任運(yùn)業(yè)

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(shù)的飛速發(fā)展，儲(chǔ)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(guān)注。本文將從新能源態(tài)勢(shì)下儲(chǔ)能柜構(gòu)造的應(yīng)用出發(fā)，探討其在新能源領(lǐng)域的創(chuàng)新與發(fā)展。

一、新能源態(tài)勢(shì)下儲(chǔ)能柜的構(gòu)造及原理

儲(chǔ)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(shè)備、逆變器等部分組成。其中，電池組是儲(chǔ)能柜的核心部分，負(fù)責(zé)儲(chǔ)存和釋放能量；EMS負(fù)責(zé)能量調(diào)度和優(yōu)化；BMS負(fù)責(zé)電池的監(jiān)控和保護(hù)；充電設(shè)備負(fù)責(zé)將外部電源的電能轉(zhuǎn)換為電池儲(chǔ)存的化學(xué)能；逆變器負(fù)責(zé)將電池儲(chǔ)存的直流電轉(zhuǎn)換為交流電。

儲(chǔ)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(shè)備轉(zhuǎn)換為電池儲(chǔ)存的化學(xué)能；在放電過程中，電池釋放的化學(xué)能通過逆變器轉(zhuǎn)換為交流電，供給負(fù)載使用。

二、新能源態(tài)勢(shì)下儲(chǔ)能柜的應(yīng)用

1. 風(fēng)能和太陽能發(fā)電配套儲(chǔ)能

隨著新能源發(fā)電技術(shù)的不斷成熟，風(fēng)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(fēng)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(chǔ)能柜的應(yīng)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(diào)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(wǎng)調(diào)峰和需求響應(yīng)

儲(chǔ)能柜在電網(wǎng)調(diào)峰和需求響應(yīng)方面具有重要作用。在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)段，儲(chǔ)能柜可以釋放儲(chǔ)存的電能，減輕電網(wǎng)負(fù)荷壓力；在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)段，儲(chǔ)能柜可以吸收多余的電能，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)負(fù)荷的削峰填谷。此外，儲(chǔ)能柜還可以參與需求響應(yīng)，根據(jù)電力市場(chǎng)價(jià)格調(diào)整儲(chǔ)能柜的充放電策略，降低電力成本。

3. 微電網(wǎng)和分布式能源系統(tǒng)

儲(chǔ)能柜在微電網(wǎng)和分布式能源系統(tǒng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。通過儲(chǔ)能柜的削峰填谷、負(fù)荷平衡等功能，可以提高微電網(wǎng)和分布式能源系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，儲(chǔ)能柜還可以實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電與負(fù)荷的實(shí)時(shí)匹配，提高新能源的利用效率。

4. 電動(dòng)汽車充電設(shè)施

隨著電動(dòng)汽車的普及，電動(dòng)汽車充電設(shè)施的建設(shè)成為迫切需求。儲(chǔ)能柜在電動(dòng)汽車充電設(shè)施中的應(yīng)用，可以有效緩解充電樁對(duì)電網(wǎng)的沖擊，提高充電樁的利用效率。此外，儲(chǔ)能柜還可以為電動(dòng)汽車提供備用電源，保障電動(dòng)汽車的出行需求。

三、新能源態(tài)勢(shì)下儲(chǔ)能柜的創(chuàng)新與發(fā)展

1. 電池技術(shù)的創(chuàng)新

電池是儲(chǔ)能柜的核心部分，電池技術(shù)的創(chuàng)新是提高儲(chǔ)能柜性能的關(guān)鍵。目前，鋰電池、鈉電池等新型電池技術(shù)正逐漸替代傳統(tǒng)的鉛酸電池，具有更高的能量密度、更長(zhǎng)的使用壽命和更低的成本。未來，電池技術(shù)的創(chuàng)新將繼續(xù)推動(dòng)儲(chǔ)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(chǔ)能柜的重要組成部分，負(fù)責(zé)能量調(diào)度和優(yōu)化。隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的發(fā)展，EMS將實(shí)現(xiàn)更高效的能量管理，提高儲(chǔ)能柜的利用效率。

3. 儲(chǔ)能柜與新能源發(fā)電的深度融合

儲(chǔ)能柜與新能源發(fā)電的深度融合是新能源發(fā)展的趨勢(shì)。通過技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能柜與新能源發(fā)電的實(shí)時(shí)匹配，提高新能源的利用效率，推動(dòng)新能源產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

四、Acrel-2000ES儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)

1系統(tǒng)概述

安科瑞儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)Acrel-2000ES，專門針對(duì)工商業(yè)儲(chǔ)能柜、儲(chǔ)能集裝箱研發(fā)的一款儲(chǔ)能EMS，具有完善的儲(chǔ)能監(jiān)控與管理功能,涵蓋了儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備(PCS、BMS、電表、消防、空調(diào)等)的詳細(xì)信息,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視化監(jiān)控、報(bào)警管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能。在高級(jí)應(yīng)用上支持能量調(diào)度,具備計(jì)劃曲線、削峰填谷、需量控制、防逆流等控制功能。

2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-2000ES，可通過直采或者通過通訊管理或串口服務(wù)器將儲(chǔ)能柜或者儲(chǔ)能集裝箱內(nèi)部的設(shè)備接入系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下：

3系統(tǒng)功能

3.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)人機(jī)界面友好，能夠顯示儲(chǔ)能柜的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)PCS、BMS以及環(huán)境參數(shù)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。

3.2設(shè)備監(jiān)控

系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)PCS、BMS、電表、空調(diào)、消防、除濕機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行模式。

PCS監(jiān)控：滿足儲(chǔ)能變流器的參數(shù)與限值設(shè)置；運(yùn)行模式設(shè)置；實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能變流器交直流側(cè)電壓、電流、功率及充放電量參數(shù)的采集與展示；實(shí)現(xiàn)PCS通訊狀態(tài)、啟停狀態(tài)、開關(guān)狀態(tài)、異常告警等狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

BMS監(jiān)控：滿足電池管理系統(tǒng)的參數(shù)與限值設(shè)置；實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電池的電芯、電池簇的溫度、電壓、電流的監(jiān)測(cè)；實(shí)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(diào)監(jiān)控：滿足環(huán)境溫度的監(jiān)測(cè)，可根據(jù)設(shè)置的閾值進(jìn)行空調(diào)溫度的聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)及溫濕度數(shù)據(jù)，以曲線形式進(jìn)行展示。

UPS監(jiān)控：滿足UPS的運(yùn)行狀態(tài)及相關(guān)電參量監(jiān)測(cè)。

3.3曲線報(bào)表

系統(tǒng)能夠?qū)CS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。

3.4策略配置

滿足儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)的配置、電價(jià)參數(shù)與時(shí)段的設(shè)置、控制策略的選擇。目前支持的控制策略包含計(jì)劃曲線、削峰填谷、需量控制等。

3.5實(shí)時(shí)報(bào)警

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)?chǔ)能充放電越限、溫度越限、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。

3.6事件查詢統(tǒng)計(jì)

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)能夠?qū)b信變位，溫濕度、電壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

3.7遙控操作

可以通過每個(gè)設(shè)備下面的紅色按鈕對(duì)PCS、風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)、空調(diào)控制器、照明等設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的控制，但是當(dāng)設(shè)備未通信上時(shí)，控制按鈕會(huì)顯示無效狀態(tài)。

3.8用戶權(quán)限管理

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控的操作，數(shù)據(jù)庫修改等）。可以定義不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

3.9安科瑞配套產(chǎn)品

五、結(jié)束語

新能源態(tài)勢(shì)下儲(chǔ)能柜的應(yīng)用與創(chuàng)新具有重要意義。隨著新能源技術(shù)的不斷發(fā)展，儲(chǔ)能柜將在新能源領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，為我國新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

參考文獻(xiàn)

[1]企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版.

作者介紹：
任運(yùn)業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。