浅析新能源态势下储能柜构造的创新
2024-09-29
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安科瑞 刘迈
引言
随着新能源技术的飞速发展，储能柜作为新能源系统的重要组成部分，正日益受到广泛关注。本文将从新能源态势下储能柜构造的应用出发，探讨其在新能源领域的创新与发展。
一、新能源态势下储能柜的构造及原理
储能柜主要由电池组、能量管理系统（EMS）、电池管理系统（BMS）、充电设备、逆变器等部分组成。其中，电池组是储能柜的核心部分，负责储存和释放能量；EMS负责能量调度和优化；BMS负责电池的监控和保护；充电设备负责将外部电源的电能转换为电池储存的化学能；逆变器负责将电池储存的直流电转换为交流电。
储能柜的工作原理是：在充电过程中，外部电源提供的电能通过充电设备转换为电池储存的化学能；在放电过程中，电池释放的化学能通过逆变器转换为交流电，供给负载使用。
二、新能源态势下储能柜的应用
1. 风能和太阳能发电配套储能
随着新能源发电技术的不断成熟，风力发电和太阳能发电已成为我国新能源的重要组成部分。然而，风能和太阳能具有不稳定性和间歇性，无法满足电力系统的稳定供电需求。储能柜的应用可以有效解决这一问题，将不稳定的新能源发电输出调整为稳定的电能输出，提高新能源发电的利用效率。
2. 电网调峰和需求响应
储能柜在电网调峰和需求响应方面具有重要作用。在电网负荷高峰时段，储能柜可以释放储存的电能，减轻电网负荷压力；在电网负荷低谷时段，储能柜可以吸收多余的电能，实现电网负荷的削峰填谷。此外，储能柜还可以参与需求响应，根据电力市场价格调整储能柜的充放电策略，降低电力成本。
3. 微电网和分布式能源系统
储能柜在微电网和分布式能源系统中发挥着关键作用。通过储能柜的削峰填谷、负荷平衡等功能，可以提高微电网和分布式能源系统的稳定性和经济性。同时，储能柜还可以实现新能源发电与负荷的实时匹配，提高新能源的利用效率。
4. 电动汽车充电设施
随着电动汽车的普及，电动汽车充电设施的建设成为迫切需求。储能柜在电动汽车充电设施中的应用，可以有效缓解充电桩对电网的冲击，提高充电桩的利用效率。此外，储能柜还可以为电动汽车提供备用电源，保障电动汽车的出行需求。
三、新能源态势下储能柜的创新与发展
1. 电池技术的创新
电池是储能柜的核心部分，电池技术的创新是提高储能柜性能的关键。目前，锂电池、钠电池等新型电池技术正逐渐替代传统的铅酸电池，具有更高的能量密度、更长的使用寿命和更低的成本。未来，电池技术的创新将继续推动储能柜的发展。
2. 能量管理系统的创新
能量管理系统（EMS）是储能柜的重要组成部分，负责能量调度和优化。随着大数据、人工智能等技术的发展，EMS将实现更高效的能量管理，提高储能柜的利用效率。
3. 储能柜与新能源发电的深度融合
储能柜与新能源发电的深度融合是新能源发展的趋势。通过技术创新，实现储能柜与新能源发电的实时匹配，提高新能源的利用效率，推动新能源产业的可持续发展。
四、Acrel-2000ES储能柜能量管理系统
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。
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：
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。 |
五、结束语
新能源态势下储能柜的应用与创新具有重要意义。随着新能源技术的不断发展，储能柜将在新能源领域发挥更大的作用，为我国新能源产业的发展贡献力量。
