浅谈储能柜中EMS系统的应用

0、引言

随着全球能源结构的转型，新能源的发展日益受到重视。在我国，新能源产业已成为国民经济的重要支柱产业之一。其中，集装箱储能柜系统作为一种新型的储能设备，以其优势在新能源行业中发挥着越来越重要的作用。本文将从集装箱储能柜系统的定义、特点、应用等方面进行浅析，以期为新能源行业的发展提供有益的参考。安科瑞任运业+15021601437

1、储能柜的发展及EMS系统的作用

1.1储能柜的发展

储能柜是指将储能设备、电池管理系统（BMS）、监控系统等集成于一体的综合性储能装置。储能柜的发展可追溯到上世纪90年代，当时主要用于电力系统的调峰、调频、备用等方面。随着可再生能源的快速发展，储能柜在光伏、风电等领域的应用逐渐广泛，成为促进新能源消纳、提高电网运行效率的关键设备。

1.2EMS系统的作用

EMS系统是一种应用于能源生产、传输、分配和消费等环节的综合管理技术。在储能柜中，EMS系统主要负责储能设备的运行监控、状态预测、故障诊断、优化控制等功能，旨在提高储能柜的安全性、经济性和可靠性。通过EMS系统，可实现储能柜与电网、可再生能源等环节的高效互动，助力绿色能源的发展。

2、EMS系统在储能柜中的应用

2.1运行监控

EMS系统通过实时采集储能柜中各个设备的运行数据，如电压、电流、温度、充放电状态等，实现对储能柜的全面监控。通过对数据的实时分析，EMS系统可实时判断设备的工作状态，并在异常情况下发出警报，以便及时采取措施，确保储能柜的安全运行。

2.2状态预测

EMS系统可根据储能柜的历史运行数据，运用大数据分析和人工智能技术，对储能设备的工作状态进行预测。通过预测储能设备的剩余寿命、故障概率等信息，为运维人员提供决策依据，有利于提高储能柜的经济性和可靠性。

2.3故障诊断

储能柜在运行过程中，可能会出现电池老化、温度异常、线路故障等问题。EMS系统具备故障诊断功能，可通过分析故障现象和运行数据，快速定位故障原因，为故障处理提供有效指导。此外，EMS系统还可根据故障诊断结果，提出相应的预防措施，避免类似故障的再次发生。

2.4.优化控制

储能柜在电网运行中承担着调峰、调频、备用等重要任务。EMS系统根据电网运行需求和储能设备的工作状态，实时调整储能设备的充放电策略，实现储能柜与电网的高效互动。通过优化控制，EMS系统可提高储能柜的运行效率，降低运行成本。

3、储能柜中EMS系统的未来发展

3.1智能化升级

随着人工智能、大数据等技术的发展，储能柜中的EMS系统将实现更高程度的智能化。未来，EMS系统将具备更强的数据分析和决策能力，为储能柜的运行管理提供更加智能、高效的服务。

3.2与其他系统的融合

储能柜中的EMS系统将与其他系统（如光伏发电系统、风电系统、电网调度系统等）实现深度融合，形成能源互联网，实现能源的高效利用。在此背景下，EMS系统将成为能源互联网的关键技术之一。

3.3跨区域应用

随着储能技术的不断发展，储能柜将在电力系统的更大范围内应用。在此背景下，EMS系统也将实现跨区域应用，为不同地区的储能柜提供高效、智能的运行管理服务。

4、Acrel-2000ES储能柜能量管理系统

4.1系统概述

安科瑞储能能量管理系统Acrel-2000ES，专门针对工商业储能柜、储能集装箱研发的一款储能EMS，具有完善的储能监控与管理功能,涵盖了储能系统设备(PCS、BMS、电表、消防、空调等)的详细信息,实现了数据采集、数据处理、数据存储、数据查询与分析、可视化监控、报警管理、统计报表等功能。在高级应用上支持能量调度,具备计划曲线、削峰填谷、需量控制、防逆流等控制功能。

4.2系统结构

Acrel-2000ES，可通过直采或者通过通讯管理或串口服务器将储能柜或者储能集装箱内部的设备接入系统。系统结构如下：

4.3系统功能

4.3.1实时监测

系统人机界面友好，能够显示储能柜的运行状态，实时监测PCS、BMS以及环境参数信息，如电参量、温度、湿度等。实时显示有关故障、告警、收益等信息。

4.3.2设备监控

系统能够实时监测PCS、BMS、电表、空调、消防、除湿机等设备的运行状态及运行模式。

PCS监控：满足储能变流器的参数与限值设置；运行模式设置；实现储能变流器交直流侧电压、电流、功率及充放电量参数的采集与展示；实现PCS通讯状态、启停状态、开关状态、异常告警等状态监测。

BMS监控：满足电池管理系统的参数与限值设置；实现储能电池的电芯、电池簇的温度、电压、电流的监测；实现电池充放电状态、电压、电流及温度异常状态的告警。

空调监控：满足环境温度的监测，可根据设置的阈值进行空调温度的联动调节，并实时监测空调的运行状态及温湿度数据，以曲线形式进行展示。

UPS监控：满足UPS的运行状态及相关电参量监测。

4.3.3曲线报表

系统能够对PCS充放电功率曲线、SOC变换曲线、及电压、电流、温度等历史曲线的查询与展示。

4.3.4策略配置

满足储能系统设备参数的配置、电价参数与时段的设置、控制策略的选择。目前支持的控制策略包含计划曲线、削峰填谷、需量控制等。

4.3.5实时报警

储能能量管理系统具有实时告警功能，系统能够对储能充放电越限、温度越限、设备故障或通信故障等事件发出告警。

4.3.6事件查询统计

储能能量管理系统能够对遥信变位，温湿度、电压越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析。

4.3.7遥控操作

可以通过每个设备下面的红色按钮对PCS、风机、除湿机、空调控制器、照明等设备进行相应的控制，但是当设备未通信上时，控制按钮会显示无效状态。

4.3.8用户权限管理

储能能量管理系统为保障系统安全稳定运行，设置了用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如遥控的操作，数据库修改等）。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。

4.3.9安科瑞配套产品

序号	设备	型号	图片	说明
1	储能能量管理系统	Acrel-2000ES		实现储能设备的数据采集与监控，统计分析、异常告警、优化控制、数据转发等； 策略控制:计划曲线、需量控制、削峰填谷、备用电源等。
2	触摸屏电脑	PPX-133L		1)承接系统软件 2)可视化展示:显示系统运行信息
3	交流计量表计	DTSD1352		集成电力参量及电能计量及考核管理，提供各类电能数据统计。具有谐波与总谐波含量检测，带有开关量输入和开关量输出可实现“遥信”和“遥控”功能，并具备报警输出。带有RS485 通信接口，可选用MODBUS-RTU或 DL/T645协议。
4	直流计量表计	DJSF1352		表可测量直流系统中的电压、电流、功率以及正反向电能等;具有红外通讯接口和RS-485通讯接口，同时支持Modbus-RTU协议和DLT645协议;可带继电器报警输出和开关量输入功能。
5	温度在线监测装置	ARTM-8		适用于多路温度的测量和控制，支持测量8通道温度;每一通道温度测量对应2段报警，继电器输出可以任意设置报警方向及报警值。
6	通讯管理机	ANet-2E8S1		能够根据不同的采集规约进行水表、气表、电表、微机保护等设备终端的数据采集汇总；提供规约转换、透明转发、数据加密压缩、数据转换、边缘计算等多项功能；实时多任务并行处理数据采集和数据转发，可多链路上送平台据。
7	串口服务器	Aport		功能:转换“辅助系统”的状态数据，反馈到能量管理系统中。1)空调的开关，调温，及完全断电(二次开关实现)；2)上传配电柜各个空开信号；3)上传UPS内部电量信息等；4)接入电表、BSMU等设备
8	遥信模块	ARTU-KJ8		1)反馈各个设备状态，将相关数据到串口服务器；2)读消防1/0信号，并转发给到上层(关机、事件上报等)；3)采集水浸传感器信息，并转发给到上层(水浸信号事件上报)；4)读取门禁程传感器信息，并转发给到上层(门禁事件上报)。

5结束语

总之，储能柜中的EMS系统在优化储能管理、提高电网运行效率方面具有重要意义。随着技术的发展和应用的推广，EMS系统将在储能柜领域发挥更大的作用，助力绿色能源的发展。

参考文献

[1]企业微电网设计与应用手册2022.05版.

作者简介

任运业，男，现任职于安科瑞电气股份有限公司。

审核编辑 黄宇