摘(zhāi)要：闡(chǎn)述儲(chǔ)能(néng)係統(tǒng)特點，分(fēn)析(xī)儲能(néng)EMS技(jì)術(shù)路(lù)綫(xiàn)中(zhōng)的(dí)單機儲(chǔ)能，集(jí)中(zhōng)儲(chǔ)能，風儲一(yī)體化(huà)EMS。探(tàn)討儲(chǔ)能EMS功(gōng)能(néng)設計方(fāng)案，包(bāo)括有功(gōng)和無(wú)功功(gōng)率調節，一(yī)次調頻，虛(xū)擬(nǐ)慣(guàn)量響應，智慧運維。

關鍵(jiàn)詞：新能(néng)源係統(tǒng)，能(néng)量管理(lǐ)係統，風電(diàn)儲能(néng)。

0.引(yǐn)言

隨著(zhuó)以新能(néng)源為(wéi)主體的新型電力係統(tǒng)建(jiàn)設加(jiā)速，儲能在(zài)新型(xíng)能源係統中的作用(yòng)越來越(yuè)重要(yào)，全球儲(chǔ)能(néng)市場快速增長。建(jiàn)設(shè)儲能(néng)型(xíng)新能(néng)源(yuán)電站(zhàn)首(shǒu)要任(rèn)務(wù)是解決消(xiāo)納問題(tí)，在(zài)發電(diàn)側(cè)通過(guò)提(tí)升調峰備(bèi)用(yòng)容量和電網(wǎng)友好(hǎo)性(xìng)，促(cù)進電(diàn)力(lì)係(xì)統(tǒng)對(duì)高(gāo)比例(lì)新能源(yuán)電量的消納。2021年7月(yuè)，相關部(bù)門(mén)表(biǎo)示，到2025年，除抽(chōu)水蓄能外(wài)的儲能總裝(zhuāng)機規模達(dá)到3000萬kW以上，對於(yú)場站(zhàn)的(dí)能量管(guǎn)理(lǐ)技(jì)術(shù)提出了更(gēng)高的要(yào)求。

1.研(yán)究背景

儲能係(xì)統(tǒng)的(dí)特點(diǎn)。隨著(zhuó)風(fēng)電(diàn)，光伏(fú)等(děng)波動性可(kě)再生(shēng)能源(yuán)在(zài)電力係統(tǒng)中(zhōng)滲(shèn)透(tòu)率快速(sù)增加，加之今(jīn)後(hòu)風光(guāng)要(yào)實(shí)現倍增，跨(kuà)越式(shì)發展，風(fēng)光(guāng)消(xiāo)納，電力係(xì)統(tǒng)運(yùn)行(háng)和管理(lǐ)將麵(miàn)臨(lín)愈加嚴(yán)峻的(dí)挑戰(zhàn)，因而*須(xū)在(zài)電源側，電網側(cè)，用戶側通過合理(lǐ)配(pèi)置(zhì)調(tiáo)峰和儲能設(shè)施(shī)等方式，持續提(tí)升電(diàn)力(lì)係(xì)統(tǒng)靈活性(xìng)，增加(jiā)係(xì)統調節能(néng)力.

儲能技術一(yī)般基於(yú)電化學儲能形(xíng)式(shì)為(wéi)主，電化學儲能(néng)係統是以(yǐ)電池(chí)為(wéi)核(hé)心(xīn)的綜合能源(yuán)控(kòng)製(zhì)係統。由電芯(xīn)和(hé)能(néng)量管理(lǐ)係統（EMS），電池(chí)管理係(xì)統（BMS），儲(chǔ)能變流(liú)器（PCS）等部(bù)分組成(chéng)。PCS可以控製儲能(néng)電(diàn)池組的充(chōng)電和(hé)放(fàng)電過(guò)程(chéng)，進(jìn)行交直(zhí)流的(dí)變(biàn)換(huàn)。BMS主要負責電池的(dí)監測，評估(gū)，保護及(jí)均衡(héng)等。

EMS是儲(chǔ)能係統的大腦，主(zhǔ)要實現儲(chǔ)能係(xì)統（含(hán)儲能變流(liú)器，電池管理係(xì)統）的數(shù)據(jù)采集(jí)，監控(kòng)和能量的(dí)安(ān)全優(yōu)化調度，以滿足(zú)監(jiān)控，能量(liáng)調度(dù)，維護，產生(shēng)報表等相關需求(qiú)。

1. 儲能EMS技(jì)術路綫

（1）單(dān)機(jī)儲(chǔ)能EMS。單(dān)機儲(chǔ)能(néng)以電化學儲能(néng)為主，主(zhǔ)要用(yòng)於(yú)單(dān)機(jī)性能(néng)提升(shēng)，單(dān)機(jī)運行品質(zhì)改(gǎi)善(shàn)等場景。

（2）集中儲(chǔ)能(néng)EMS。風電場集中(zhōng)式(shì)儲(chǔ)能針(zhēn)對不(bù)同儲能係統的(dí)運行特(tè)征和功率特性(xìng)，充分發揮(huī)機械(xiè)儲能(néng)的功(gōng)率快速(sù)響(xiǎng)應優勢(shì)，電(diàn)化(huà)學(xué)儲能的高能量(liáng)密度等(děng)優勢(shì)；通過(guò)同步感知(zhī)技術(shù)，打通(tōng)中(zhōng)控室(shì)場(cháng)級控(kòng)製(zhì)器(qì)至儲能變流器(qì)直(zhí)連(lián)通(tōng)道(dào)，實(shí)現毫(háo)秒(miǎo)級(jí)高(gāo)速通(tōng)信；采(cǎi)用(yòng)儲能設備*效(xiào)協(xié)同控製(zhì)策略(lüè)，實(shí)現多(duō)元儲能(néng)係統的(dí)功率(shuài)平(píng)滑穩(wěn)定(dìng)輸出，滿(mǎn)足(zú)電站對(duì)虛(xū)擬慣量(liáng)，快(kuài)速(sù)調(tiáo)頻調壓的(dí)快(kuài)速(sù)響應(yīng)能(néng)力，減少儲(chǔ)能(néng)設備的(dí)疲勞程(chéng)度，提高整套儲能係統(tǒng)的並網(wǎng)友好(hǎo)性。

（3）風儲一體(tǐ)化EMS。基(jī)於成(chéng)熟可(kě)靠的風(fēng)電(diàn)場功(gōng)率控(kòng)製(zhì)技術(shù)和平台(tái)，采用“風(fēng)電(diàn)+儲能(néng)”能(néng)量(liáng)一(yī)體(tǐ)化控製技術(shù)，實現(xiàn)風(fēng)儲平(píng)台對儲能變流器(qì)的(dí)高(gāo)速通(tōng)信，實(shí)現風(fēng)儲電站的(dí)穩(wěn)定可靠的虛(xū)擬(nǐ)慣(guàn)量響應(yīng)，一(yī)次(cì)調頻(pín)，二次(cì)調頻，削峰填穀，快速無功調(tiáo)壓等功能，探索應(yīng)用(yòng)風(fēng)儲電站的(dí)虛(xū)擬同步機(jī)技術，主動支撐(chēng)電(diàn)力係統(tǒng)轉動慣(guàn)量，提高風(fēng)儲(chǔ)聯合(hé)係統的經(jīng)濟(jì)性(xìng)。

圖1為儲能EMS控(kòng)製(zhì)係統架構(gòu)。

3儲能EMS的功(gōng)能(néng)設計(jì)

（1）有功(gōng)功(gōng)率(shuài)調節(jié)。對(duì)儲能設(shè)備多場(cháng)景(jǐng)應用(yòng)的算(suàn)法(fǎ)進(jìn)行深(shēn)入開發，結合(hé)儲能(néng)BMS係(xì)統的(dí)運行數(shù)據，對(duì)儲能(néng)PCS的調(tiáo)節(jié)特(tè)性進行精細化分(fēn)類，沿(yán)用(yòng)風機EMS的“雙(shuāng)PI+前(qián)饋+抗(kàng)飽和(hé)積分”的(dí)控製策略(lüè)，*大(dà)限度(dù)地發揮儲能的優異(yì)性(xìng)能(néng)和運(yùn)行(háng)特(tè)性。同時(shí)，EMS根據儲能所屬區域不同時間尺度(dù)的(dí)上(shàng)網電價完成充電放電(diàn)工作，以經濟*優(yōu)為(wéi)目標進行(háng)有功(gōng)功率的控製(zhì)。

（2）無功功(gōng)率(shuài)調(tiáo)節(jié)。自(zì)動(dòng)接(jiē)收(shōu)調度主站(zhàn)係(xì)統(tǒng)下發的調節指令(líng)，在充(chōng)分考(kǎo)慮(lǜ)各種(zhǒng)約束條件(jiàn)後分(fēn)析，計(jì)算(suàn)出各(gè)儲能(néng)PCS無功出力目(mù)標(biāo)值，並(bìng)將(jiāng)調控命令(líng)下發(fā)至(zhì)儲能(néng)係統(tǒng)。

（3）一(yī)次(cì)調(tiáo)頻(pín)。開(kāi)發(fā)“新能(néng)源(yuán)+儲能”頻率(shuài)快速響(xiǎng)應(yīng)控製程序(xù)，實(shí)現(xiàn)新(xīn)能(néng)源(yuán)場(cháng)站同常規(guī)電源一樣(yàng)具備(bèi)主動(dòng)支(zhī)撐電(diàn)網的功能。

（4）虛擬慣量響應。依(yī)托電化(huà)學儲能毫秒級快速(sù)釋放，吸(xī)收有(yǒu)功(gōng)功(gōng)率的特(tè)性，以場(cháng)站為(wéi)單(dān)位為電網(wǎng)提供主(zhǔ)動支(zhī)撐，使新能源場站具備與傳(chuán)統(tǒng)同(tóng)步發電機類似的轉動慣(guàn)量，從(cóng)而(ér)增加電網的韌(rèn)性，提(tí)升電(diàn)力係統(tǒng)抗(kàng)幹擾(rǎo)能力。

（5）儲能(néng)係(xì)統(tǒng)智慧運維。根據(jù)多元混合儲(chǔ)能電站係(xì)統(tǒng)配(pèi)置(zhì)情(qíng)況(kuàng)及生產管理係(xì)統，監控係統等(děng)係統的數據結(jié)構(gòu)，數據(jù)類型，數(shù)據采(cǎi)集(jí)頻(pín)率(shuài)，通過數據(jù)采集(jí)，結構區分，編(biān)寫(xiě)數據標準化(huà)接入方案和數據存儲方案(àn)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的(dí)二(èr)次加工(gōng)，剔除壞數據，建立多(duō)元混合儲能電站(zhàn)全(quán)景數據(jù)模(mó)型(xíng)。*後(hòu)在(zài)研(yán)究多類型信息互(hù)聯技術的(dí)基(jī)礎上(shàng)，進(jìn)行(háng)係(xì)統關鍵(jiàn)功能(néng)模塊(kuài)開發，集成所有模塊(kuài)形(xíng)成(chéng)多元混合儲能電(diàn)站智(zhì)慧化運維(wéi)平台(tái)，並部(bù)署於多元(yuán)混(hùn)合儲能(néng)電站。同時開發與(yǔ)平台互聯的移(yí)動端(duān)App，提供可(kě)視(shì)化圖紙，維護(hù)視(shì)頻，實現電子工(gōng)單運(yùn)維，提高檢修效率。

4.Acrel-2000ES儲能(néng)櫃能量管(guǎn)理(lǐ)係統

4.1係統概述

安科(kē)瑞儲能(néng)能量(liáng)管(guǎn)理(lǐ)係(xì)統Acrel-2000ES，專門針對工(gōng)商業儲能(néng)櫃(guì)，儲(chǔ)能集裝箱研(yán)發的一款儲能EMS，具有*的儲(chǔ)能監控與管(guǎn)理功能,涵蓋(gài)了儲能(néng)係(xì)統(tǒng)設(shè)備(PCS，BMS，電表，消防，空調(tiáo)等(děng))的詳(xiáng)細(xì)信息,實(shí)現了(liǎo)數據采(cǎi)集(jí)，數(shù)據處理，數(shù)據存儲(chǔ)，數據查詢與(yǔ)分析(xī)，可視(shì)化(huà)監控，報警管理，統(tǒng)計(jì)報表等功能。在*級(jí)應用上支(zhī)持能量調度(dù),具(jù)備(bèi)計劃(huá)曲綫，削(xiāo)峰填(tián)穀，需量(liáng)控(kòng)製(zhì)，防逆(nì)流等(děng)控製(zhì)功能。

4.2係(xì)統(tǒng)結構(gòu)

Acrel-2000ES，可通(tōng)過直采或者通過通訊管(guǎn)理(lǐ)或串(chuàn)口服(fú)務器將(jiāng)儲能櫃(guì)或(huò)者(zhě)儲能集(jí)裝箱內(nèi)部(bù)的(dí)設備(bèi)接(jiē)入係統。

4.3係(xì)統功能

4.3.1實時(shí)監測

係(xì)統人(rén)機(jī)界麵友(yǒu)好，能夠顯(xiǎn)示儲能(néng)櫃的(dí)運(yùn)行(háng)狀態(tài)，實時(shí)監測PCS，BMS以(yǐ)及環境(jìng)參(cān)數信息，如(rú)電(diàn)參量(liáng)，溫度(dù)，濕(shī)度等(děng)。實(shí)時顯(xiǎn)示有關故(gù)障，告(gào)警(jǐng)，收(shōu)益等信息。

4.3.2設(shè)備監(jiān)控

係統(tǒng)能夠(gòu)實時(shí)監測PCS，BMS，電(diàn)表，空(kōng)調，消(xiāo)防，除濕機(jī)等設(shè)備(bèi)的運(yùn)行(háng)狀(zhuàng)態及運行(háng)模(mó)式(shì)。

PCS監(jiān)控：滿足(zú)儲(chǔ)能變(biàn)流器的參數(shù)與(yǔ)限(xiàn)值(zhí)設置；運行模式設置；實現儲能(néng)變流(liú)器(qì)交直(zhí)流(liú)側(cè)電壓，電(diàn)流(liú)，功率(shuài)及充放電量參數的(dí)采集與展示(shì)；實(shí)現PCS通訊狀態，啟停狀(zhuàng)態(tài)，開(kāi)關狀(zhuàng)態(tài)，異常(cháng)告(gào)警等狀(zhuàng)態(tài)監測。

BMS監控(kòng)：滿(mǎn)足(zú)電(diàn)池管理(lǐ)係(xì)統的參數(shù)與(yǔ)限值設置；實現(xiàn)儲能電池的(dí)電(diàn)芯，電(diàn)池簇(cù)的溫度，電(diàn)壓(yā)，電流(liú)的監測(cè)；實(shí)現電池充(chōng)放電狀態(tài)，電壓，電(diàn)流(liú)及溫(wēn)度(dù)異常狀態(tài)的告(gào)警。

空調監(jiān)控(kòng)：滿足環境(jìng)溫(wēn)度(dù)的(dí)監(jiān)測(cè)，可根據(jù)設置(zhì)的閾值進(jìn)行(háng)空調(tiáo)溫度的聯動調節，並實(shí)時監(jiān)測(cè)空(kōng)調(tiáo)的運行狀態及溫(wēn)濕度數據(jù)，以曲(qū)綫形(xíng)式進(jìn)行(háng)展示。

UPS監控(kòng)：滿(mǎn)足UPS的運行狀(zhuàng)態及(jí)相(xiāng)關(guān)電參(cān)量(liáng)監測(cè)。

4.3.3曲綫(xiàn)報表(biǎo)

係統(tǒng)能夠對PCS充放(fàng)電功率曲綫，SOC變換(huàn)曲綫(xiàn)，及電壓，電流(liú)，溫度(dù)等歷史曲(qū)綫的查(chá)詢與(yǔ)展示。

4.3.4策略配置

滿足儲(chǔ)能(néng)係統設(shè)備(bèi)參(cān)數的配置，電價(jià)參數與時(shí)段的設(shè)置(zhì)，控製策(cè)略的選擇(zé)。目前(qián)支持的(dí)控製策(cè)略包含計(jì)劃(huá)曲(qū)綫，削(xiāo)峰填穀，需(xū)量控製(zhì)等。

4.3.5實(shí)時(shí)報警

儲(chǔ)能(néng)能量(liáng)管理係(xì)統(tǒng)具(jù)有實時告警(jǐng)功能(néng)，係統能(néng)夠對儲能充放電(diàn)越限(xiàn)，溫度越限，設備故障或通信故障(zhàng)等(děng)事件(jiàn)發(fā)出告(gào)警。

4.3.6事件查(chá)詢統計

儲能能(néng)量管理係統能夠對遙信變位(wèi)，溫濕度，電(diàn)壓越限等(děng)事件(jiàn)記錄進行(háng)存(cún)儲和(hé)管理(lǐ)，方便(biàn)用戶(hù)對(duì)係統事(shì)件和(hé)報警進(jìn)行歷史追(zhuī)溯，查詢(xún)統計，事故(gù)分析。

4.3.7遙(yáo)控操作

可(kě)以通過(guò)每(měi)個設(shè)備下麵(miàn)的(dí)紅(hóng)色(sè)按鈕對PCS，風(fēng)機(jī)，除濕機，空(kōng)調控製器，照(zhào)明等設(shè)備進(jìn)行相應的(dí)控製，但(dàn)是當設(shè)備未(wèi)通(tōng)信(xìn)上時，控(kòng)製按鈕會顯示無效(xiào)狀(zhuàng)態。

4.3.8用(yòng)戶(hù)權限管(guǎn)理(lǐ)

儲能(néng)能量管(guǎn)理(lǐ)係(xì)統為(wéi)保(bǎo)障係(xì)統(tǒng)安(ān)全穩(wěn)定運行(háng)，設(shè)置了用戶(hù)權限(xiàn)管理(lǐ)功能(néng)。通過(guò)用戶(hù)權限(xiàn)管理(lǐ)能夠(gòu)防止(zhǐ)未(wèi)經授(shòu)權的操作（如(rú)遙(yáo)控的(dí)操作(zuò)，數據庫(kù)修(xiū)改(gǎi)等(děng)）。可以定(dìng)義不(bù)同(tóng)級(jí)別用戶的(dí)登錄名(míng)，密(mì)碼及操作權限，為係統運行(háng)，維護，管(guǎn)理提(tí)供(gōng)可靠的安全保障(zhàng)。

5.相(xiāng)關平台(tái)部署(shǔ)硬件選型清單(dān)

6.結(jié)束(shù)語(yǔ)

風(fēng)電製造(zào)商(shāng)秉承(chéng)“國之大(dà)者”的歷(lì)史(shǐ)使(shǐ)命，在做好風(fēng)機(jī)主陣地(dì)的同(tóng)時，**拓展(zhǎn)儲能產品開發，加(jiā)速推動以(yǐ)新能(néng)源(yuán)為(wéi)主體的新型電力(lì)係統構建(jiàn)，全(quán)力(lì)打造新能(néng)源(yuán)高質量(liáng)發展新**能(néng)源(yuán)轉(zhuǎn)型(xíng)發展(zhǎn)新典*。

參(cān)考文獻

[1] 蔣(jiǎng)留華.風(fēng)電場儲能EMS係(xì)統(tǒng)的控(kòng)製(zhì)技(jì)術分(fēn)析.國(guó)能聯(lián)合動力技術(shù)（赤(chì)峰(fēng)）有(yǒu)限公(gōng)司(sī)，內(nèi)蒙古(gǔ)024005.

[2]汪(wāng)正軍,趙冰(bīng).風電(diàn)場(cháng)儲能(néng)EMS係統的控製技術分析(xī)[J].電(diàn)子技術(shù),2023,52(07):70-71.

[3] 安(ān)科瑞企業(yè)微電(diàn)網設計(jì)與應用(yòng)手(shǒu)冊.2022.05版(bǎn).