安科瑞劉鴻鵬

摘要

在企業(yè)光儲充電站建設過程中，光伏發(fā)電隨機性強、充電負荷波動大、并網(wǎng)運行邊界復雜，給系統(tǒng)的安全性、經(jīng)濟性和可控性帶來了新的挑戰(zhàn)。儲能系統(tǒng)作為光儲充電站的核心調(diào)節(jié)單元，其運行效果在很大程度上取決于能量管理系統(tǒng)（EMS）的協(xié)調(diào)與控制能力。本文結(jié)合企業(yè)光儲充電站的典型應用場景，對儲能柜能量管理系統(tǒng)在多設備接入、能量調(diào)度及運行安全保障等方面的應用進行分析，探討其在企業(yè)級光儲充系統(tǒng)中的實際應用價值。

引言

隨著企業(yè)自建光伏、電動汽車充電樁及用戶側(cè)儲能規(guī)模的持續(xù)擴大，光儲充一體化逐漸成為園區(qū)型企業(yè)的重要能源配置模式。然而在實際運行中，僅依靠設備本身的獨立控制，往往難以實現(xiàn)多能源系統(tǒng)的協(xié)同運行，容易出現(xiàn)光伏消納不足、儲能策略失效或充電高峰沖擊配電容量等問題。

在此背景下，引入面向儲能柜的能量管理系統(tǒng)，對光伏、儲能與充電負荷進行統(tǒng)一監(jiān)測與調(diào)度，已成為企業(yè)光儲充電站穩(wěn)定運行的關鍵技術路徑。

行業(yè)背景

2022年已并網(wǎng)的儲能項目中,用戶側(cè)并網(wǎng)占比為8.36%,其中工商業(yè)儲能規(guī)模為占比為98.6%。隨著各省市的峰谷價差拉大,部分省市可實現(xiàn)兩充兩放,工商業(yè)儲能會更加具有經(jīng)濟性,加上限電政策的影響,工商業(yè)儲能將在2023-2025年逐漸發(fā)展成主要的增長點。

工商業(yè)儲能是用戶側(cè)儲能最主要的應用場景之一,當前主要應用場景包括峰谷套利、需(容)量管理、應急備電、動態(tài)增容及需求側(cè)響應。

如何通過工商業(yè)儲能設備實現(xiàn)上述功能及安全、可、靠經(jīng)濟運行，顯然已成為大多儲能集成廠家關注的重點，而作為儲能設備的“大腦”EMS也成為其中關鍵的一環(huán)，市場需求逐年增加。

企業(yè)光儲充電站運行管理的典型挑戰(zhàn)

從工程應用角度看，企業(yè)光儲充電站普遍面臨以下運行難點：
一是光伏出力與充電負荷時序不匹配，白天棄光、夜間高負荷現(xiàn)象并存；
二是充電樁集中運行易引發(fā)需量突增，對企業(yè)變壓器容量形成沖擊；
三是儲能系統(tǒng)涉及PCS、BMS、計量、溫控、消防等多類設備，缺乏統(tǒng)一管理易造成運行風險積累。
這些問題的本質(zhì)，并不在于設備能力不足，而在于系統(tǒng)層面缺乏有效的協(xié)調(diào)與控制。

儲能能量管理系統(tǒng)在光儲充電站中的系統(tǒng)架構(gòu)作用

在企業(yè)光儲充電站中，儲能能量管理系統(tǒng)承擔著“系統(tǒng)大腦”的角色。
通過對儲能柜內(nèi)PCS、BMS、電表、溫控及消防等設備的統(tǒng)一接入，系統(tǒng)可實現(xiàn)運行數(shù)據(jù)的集中采集與狀態(tài)整合，為后續(xù)策略控制提供可靠數(shù)據(jù)基礎。
相比單一設備本地控制，這種集中式管理模式更適合企業(yè)級、多回路、多工況的復雜應用環(huán)境。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，能量管理系統(tǒng)通過多通信接口與多協(xié)議兼容能力，實現(xiàn)儲能系統(tǒng)與光伏并網(wǎng)點、充電負荷側(cè)計量的協(xié)同聯(lián)動，為光儲充一體化運行奠定基礎。

Acrel-2000ES，專門針對設備供應商、儲能集成商、電池商所生產(chǎn)的工商業(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)設備(PCS、BMS、電表、消防、空調(diào)等)的詳細信息,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。在高級應用上支持能量調(diào)度,具備計劃曲線、削峰填谷、需量控制、防逆流等控制功能。

系統(tǒng)架構(gòu)

可通過直采或者通過通訊管理機或串口服務器將儲能柜或者儲能集裝箱內(nèi)部的設備接入系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下：

功能測量

設備特點

系統(tǒng)功能

主控進程

接收通信管理進程送來的數(shù)據(jù)并處理；按要求生成告警信息，提交給人機界面，并保存到數(shù)據(jù)庫；完成計算量的定時計算，2-3秒/次，支持嵌套；將采集的信息量保存到歷史數(shù)據(jù)庫；處理人機界面、圖形組態(tài)的數(shù)據(jù)請求；統(tǒng)計處理。

人機界面

首頁；設備監(jiān)控；BMS；電表；除濕機；消防主機；液冷主機；曲線報表；PCS功率曲線；SOC曲線；統(tǒng)計報表；歷史曲線；控制策略；削峰填谷、需量控制、防逆；流控制等；歷史事件

PCS監(jiān)控

PCS運行模式、啟停、限值等參數(shù)設置；PCS交直流側(cè)電壓、電流、功率等數(shù)據(jù)；PCS運行狀態(tài)、模式、工作方式、接觸器等狀態(tài)；PCS運行中過壓、過頻、溫度過高等故障展示。

BMS監(jiān)控

BMS運行狀態(tài)、通訊狀態(tài)及電壓、電流、溫度、電能信息；BMS電池參數(shù)，展示每個電芯的電壓、溫度及所在位置；故障報警，按照不同等級進行異常告警及故障保護。

儲能側(cè)計量

對儲能的充放電壓、電流、功率、電量進行監(jiān)測

除濕機監(jiān)控

對除濕機運行模式、溫濕度動作參數(shù)進行設置與展示

消防主機監(jiān)控

對消防主機的運行狀態(tài)進行監(jiān)控，并異常告警。

溫控主機監(jiān)測

對溫控主機的運行狀態(tài)、運行參數(shù)及模式進行設置

面向企業(yè)光儲充場景的核心控制策略分析

削峰填谷與光伏消納協(xié)同
在分時電價及峰谷價差逐步拉大的背景下，儲能系統(tǒng)通過能量管理系統(tǒng)執(zhí)行計劃曲線控制策略，可在光伏出力高、負荷低的時段優(yōu)先充電，在充電高峰或電價高峰時段放電，提升光伏就地消納水平并降低企業(yè)用能成本。

需量控制與動態(tài)增容
針對企業(yè)充電站集中啟停帶來的瞬時需量沖擊，能量管理系統(tǒng)通過實時采集總進線需量數(shù)據(jù)，在達到設定閾值前主動調(diào)度儲能參與放電，從而在不擴容變壓器的前提下，實現(xiàn)“虛擬增容”，緩解配電容量約束。

防逆流與并網(wǎng)安全控制
在企業(yè)光儲充系統(tǒng)并網(wǎng)運行中，防逆流是必須關注的關鍵問題。通過對并網(wǎng)點功率的實時監(jiān)測，能量管理系統(tǒng)可在檢測到反向功率趨勢時，及時調(diào)整儲能運行狀態(tài)，避免對公共電網(wǎng)產(chǎn)生不利影響，提升系統(tǒng)并網(wǎng)運行的合規(guī)性與安全性。

運行安全與輔助系統(tǒng)聯(lián)動管理

在企業(yè)級應用場景下，儲能系統(tǒng)的安全運行同樣依賴于完善的環(huán)境與狀態(tài)監(jiān)控。
能量管理系統(tǒng)通過對儲能柜內(nèi)溫濕度、消防、煙感、水浸等輔助系統(tǒng)的統(tǒng)一接入，實現(xiàn)異常狀態(tài)的集中告警與聯(lián)動控制。當環(huán)境或設備運行參數(shù)超限時，系統(tǒng)可觸發(fā)相應保護邏輯，降低因局部故障引發(fā)系統(tǒng)級風險的概率。

結(jié)論

綜上所述，在企業(yè)光儲充電站中，引入儲能柜能量管理系統(tǒng)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)多設備、多系統(tǒng)的集中監(jiān)測與統(tǒng)一調(diào)度，還為削峰填谷、需量管理及防逆流等關鍵應用提供了可靠的技術支撐。從工程實踐角度看，該系統(tǒng)有效提升了企業(yè)光儲充電站的運行安全性、經(jīng)濟性與可控性，為企業(yè)推進能源系統(tǒng)智能化管理提供了現(xiàn)實可行的解決方案。

審核編輯 黃宇