淺析新能源態(tài)勢下儲能柜構造的應用與創(chuàng)新
周文浩
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
引言
隨著新能源技術的飛速發(fā)展，儲能柜作為新能源系統(tǒng)的重要組成部分，正日益受到廣泛關注。本文將從新能源態(tài)勢下儲能柜構造的應用出發(fā)，探討其在新能源領域的創(chuàng)新與發(fā)展。
一、新能源態(tài)勢下儲能柜的構造及原理
儲能柜主要由電池組、能量管理系統(tǒng)（EMS）、電池管理系統(tǒng)（BMS）、充電設備、逆變器等部分組成。其中，電池組是儲能柜的核心部分，負責儲存和釋放能量；EMS負責能量調度和優(yōu)化；BMS負責電池的監(jiān)控和保護；充電設備負責將外部電源的電能轉換為電池儲存的化學能；逆變器負責將電池儲存的直流電轉換為交流電。
儲能柜的工作原理是：在充電過程中，外部電源提供的電能通過充電設備轉換為電池儲存的化學能；在放電過程中，電池釋放的化學能通過逆變器轉換為交流電，供給負載使用。
二、新能源態(tài)勢下儲能柜的應用
1. 風能和太陽能發(fā)電配套儲能
隨著新能源發(fā)電技術的不斷成熟，風力發(fā)電和太陽能發(fā)電已成為我國新能源的重要組成部分。然而，風能和太陽能具有不穩(wěn)定性和間歇性，無法滿足電力系統(tǒng)的穩(wěn)定供電需求。儲能柜的應用可以有效解決這一問題，將不穩(wěn)定的新能源發(fā)電輸出調整為穩(wěn)定的電能輸出，提高新能源發(fā)電的利用效率。
2. 電網調峰和需求響應
儲能柜在電網調峰和需求響應方面具有重要作用。在電網負荷高峰時段，儲能柜可以釋放儲存的電能，減輕電網負荷壓力；在電網負荷低谷時段，儲能柜可以吸收多余的電能，實現(xiàn)電網負荷的削峰填谷。此外，儲能柜還可以參與需求響應，根據電力市場價格調整儲能柜的充放電策略，降低電力成本。
3. 微電網和分布式能源系統(tǒng)
儲能柜在微電網和分布式能源系統(tǒng)中發(fā)揮著關鍵作用。通過儲能柜的削峰填谷、負荷平衡等功能，可以提高微電網和分布式能源系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經濟性。同時，儲能柜還可以實現(xiàn)新能源發(fā)電與負荷的實時匹配，提高新能源的利用效率。
4. 電動汽車充電設施
隨著電動汽車的普及，電動汽車充電設施的建設成為迫切需求。儲能柜在電動汽車充電設施中的應用，可以有效緩解充電樁對電網的沖擊，提高充電樁的利用效率。此外，儲能柜還可以為電動汽車提供備用電源，保障電動汽車的出行需求。
三、新能源態(tài)勢下儲能柜的創(chuàng)新與發(fā)展
1. 電池技術的創(chuàng)新
電池是儲能柜的核心部分，電池技術的創(chuàng)新是提高儲能柜性能的關鍵。目前，鋰電池、鈉電池等新型電池技術正逐漸替代傳統(tǒng)的鉛酸電池，具有更高的能量密度、更長的使用壽命和更低的成本。未來，電池技術的創(chuàng)新將繼續(xù)推動儲能柜的發(fā)展。
2. 能量管理系統(tǒng)的創(chuàng)新
能量管理系統(tǒng)（EMS）是儲能柜的重要組成部分，負責能量調度和優(yōu)化。隨著大數(shù)據、人工智能等技術的發(fā)展，EMS將實現(xiàn)更高效的能量管理，提高儲能柜的利用效率。
3. 儲能柜與新能源發(fā)電的深度融合
儲能柜與新能源發(fā)電的深度融合是新能源發(fā)展的趨勢。通過技術創(chuàng)新，實現(xiàn)儲能柜與新能源發(fā)電的實時匹配，提高新能源的利用效率，推動新能源產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
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)據采集、數(shù)據處理、數(shù)據存儲、數(shù)據查詢與分析、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：
4.3.1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，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。
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。
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。
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授權的操作（如遙控的操作，數(shù)據庫修改等）。可以定義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安科瑞配套產品
序號 | 設備 | 型號 | 圖片 | 說明 |
1 | 儲能能量管理系統(tǒng) | Acrel-2000ES |
| 實現(xiàn)儲能設備的數(shù)據采集與監(jiān)控，統(tǒng)計分析、異常告警、優(yōu)化控制、數(shù)據轉發(fā)等； 策略控制:計劃曲線、需量控制、削峰填谷、備用電源等。 |
2 | 觸摸屏電腦 | PPX-133L |
| 1)承接系統(tǒng)軟件 2)可視化展示:顯示系統(tǒng)運行信息 |
3 | 交流計量表計 | DTSD1352 |
| 集成電力參量及電能計量及考核管理，提供各類電能數(shù)據統(tǒng)計。具有諧波與總諧波含量檢測，帶有開關量輸入和開關量輸出可實現(xiàn)“遙信"和“遙控"功能，并具備報警輸出。帶有RS485 通信接口，可選用MODBUS-RTU或 DL/T645協(xié)議。 |
4 | 直流計量表計 | DJSF1352 |
| 表可測量直流系統(tǒng)中的電壓、電流、功率以及正反向電能等;具有紅外通訊接口和RS-485通訊接口，同時支持Modbus-RTU協(xié)議和DLT645協(xié)議;可帶繼電器報警輸出和開關量輸入功能。 |
5 | 溫度在線監(jiān)測裝置 | ARTM-8 |
| 適用于多路溫度的測量和控制，支持測量8通道溫度;每一通道溫度測量對應2段報警，繼電器輸出可以任意設置報警方向及報警值。 |
6 | 通訊管理機 | ANet-2E8S1 |
| 能夠根據不同的采集規(guī)約進行水表、氣表、電表、微機保護等設備終端的數(shù)據采集匯總；提供規(guī)約轉換、透明轉發(fā)、數(shù)據加密壓縮、數(shù)據轉換、邊緣計算等多項功能；實時多任務并行處理數(shù)據采集和數(shù)據轉發(fā)，可多鏈路上送平臺據。 |
7 | 串口服務器 | Aport |
| 功能:轉換“輔助系統(tǒng)"的狀態(tài)數(shù)據，反饋到能量管理系統(tǒng)中。1)空調的開關，調溫，及斷電(二次開關實現(xiàn))；2)上傳配電柜各個空開信號；3)上傳UPS內部電量信息等；4)接入電表、BSMU等設備 |
8 | 遙信模塊 | ARTU-KJ8 |
| 1)反饋各個設備狀態(tài)，將相關數(shù)據到串口服務器；2)讀消防1/0信號，并轉發(fā)給到上層(關機、事件上報等)；3)采集水浸傳感器信息，并轉發(fā)給到上層(水浸信號事件上報)；4)讀取門禁程傳感器信息，并轉發(fā)給到上層(門禁事件上報)。 |
五、結束語
新能源態(tài)勢下儲能柜的應用與創(chuàng)新具有重要意義。隨著新能源技術的不斷發(fā)展，儲能柜將在新能源領域發(fā)揮更大的作用，為我國新能源產業(yè)的發(fā)展貢獻力量。
參考文獻
[1]企業(yè)微電網設計與應用手冊2022.05版.
作者簡介
周文浩，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事儲能柜能量管理系統(tǒng)的研究與應用
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