程瑜 安科瑞電氣股份有限公司

據(jù)儲能領(lǐng)跑者聯(lián)盟新數(shù)據(jù)，隨著各省市的峰谷價差拉大,加上限電政策的影響,工商業(yè)儲能將在2023-2025年逐漸發(fā)展成儲能主要的增長點。尤其是其峰谷套利、需(容)量管理、應(yīng)急備電、動態(tài)增容及需求側(cè)響應(yīng)的應(yīng)用場景，受到工商業(yè)用戶的青睞。

這也刺激了越來越多的成套廠、集成商、電池商開始開展工商業(yè)儲能業(yè)務(wù)，以工商業(yè)儲能柜、儲能集裝箱生產(chǎn)與銷售為熱烈，當(dāng)下100kW/215kWh, 100kW/232kWh的儲能一體柜也成為用戶側(cè)市場受歡迎的儲能設(shè)備。

如何在安全、可靠的基礎(chǔ)上實現(xiàn)儲能設(shè)備的經(jīng)濟運行，顯然已成為大多數(shù)儲能集成廠家關(guān)注的重點，作為儲能設(shè)備的“大腦”EMS也成為其中關(guān)鍵的一環(huán)。

隨著大量的風(fēng)電、光伏等新能源并入電網(wǎng)，尤其是大量的分布式電源并入用電側(cè)，將給電網(wǎng)平穩(wěn)運行帶來一定挑戰(zhàn)。移動儲能系統(tǒng)作為能源互聯(lián)網(wǎng)的一個主要組成部分，主要應(yīng)用在能源互聯(lián)網(wǎng)的分布式能源與微網(wǎng)領(lǐng)域。本文提出的移動儲能系統(tǒng)，采用一體式集裝箱設(shè)計方案，集成可靠的智能動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，集裝箱環(huán)境支持系統(tǒng)及儲能電站監(jiān)控管理系統(tǒng)，具備與電網(wǎng)即插即用的工作模式，可以方便應(yīng)用于電網(wǎng)的支撐及區(qū)域性臨時供電支撐。

關(guān)鍵詞：能源互聯(lián)網(wǎng)； 移動儲能 ；電池PACK

1 移動儲能系統(tǒng)的背景

1.1 電化學(xué)儲能趨于成熟

儲能應(yīng)用更多的是電化學(xué)儲能，還有鋰離子電池，鈉硫電池等等，從2016—2017年，所有規(guī)劃和在建項目已經(jīng) 達到1.6GW，政策、企業(yè)、技術(shù)成熟度、產(chǎn)品成本下降等呈現(xiàn)出猛增的態(tài)勢。

現(xiàn)在10MW甚至100MW并不是很新鮮的事。除此之外，成本下降也是一個非常好的消息，根據(jù)中國電力科學(xué)研究院的模型計算，到2020年儲能系統(tǒng)的建設(shè)成本額已經(jīng)基本達到營收平衡點。

1.2 國內(nèi)外儲能政策

國際方面，現(xiàn)在有10多個政策支撐儲能發(fā)展，有能源規(guī)劃裝備，有電力規(guī)劃還有新能源、電動汽車等等，在國際相關(guān)的政策里，儲能是一個非常重要的支持要素。對于中國而言，政策在2017年10月11日發(fā)布，對儲 能現(xiàn)在和未來的發(fā)展提出了明確的目標(biāo)，規(guī)定了五大任務(wù)，在指導(dǎo)意見出臺之后很多地方就開始研究和出臺支持儲能發(fā)展的相關(guān)政策；2017年11月份出臺的43號文，在政策支持下，儲能份額由2015年的2%提高到了9%。

在一些應(yīng)用領(lǐng)域，如重點設(shè)施短時間內(nèi)保障供電，季節(jié)性區(qū)域內(nèi)負(fù)荷曲線調(diào)整等方面，需要采用移動式電力儲能系統(tǒng)。

2 移動儲能系統(tǒng)的分類

在傳統(tǒng)發(fā)電領(lǐng)域，移動儲能主要起到輔助動態(tài)運行、取代或延緩新建機組的作用；在可再生能源領(lǐng)域，移動儲能主要起到削峰填谷和跟蹤計劃出力的作用；在輔助服務(wù)領(lǐng)域，移動儲能主要起到調(diào)頻、調(diào)峰和備用容量的作用;在分布式能源與微網(wǎng)領(lǐng)域，儲能主要起到分時電價管理、容量費用管理和提高供電可靠性的作用。

2.1 大型電力儲能系統(tǒng)

大型電力儲能系統(tǒng)是對電網(wǎng)可靠運行的支撐，在調(diào)整負(fù)載曲線、削峰填谷、提高配電網(wǎng)設(shè)備與線路的利用效率、參于電網(wǎng)調(diào)頻、改善大電網(wǎng)的供電水平等方面具有重要作用。在一些應(yīng)用領(lǐng)域，如重點設(shè)施短時間內(nèi)保障供電，季節(jié)性區(qū)域內(nèi)負(fù)荷曲線調(diào)整等方面，需要采用移動式電力儲能系統(tǒng)。大規(guī)模移動儲能系統(tǒng)采用一體式集裝箱設(shè)計方案，集成可靠的智能動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，集裝箱環(huán)境支持系統(tǒng)及儲能電站監(jiān)控管理系統(tǒng)，具備與電網(wǎng)即插即用的工作模式，可以方便應(yīng)用于電網(wǎng)的支撐及區(qū)域性臨時供電支撐。

2.2 中型電力儲能系統(tǒng)

中型電力儲能系統(tǒng)如移動充電設(shè)備，也就是電動車、樓宇、大型會議、充電站（樁）等臨時需要充電的用電設(shè)備“充電寶”，可以有效應(yīng)對臨時用電、老舊小區(qū)電網(wǎng)改造難導(dǎo)致的電力增容和應(yīng)急負(fù)荷等難題，也解決了小區(qū)停車位不固定、充電不方便的問題。例如北京的“移動充電寶”，2018年2月，北京的新能源車主就可以在“易充網(wǎng)”上看到電子版的充電樁地圖，地圖囊括所有快速充電樁和慢速充電樁的地理位置信息和相應(yīng)的數(shù)量信息，隨時隨地查詢到充電樁信息。

2.3 小型移動儲能系統(tǒng)

家用儲能系統(tǒng)主要指安裝在居民住宅或者企業(yè)園區(qū)的的小型儲能系統(tǒng)，其運行模式包括獨立運行、與小型風(fēng)機、屋頂光伏等可再生能源發(fā)電設(shè)備配套運行以及家用儲熱設(shè)備等。家用儲能系統(tǒng)的應(yīng)用包括：電費管理、控制用電成本（低充高放）；供電可靠性；分布式可再生能源接入；電動汽車儲能電池應(yīng)用等。

3 移動儲能系統(tǒng)的作用

（1）解決“發(fā)電與用電的時差矛盾”和“間歇式可再生能源發(fā)電直接并網(wǎng)沖擊電網(wǎng)”，平滑出力及調(diào)節(jié)電能品質(zhì)。

（2）將“谷電”存儲在儲能電池中，在高峰期釋放出來應(yīng)用于生產(chǎn)、運營，不僅可以減輕電網(wǎng)負(fù)荷負(fù)擔(dān)，還可以降低運營成本。

（3）將儲能系統(tǒng)應(yīng)用于、醫(yī)院、數(shù)據(jù)、精密制造、軍事指揮等重要部門的備用電站，可在非常時期保證穩(wěn)定、及時的應(yīng)急電力供應(yīng)。

（4）儲能系統(tǒng)還可以為實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置（燃料、太陽能和風(fēng)能）、資源整合、電網(wǎng)穩(wěn)定性（頻率和電壓）以及負(fù)載管理服務(wù)提供支持。

4 移動儲能系統(tǒng)的組成

采用一體式集裝箱設(shè)計方案，集成可靠的智能動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，集裝箱環(huán)境支持系統(tǒng)及儲能電站監(jiān)控管理系統(tǒng)，具備與電網(wǎng)即插即用的工作模式，可以方便應(yīng)用于電網(wǎng)的支撐及區(qū)域性臨時供電支撐。將電池PACK、變流器（PCS）、配電裝置等集成在一起，提供多種電氣接口（交流輸出/直流輸出/快充。同時配備電池狀態(tài)檢測、PCS狀態(tài)監(jiān)控、火災(zāi)預(yù)警與自動滅火裝置等安全措施，具有“可移動、大容量、大功率、遠(yuǎn)程調(diào)度、低噪音、節(jié)能減排、綠色環(huán)?！钡奶攸c。實現(xiàn)用戶與一體化終端的人機互動，具備光伏發(fā)電的信息采集與監(jiān)控功能，從而為應(yīng)急救援、后勤保障、移動充電等提供快速、可靠、高質(zhì)量的電能。當(dāng)前，移動儲能在用戶側(cè)的應(yīng)用主要包括以下5個方面：峰谷套利、需量電費管理、動態(tài)增容、需求響應(yīng)以及提高新能源自用率。

5 移動儲能系統(tǒng)典型設(shè)計

以1MW/1MWh集裝箱儲能系統(tǒng)為例，系統(tǒng)一般由儲能電池系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、電池管理單元、消防系統(tǒng)、空調(diào)、儲能變流器及隔離變壓器組成，并集成在一個40英尺集裝箱內(nèi)。

其中電池系統(tǒng)主要由電芯串并聯(lián)構(gòu)成：首先十幾組電芯通過串并聯(lián)組成電池箱，然后電池箱通過串聯(lián)組成電池組串并提升系統(tǒng)電壓，將電池組串進行并聯(lián)提升系統(tǒng)

容量，并集成安裝在電池柜內(nèi)。

監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對外通信、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集、分析和處理的功能，保證數(shù)據(jù)監(jiān)控準(zhǔn)確、電壓電流采樣精度高、數(shù)據(jù)同步率及遙控命令執(zhí)行速度快；電池管理單元擁有高精度的單體電壓檢測與電流檢測功能，保證電芯模塊的電壓均衡，避免電池模塊間產(chǎn)生環(huán)流，影響系統(tǒng)運行效率。

為了保證系統(tǒng)的安全，集裝箱內(nèi)配置了消防及空調(diào)系統(tǒng)，其中消防系統(tǒng)通過煙霧傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、應(yīng)急燈等安全設(shè)備感知火警，并自動滅火；空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)外部環(huán)境溫度，通過熱管理策略控制空調(diào)冷熱系統(tǒng)，保證集裝箱內(nèi)溫度處于合適區(qū)間，延長電池使用壽命。

6.安科瑞Acrel-2000ES儲能能量管理系統(tǒng)概述

6.1概述

安科瑞Acrel-2000ES儲能能量管理系統(tǒng)，專門針對工商業(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(jiān)控與管理功能,涵蓋了儲能系統(tǒng)設(shè)備(PCS、BMS、電表、消防、空調(diào)等)的詳細(xì)信息,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視化監(jiān)控、報警管理、統(tǒng)計報表等功能。在應(yīng)用上支持能量調(diào)度,具備計劃曲線、削峰填谷、需量控制、防逆流等控制功能。

6.2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)器將儲能柜或者儲能集裝箱內(nèi)部的設(shè)備接入系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下：

6.3接入設(shè)備

Acrel-2000ES，具備多種接口，多種協(xié)議對接的能力，支持多種設(shè)備接入。

6.4系統(tǒng)功能

6.4.1實時監(jiān)測

系統(tǒng)人機界面友好，能夠顯示儲能柜的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測 PCS、BMS 以及環(huán)境參數(shù)信息，如電參量、溫度、濕度等。實時顯示有關(guān)故障、告警、收益等信息。

6.4.2設(shè)備監(jiān)控

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

PCS 監(jiān)控：滿足儲能變流器的參數(shù)與限值設(shè)置；運行模式設(shè)置；實現(xiàn)儲能變流器交直流側(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。

BMS 監(jiān)控：滿足電池管理系統(tǒng)的參數(shù)與限值設(shè)置；實現(xiàn)儲能電池的電芯、電池簇的溫度、

電壓、電流的監(jiān)測；實現(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，可根據(jù)設(shè)置的閾值進行空調(diào)溫度的聯(lián)動調(diào)節(jié)，并實時監(jiān)測空調(diào)的運行狀態(tài)及溫濕度數(shù)據(jù)，以曲線形式進行展示。

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

6.4.3 曲線報表

系統(tǒng)能夠?qū)?PCS 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。

6.4.4策略配置

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

6.4.5實時報警

儲能能量管理系統(tǒng)具有實時告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)δ艹浞烹娫较?、溫度越限、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。

6.4.6事件查詢統(tǒng)計

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

6.4.7遙控操作

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

6.4.8用戶權(quán)限管理

儲能能量管理系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，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）?？梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

6.4.9安科瑞配套產(chǎn)品

7 結(jié)語

移動式儲能系統(tǒng)以其較為突出的靈活便捷性已廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)輸發(fā)配送等領(lǐng)域。與傳統(tǒng)固定式儲能電站相比，集裝箱儲能系統(tǒng)的模塊化設(shè)計采用了化的集裝箱尺寸，允許遠(yuǎn)洋和公路運輸，可以通過高架起重機進行吊裝，可移動性強，不受地域限制。另外集裝箱儲能系統(tǒng)可進行工廠化生產(chǎn)，直接在車間進行組裝調(diào)試，大大節(jié)約了工程的施工和運維成本，并實現(xiàn)事故隔離。相信隨著電池本體技術(shù)的不斷突破，移動式儲能系統(tǒng)的能量密度將

進一步提升，成本也會大幅度下降，移動式儲能系統(tǒng)的實際價值將不斷體現(xiàn)，應(yīng)用范圍也會不斷擴張，未來必定會成為推進能源生產(chǎn)和消費革命的重要載體，是能源互聯(lián)網(wǎng)中極具發(fā)展前景的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)。

安科瑞作為用戶側(cè)系統(tǒng)方案提供商，具有多年的系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗，因此針對工商業(yè)儲能裝置研制了Acrel-2000ES儲能能量管理系統(tǒng)。它具有完善的儲能監(jiān)控與管理功能,涵蓋了儲能系統(tǒng)內(nèi)部所有設(shè)備(包括PCS、BMS、電表、消防、溫控、視頻等)的詳細(xì)信息,實現(xiàn)了設(shè)備監(jiān)控制、充放電優(yōu)化調(diào)度、異常告警、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、視頻監(jiān)控、歷史曲線、事件查詢、報表統(tǒng)計、權(quán)限管理等。其中充放電優(yōu)化調(diào)度包含計劃曲線、削峰填谷、需量控制、動態(tài)擴容、防逆流等控制策略。通過策略配置界面，用戶可以根據(jù)需求進行選擇、配置所需運行策略，操作簡單、方便。

該系統(tǒng)基于13.3寸的工業(yè)觸摸屏電腦，可嵌入式安裝在儲能柜的面板上，其中電腦配置是8G內(nèi)存，512G的固態(tài)硬盤，具有強大的數(shù)據(jù)處理和存儲能力。該設(shè)備具有多接口（2個網(wǎng)口、4個串口、4個USB口和1個高清接口），多協(xié)議接入能力（支持IEC101、IEC103、IEC104、MODBUS RTU/TCP及私有協(xié)議等），可接入不同廠家的PCS、BMS、表計、溫控系統(tǒng)、消防主機等。同時支持?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，滿足儲能站統(tǒng)一運維的需求。

針對儲能柜我們除了提供儲能能量管理系統(tǒng)Acrel-2000ES，我們還可以配套交直流表計、溫度監(jiān)測、通訊管理機、串口服務(wù)器、三遙單元，為用戶提供更加全面的解決方案。

目前我們的系統(tǒng)和產(chǎn)品已在多個儲能集成商、電池廠商進行配套與使用。希望需要該款產(chǎn)品廠家進行咨詢、交流、合作。謝謝。

安科瑞Acrel-2000ES儲能能量管理系統(tǒng)具有完善的儲能監(jiān)控與管理功能，涵蓋了儲能系統(tǒng)設(shè)備(PCS、BMS、電表、消防、空調(diào)等)的詳細(xì)信息,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視化監(jiān)控、報警管理、統(tǒng)計報表等功能。在gaoji應(yīng)用上支持能量調(diào)度，具備計劃曲線、削峰填谷、需量控制、備用電源等控制功能。系統(tǒng)對電池組性能進行實時監(jiān)測及歷史數(shù)據(jù)分析、根據(jù)分析結(jié)果采用智能化的分配策略對電池組進行充放電控制，優(yōu)化了電池性能，提高電池壽命。系統(tǒng)支持 Linux 或 Windows 操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫采用 SQL Server。本系統(tǒng)既可以用于儲能一體柜，也可以用于儲能集裝箱，是專門用于儲能設(shè)備管理的一套軟件系統(tǒng)平臺。

審核編輯 黃宇