胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

引言

隨著(zhù)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(shù)成為調節能源供需、提高能源利用效率的關(guān)鍵。儲能柜作為儲能技術(shù)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(jiàn)的電池類(lèi)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（BMS）：監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（EMS）：負責協(xié)調電池模塊與外部電網(wǎng)之間的能量交換，實(shí)現能源的優(yōu)化配置。

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

通訊接口：用于實(shí)現儲能柜與外部系統（如電網(wǎng)、監控系統等）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(zhù)儲能柜的整體效能。電池模塊通常采用模塊化設計，可根據需求靈活配置。以下是電池模塊的幾個(gè)關(guān)鍵要素：

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

- 電池組：由多個(gè)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（BMS）

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

- 電池狀態(tài)監測：通過(guò)實(shí)時(shí)監測電池的電壓、電流等參數，判斷電池的充放電狀態(tài)。

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

- 數據采集與傳輸：將電池的運行數據傳輸至能量管理系統（EMS），為后續的能源優(yōu)化配置提供依據。

3. 能量管理系統（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(gè)關(guān)鍵功能：

- 能源調度：根據電網(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(shí)現能源的優(yōu)化利用。

- 需求響應：根據電網(wǎng)的調度指令，及時(shí)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(wù)。

4. 控制系統

控制系統是儲能柜的指揮，負責對儲能柜的整體運行進(jìn)行監控和控制。以下是控制系統的幾個(gè)關(guān)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(shí)時(shí)采集數據并執行控制指令。

- 軟件部分：包括監控軟件、控制算法等，負責分析數據、生成控制策略并執行。

5. 通訊接口

通訊接口是儲能柜與外部系統之間的信息通道，負責實(shí)現儲能柜與外部系統（如電網(wǎng)、監控系統等）的互聯(lián)互通。以下是通訊接口的幾個(gè)關(guān)鍵功能：

- 數據傳輸：將儲能柜的運行數據傳輸至外部系統，便于遠程監控和管理。

- 控制指令接收：接收外部系統的控制指令，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(gè)典型的應用場(chǎng)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(shí)，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(wù)，提高電網(wǎng)的穩定可靠性。

4. 可再生能源消納：儲能柜可以?xún)Υ婵稍偕茉窗l(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(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)的不斷擴大，儲能柜將在未來(lái)能源管理領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。

四、Acrel-2000ES儲能柜能量管理系統

4.1系統概述

安科瑞儲能能量管理系統Acrel-2000ES，專(zhuān)門(mén)針對工商業(yè)儲能柜、儲能集裝箱研發(fā)的一款儲能EMS，具有完善的儲能監控與管理功能,涵蓋了儲能系統設備(PCS、BMS、電表、消防、空調等)的詳細信息,實(shí)現了數據采集、數據處理、數據存儲、數據查詢(xún)與分析、可視化監控、報警管理、統計報表等功能。在高級應用上支持能量調度,具備計劃曲線(xiàn)、削峰填谷、需量控制、防逆流等控制功能。

4.2系統結構

Acrel-2000ES，可通過(guò)直采或者通過(guò)通訊管理或串口服務(wù)器將儲能柜或者儲能集裝箱內部的設備接入系統。系統結構如下：

4.3系統功能

4.3.1實(shí)時(shí)監測

系統人機界面友好，能夠顯示儲能柜的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測PCS、BMS以及環(huán)境參數信息，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。

4.3.2設備監控

系統能夠實(shí)時(shí)監測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監控：滿(mǎn)足儲能變流器的參數與限值設置；運行模式設置；實(shí)現儲能變流器交直流側電壓、電流、功率及充放電量參數的采集與展示；實(shí)現PCS通訊狀態(tài)、啟停狀態(tài)、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、異常告警等狀態(tài)監測。

BMS監控：滿(mǎn)足電池管理系統的參數與限值設置；實(shí)現儲能電池的電芯、電池簇的溫度、電壓、電流的監測；實(shí)現電池充放電狀態(tài)、電壓、電流及溫度異常狀態(tài)的告警。

空調監控：滿(mǎn)足環(huán)境溫度的監測，可根據設置的閾值進(jìn)行空調溫度的聯(lián)動(dòng)調節，并實(shí)時(shí)監測空調的運行狀態(tài)及溫濕度數據，以曲線(xiàn)形式進(jìn)行展示。

UPS監控：滿(mǎn)足UPS的運行狀態(tài)及相關(guān)電參量監測。

4.3.3曲線(xiàn)報表

系統能夠對PCS充放電功率曲線(xiàn)、SOC變換曲線(xiàn)、及電壓、電流、溫度等歷史曲線(xiàn)的查詢(xún)與展示。

4.3.4策略配置

滿(mǎn)足儲能系統設備參數的配置、電價(jià)參數與時(shí)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(xiàn)、削峰填谷、需量控制等。

4.3.5實(shí)時(shí)報警

儲能能量管理系統具有實(shí)時(shí)告警功能，系統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(xún)統計

儲能能量管理系統能夠對遙信變位，溫濕度、電壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統計、事故分析。

4.3.7遙控操作

可以通過(guò)每個(gè)設備下面的紅色按鈕對PCS、風(fēng)機、除濕機、空調控制器、照明等設備進(jìn)行相應的控制，但是當設備未通信上時(shí)，控制按鈕會(huì )顯示無(wú)效狀態(tài)。

4.3.8用戶(hù)權限管理

儲能能量管理系統為保障系統安全穩定運行，設置了用戶(hù)權限管理功能。通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作（如遙控的操作，數據庫修改等）?？梢远x不同級別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、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(yǔ)

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(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)的不斷擴大，儲能柜將在未來(lái)能源管理領(lǐng)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.