技术文章

安科瑞彭姝麟

一、背景与现状

储能作为电能存储介质，可以弥补新能源发电稳定、企业供电可靠性及用电成本过高的问题，因此储能在源网荷中的占比逐步增加。但在应用中存在的问题如下：

1、监控不充分:没有充分挖掘电池特性进行针对性的状态监测，导致监测内容不充分;

2、保护不到位:受一次设备影响，造成电压波动、频率异常、潮流多变;同时受电网侧影响，易出现孤岛现象;

3、管控不合理:没有形成包含储能设备全寿命周期管理的功率调节与能量管理的优化算法，造成管控手段不科学;

4、分析不全面:监控数据缺乏统筹管理，没有形成运行数据的全过程、系统性规划与管控，使得分析不全面，运维检修缺乏大数据支撑;

5、响应不及时:监控架构不合理，无法满足毫秒至分钟级不同时间尺度的控制需求，致使响应时间慢无法达到考核标准。

二、应用场景

储能在用户侧应用如下:

(1)工业企业、商业建筑峰谷套利等基础应用容量短时不足及备电应用:

(2)光伏/充电桩/负荷等微网应用:

(3)绿色建筑标配:

(4)变电台区用于改善电能质量，提高用电容量以及稳定性:

(5)基于储能形成光储、光储充、光储直柔、光储热柔等应用及示范。

三、解决方案

(1)方案简介

分布式储能系统在接入配电系统技术规范中要求需配置二次包含设备，如线路保护、光纤差动保护、变测控、安全自动装置、防逆流装置、频率电压紧急控制装置、电能计量装置等设备;为满足调度自动化要求，需配置远动系统、对时设备及安全防护装置:为满足并网电能质量的要求，需要配置电能质量监测装置，监测储能系统给电网带来的电压偏差危害，并及时系统报警进行整改,为了满足调度需求，需配置远动装置、对时装置与安全防护装置等。同时为了构建储能系统的能量管理与运维系统，配置通讯管理设备与能量管理系统，帮助用户获取削峰填谷、量电费管理收益，并在此基础上实现其电能质量改善、应急备电、无功补偿等附加服务。

四、系统架构

五、系统功能

1、Acrel-2000ES储能柜能量管理系统

Acrel-2000ES储能能量管理系统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、备用电源等控制功能。系统对电池组性能进行实时监测及历史数据分析、根据分析结果采用智能化的分配策略对电池组进行充放电控制，优化了电池性能，提高电池寿命。系统支持Windows操作系统，数据库采用S0LServer，本系统既可以用于储能一体柜，也可以用于储能集装箱，是专门用于储能设备管理的一套软件系统平台。

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。

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

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

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。

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。

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。

2、Acrel-2000MG工商业储能能量管理系统

Acre1-2000MG储能能量管理系统是针对工商业储能电站研制的本地化能量管理系统，可实现了储能电站的数据采集、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、策略管理、历史曲线等功能。其中策略管理，支持多种控制策略选择，包含计划曲线、削峰填谷、需量控制、防逆流等。该系统不仅可以实现下级各储能单元的统一监控和管理，还可以实现与上级调度系统和云平台的数据通讯与交互，既能接受上级调度指令，又可以满足远程监控与运维，确保储能系统安全、稳定、可靠、经济运行。本系统采用分层分布式结构，整个监控系统在物理上分为两个层:站控层和间隔层。站级通信网络采用标准以太网及TCP/IP通信协议，物理媒介可以为光纤、网线、屏蔽双绞线等。系统支持ModbusRTU、ModbuTcp、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT 等通信规约。

电站概览:展示电站规模指标(储能装机信息、装机规模等)、生产运营类指标(充放电量、充放电功率、SOC等)、财务类指标(充放电收益)等，实时运行功率曲线等总览信息;

主接线图:主要显示储能电站各储能单元的运行状态，并显示其有功、无功、功率因、电池剩余电量、PCS与BMS的运行状态等遥测信号。可对比目标值与实际运行值的运行情况;

策略配置:支持手动策略，对PCS进行启停和并离网操作:可以支持预置策略，如计划曲线、削峰填谷、逆功率保护、需量控制等;也可根据客户的需求进行定制开发运行控制策略。同时通过采集环境、消防报警信息，可以直接下发指令给PCS及相关设备，实现本地快速联动，保障储能系统安全;

历史曲线:根据设备类型、时间周期、取值周期等进行历史曲线自定义查询，并展示储能系统功率、SOC曲线、PCS功率曲线、充放电量曲线等。数据支持按不同粒度导出、存储与打印;

设备监控:PCS监控:实时监控多个PCS运行数据和状态。包含PCS通讯状态、PCS故障状态、PCS充放电状态、PCS交流侧电压、电流、PCS总有功功率、PCS总无功功率等;

BMS监控:实时监控BMS包括电池堆/电池簇，电芯，包含BMS通讯状态、BMS故障状态、储能单元直流电流、储能单元直流电压、储能单元直流功率、储能单元电池SOC、储能单元电池SOH等。

统计报表:对储能电站内部设备的信息、收益信息可进行统计分析，能够形成数据报表;按照用户给出的报表格式灵活地生成日报表、周报表、月报表和年报表;报表的格式与ExceL文件格式兼容:报表可导出和打印。

事件告警:可自定义报警类型、报警级别、报警方式和报警显示信息语句:支持报警信息的手动、自动地确认和删除;历史报警信息可按报警类型、报警级别和报警源分类查询;可生成储能电站级别的报警状态。

3、微电网能效管理系统储能监测

储能监测云平台具有完善的储能电站监控与管理功能，包含站点概览、设备实时运行、故障告警、视频监控、消防监视及报表收益统计等，提升储能站的集中监控与运维能力。

综合看板：通过综合看板可以查看平台接入的多个储能站点的数量，总的装机数据，总的充放电量，告警事件及收益信息等，并针对多站点收益进行排名。

储能站点：可切换储能站点信息，展示站点地址与装机容量及环境信息(包括水浸、烟感、门磁和温湿度信息)；支持展示当前储能站点下不同紧急程度报警信息的分布情况与数量:可切换展示系统有功功率、充放电量和充放电功率信息。

主接线图：展示单个变电站运行状况，并提供系统一次图。变电站基础信息维护，包括变压等级，装机容量，申报需量，变压器数量等。提供变电所实时负荷曲线查询，数据实时刷新。

储能柜监测：实现场站内多个储能柜运行状态，运行曲线及电量信息的监测与展示。

设备监控：PCS监测:主要分为系统状态、交流侧、直流侧、电网侧、负载侧监测。系统状态展示PCS的运行情况，包括通讯状态、并离网状态、待机状态、调度状态。交流侧、直流侧展示各侧的线电压、电流、频率、有功功率、无功功率、视在功率等信息，曲线展示功率、线电压、充放电情况。直流侧展示直流功率、直流电压、直流电流、期望值、充电电量、期望功率、放电电量和母线电压等信息，曲线展示功率、电压、充放电信息。

BMS监测:展示电池管理系统的状态，主要为充电、放电、待机、搁置和总电池组的S0C值。实时展示总电池组的总电流、总电压、温度、循环次数、max充电电压、max充电电流、最小放电电压、max放电电流等信息。电池监测可根据储能系统拓扑结构自动生成拓扑图，展示电压、温度等信息。

消防监控：展示了站内的环境状态(包括当前环境温度值、湿度值、水漫、烟感、开关门状态、当日温度曲线、当日湿度曲线、噪声、局部放电、红外、SF6气体监测、振动和粉尘信息等)。当日温度曲线和当日湿度曲线是用多个温湿度传感器同一时刻的max值所描绘出的曲线，该曲线标示了max值、最小值和平均值。

收益报表：针对储能系统在各个时段的充放电量及收益进行统计、分析、查询与下载。

告警分析：来用于分析用户所有站点的报警情况，根据报警类型或日、月、年时间跨度对发生的报警数量进行统计分析，并根据分析数据对用户站点的报警情况排序，帮助用户定位频发报警与问题站点。