運(yùn)行日志的顯示與記錄，可以查詢?nèi)我鈺r(shí)間范圍內(nèi)的日志信息，以便系統(tǒng)管理員分析故障原因。

（４）權(quán)限管理。根據(jù)用戶的不同職能，分配相關(guān)的系統(tǒng)權(quán)限。系統(tǒng)的權(quán)限主體按照層次劃分包括角色、用戶、組三種。登錄系統(tǒng)時(shí)，所有人員需進(jìn)行身份認(rèn)證，不同的人員操作權(quán)限不同。

６系統(tǒng)策略

用戶側(cè)儲(chǔ)能電站能量管理系統(tǒng)策略主要包括削峰填谷、負(fù)荷跟隨、功率分配、動(dòng)態(tài)需量、電池保護(hù)。

（１）削峰填谷。根據(jù)當(dāng)?shù)叵募竞头窍募痉迤焦入妰r(jià)，結(jié)合儲(chǔ)能雙向變流器自身充放電能力進(jìn)行設(shè)置。處于電價(jià)低谷，電池充電，處于電價(jià)高峰，電池放電，從而利用峰谷電價(jià)實(shí)現(xiàn)峰谷獲利。在電池性能允許的情況下，為盡快收回成本，也可平價(jià)充電，即非夏季采用兩充兩放，夏季采用三充三放。

（２）負(fù)荷跟隨。負(fù)荷跟隨指儲(chǔ)能系統(tǒng)放電功率跟隨儲(chǔ)能系統(tǒng)負(fù)載功率變化而變化。此外，可以獲取儲(chǔ)能并網(wǎng)電表的有功功率，計(jì)算得到負(fù)載功率而進(jìn)行負(fù)荷跟隨。負(fù)荷跟隨時(shí)，需要保證負(fù)載功率采集速率及儲(chǔ)能雙向變流器響應(yīng)的實(shí)時(shí)性，控制周期為毫秒級(jí)。

（３）功率分配。根據(jù)儲(chǔ)能子系統(tǒng)當(dāng)前的充放電能力及儲(chǔ)能系統(tǒng)功率需求，確定每個(gè)儲(chǔ)能子系統(tǒng)所分配的功率。功率分配可保證每個(gè)儲(chǔ)能子系統(tǒng)平均出力，協(xié)調(diào)運(yùn)行，同時(shí)使每個(gè)儲(chǔ)能子系統(tǒng)保持剩余電量一致，從而提高儲(chǔ)能系統(tǒng)效率，延長儲(chǔ)能系統(tǒng)使用壽命。

（４）動(dòng)態(tài)需量。每１５ｍｉｎ動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)線功率，以*大值為計(jì)算動(dòng)態(tài)需量。通過動(dòng)態(tài)需量策略，可以確保儲(chǔ)能系統(tǒng)充電使用電量不超過需量值。動(dòng)態(tài)需量每月２５日１０時(shí)進(jìn)行重置。

（５）電池保護(hù)。根據(jù)電池剩余電量狀態(tài)進(jìn)行判斷，避免電池過充及過放。當(dāng)剩余電量較低時(shí)，限制儲(chǔ)能子系統(tǒng)的放電功率。當(dāng)剩余電量較高時(shí)，限制儲(chǔ)能子系統(tǒng)的充電功率。通過電池保護(hù)策略，使各儲(chǔ)能子系統(tǒng)的電量保持在同一水平，延長儲(chǔ)能子系統(tǒng)的使用壽命，保證儲(chǔ)能電站長期穩(wěn)定運(yùn)行。

6.Acrel-2000ES儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)

6.1平臺(tái)概述

安科瑞Acrel-2000ES儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)具有完善的儲(chǔ)能監(jiān)控與管理功能,涵蓋了儲(chǔ)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(chǔ)、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。在高級(jí)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、備用電源等控制功能。既可以用于儲(chǔ)能一體柜,也可以用于儲(chǔ)能集裝箱,是專門用于設(shè)備管理的一套軟件系統(tǒng)平臺(tái)。

6.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

6.3系統(tǒng)功能

6.3.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)人機(jī)界面友好，能夠顯示儲(chǔ)能柜的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)PCS、BMS以及環(huán)境參數(shù)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。

6.3.2設(shè)備監(jiān)控

系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)PCS、BMS、電表、空調(diào)、消防、除濕機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行模式。

PCS監(jiān)控：滿足儲(chǔ)能變流器的參數(shù)與限值設(shè)置；運(yùn)行模式設(shè)置；實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能變流器交直流側(cè)電壓、電流、功率及充放電量參數(shù)的采集與展示；實(shí)現(xiàn)PCS通訊狀態(tài)、啟停狀態(tài)、開關(guān)狀態(tài)、異常告警等狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

BMS監(jiān)控：滿足電池管理系統(tǒng)的參數(shù)與限值設(shè)置；實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電池的電芯、電池簇的溫度、電壓、電流的監(jiān)測(cè)；實(shí)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(diào)監(jiān)控：滿足環(huán)境溫度的監(jiān)測(cè)，可根據(jù)設(shè)置的閾值進(jìn)行空調(diào)溫度的聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)及溫濕度數(shù)據(jù)，以曲線形式進(jìn)行展示。

UPS監(jiān)控：滿足UPS的運(yùn)行狀態(tài)及相關(guān)電參量監(jiān)測(cè)。

6.3.2曲線報(bào)表

系統(tǒng)能夠?qū)CS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。

6.3.3策略配置

滿足儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)的配置、電價(jià)參數(shù)與時(shí)段的設(shè)置、控制策略的選擇。目前支持的控制策略包含計(jì)劃曲線、削峰填谷、需量控制等。

6.3.4實(shí)時(shí)報(bào)警

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)?chǔ)能充放電越限、溫度越限、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。

6.3.5事件查詢統(tǒng)計(jì)

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)能夠?qū)b信變位，溫濕度、電壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

6.3.6遙控操作

可以通過每個(gè)設(shè)備下面的紅色按鈕對(duì)PCS、風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)、空調(diào)控制器、照明等設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的控制，但是當(dāng)設(shè)備未通信上時(shí)，控制按鈕會(huì)顯示無效狀態(tài)。

6.3.7用戶權(quán)限管理

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控的操作，數(shù)據(jù)庫修改等）?？梢远x不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

6.4相關(guān)平臺(tái)部署硬件選型清單

7.結(jié)論

筆者設(shè)計(jì)了一種用戶側(cè)儲(chǔ)能電站能量管理系統(tǒng)，具備實(shí)時(shí)監(jiān)控、收益計(jì)算、數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、控制命令下發(fā)等功能，采用削峰填谷、負(fù)荷跟隨、動(dòng)態(tài)需量、電池保護(hù)等策略，目前已在多個(gè)儲(chǔ)能電站安全穩(wěn)定運(yùn)行。海立電器西廠項(xiàng)目用戶側(cè)儲(chǔ)能電站能量管理系統(tǒng)運(yùn)行界面如圖７所示。這一系統(tǒng)已達(dá)到行業(yè)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求，提高了儲(chǔ)能電站的運(yùn)行效率和管理能力，取得了很好的經(jīng)濟(jì)收益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

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