淺談儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)的功能及應(yīng)用前景

安科瑞 陳聰

摘要：隨著可再生能源的快速發(fā)展，儲(chǔ)能技術(shù)成為解決能源間歇性和波動(dòng)性問題的關(guān)鍵。儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)（SEMS）作為儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心控制單元，對提升儲(chǔ)能系統(tǒng)的性能、優(yōu)化能源利用效率起著至關(guān)重要的作用。本文深入探討了儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)、主要功能、關(guān)鍵技術(shù)以及其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例，并對其未來發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望，旨在為儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)的進(jìn)一步研究與應(yīng)用提供全面的參考。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)；架構(gòu)設(shè)計(jì)；功能實(shí)現(xiàn)；應(yīng)用前景

一、引言

在全球能源轉(zhuǎn)型的大背景下，太陽能、風(fēng)能等可再生能源的裝機(jī)容量不斷攀升。然而，可再生能源的間歇性和波動(dòng)性特點(diǎn)，給電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來了巨大挑戰(zhàn)。儲(chǔ)能系統(tǒng)作為一種能夠存儲(chǔ)電能并在需要時(shí)釋放的設(shè)備，有效地彌補(bǔ)了可再生能源的這一缺陷。而儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)則是儲(chǔ)能系統(tǒng)的“大腦"，負(fù)責(zé)對儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電過程進(jìn)行控制和管理，實(shí)現(xiàn)能源的利用和系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

二、儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

（一）硬件架構(gòu)

1.數(shù)據(jù)采集單元：主要由各類傳感器組成，用于采集儲(chǔ)能系統(tǒng)中電池組的電壓、電流、溫度，以及電網(wǎng)的電壓、頻率、功率等參數(shù)。這些傳感器分布在電池管理系統(tǒng)（BMS）、逆變器、配電柜等設(shè)備中，實(shí)時(shí)獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，為能量管理系統(tǒng)的決策提供依據(jù)。

2.處理單元：通常采用高性能的工業(yè)計(jì)算機(jī)或嵌入式控制器，具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算能力。它接收來自數(shù)據(jù)采集單元的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的算法和策略進(jìn)行分析和處理，生成相應(yīng)的控制指令。

3.通信網(wǎng)絡(luò)：負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)各單元之間的數(shù)據(jù)傳輸，包括有線通信（如以太網(wǎng)、RS485總線等）和無線通信（如Wi-Fi、藍(lán)牙、ZigBee等）?？煽康耐ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)確保了數(shù)據(jù)的快速、準(zhǔn)確傳輸，使能量管理系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)掌握儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并及時(shí)下達(dá)控制指令。

（二）軟件架構(gòu)

1.數(shù)據(jù)處理層：對采集到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括數(shù)據(jù)濾波、異常值檢測與修正等。通過數(shù)據(jù)處理，提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可靠性，為后續(xù)的分析和決策提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

2.能量管理策略層：這是軟件架構(gòu)的核心部分，根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行目標(biāo)（如削峰填谷、可再生能源消納、提高電能質(zhì)量等）制定相應(yīng)的能量管理策略。常見的策略包括基于規(guī)則的控制策略、優(yōu)化算法控制策略（如線性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃等）和智能控制策略（如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制等）。

3.用戶界面層：為用戶提供直觀的操作界面，包括系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、參數(shù)設(shè)置、歷史數(shù)據(jù)查詢與分析等功能。用戶可以通過該界面實(shí)時(shí)了解儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)和控制策略。

三、儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)主要功能

（一）充放電控制

1.充放電功率調(diào)節(jié)：根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)需求和儲(chǔ)能系統(tǒng)的狀態(tài)，控制儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率。在電網(wǎng)負(fù)荷低谷期，以合適的功率對儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行充電，儲(chǔ)存多余的電能；在電網(wǎng)負(fù)荷高峰期，控制儲(chǔ)能系統(tǒng)以設(shè)定的功率放電，為電網(wǎng)補(bǔ)充電能，實(shí)現(xiàn)削峰填谷的功能。

2.充放電模式選擇：支持多種充放電模式，如恒流充電、恒壓充電、恒功率放電等。根據(jù)電池的類型、狀態(tài)和實(shí)際應(yīng)用場景，選擇*優(yōu)的充放電模式，以延長電池的使用壽命，提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的性能。

（二）電池狀態(tài)監(jiān)測與管理

1.電池狀態(tài)估計(jì)：通過對電池的電壓、電流、溫度等參數(shù)的監(jiān)測和分析，實(shí)時(shí)估計(jì)電池的荷電狀態(tài)（SOC）、健康狀態(tài)（SOH）和剩余使用壽命（RUL）。準(zhǔn)確的電池狀態(tài)估計(jì)對于優(yōu)化儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行策略、保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。

2.電池均衡管理：由于電池組中各單體電池在制造工藝、使用環(huán)境等方面存在差異，長時(shí)間使用后會(huì)出現(xiàn)不一致性問題，影響電池組的整體性能和壽命。能量管理系統(tǒng)通過電池均衡管理功能，對電池組中的單體電池進(jìn)行充放電均衡，減小單體電池之間的差異，提高電池組的一致性和可靠性。

（三）能量優(yōu)化調(diào)度

1.可再生能源消納優(yōu)化：在含有可再生能源發(fā)電的系統(tǒng)中，儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)根據(jù)可再生能源的發(fā)電預(yù)測和實(shí)時(shí)功率輸出，合理安排儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電計(jì)劃，*大限度地消納可再生能源，減少棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象的發(fā)生。

2.多能源協(xié)同優(yōu)化：對于包含多種能源形式（如電力、熱力、天然氣等）的綜合能源系統(tǒng)，能量管理系統(tǒng)通過對不同能源之間的耦合關(guān)系進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)多能源的協(xié)同優(yōu)化調(diào)度，提高整個(gè)能源系統(tǒng)的綜合利用效率和經(jīng)濟(jì)效益。

（四）系統(tǒng)安全保護(hù)

1.過充過放保護(hù)：實(shí)時(shí)監(jiān)測電池的電壓和SOC，當(dāng)電池電壓或SOC達(dá)到設(shè)定的上限或下*時(shí)，及時(shí)采取措施停止充電或放電，防止電池過充過放，避免電池?fù)p壞甚至引發(fā)安全事故。

2.過溫保護(hù)：對電池的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)電池溫度過高時(shí)，啟動(dòng)散熱系統(tǒng)或調(diào)整充放電功率，降低電池溫度，確保電池在安全的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。

3.故障診斷與報(bào)警：對儲(chǔ)能系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備和部件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)故障，能夠迅速進(jìn)行診斷和定位，并及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號，通知運(yùn)維人員進(jìn)行處理，保障系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。

四、儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

（一）電池模型與算法

1.電池等效電路模型：建立準(zhǔn)確的電池等效電路模型，能夠更準(zhǔn)確地描述電池的電氣特性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)。通過對模型參數(shù)的辨識和優(yōu)化，提高電池狀態(tài)估計(jì)的準(zhǔn)確性。常見的電池等效電路模型有Rint模型、Thevenin模型、PNGV模型等。

2.智能算法在電池管理中的應(yīng)用：利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等智能算法對電池的SOC、SOH等狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測和估計(jì)。這些算法具有強(qiáng)大的非線性映射能力和自學(xué)習(xí)能力，能夠有效提高電池狀態(tài)估計(jì)的精度和可靠性。

（二）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)

1.高速數(shù)據(jù)采集設(shè)備：采用高速、高精度的數(shù)據(jù)采集卡和傳感器，實(shí)現(xiàn)對儲(chǔ)能系統(tǒng)中各種參數(shù)的快速、準(zhǔn)確采集。確保數(shù)據(jù)采集的頻率和精度滿足能量管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制的需求。

2.大數(shù)據(jù)處理技術(shù)：面對儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，運(yùn)用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析和挖掘。通過對歷史數(shù)據(jù)的分析，提取有價(jià)值的信息，為能量管理策略的優(yōu)化和系統(tǒng)的性能評估提供支持。

（三）通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

1.工業(yè)以太網(wǎng)通信技術(shù)：在儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)部，廣泛采用工業(yè)以太網(wǎng)作為主要的通信方式，實(shí)現(xiàn)各設(shè)備之間的高速、可靠數(shù)據(jù)傳輸。工業(yè)以太網(wǎng)具有通信速率高、實(shí)時(shí)性好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)膰?yán)格要求。

2.無線通信技術(shù)的應(yīng)用：在一些分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)或?qū)`活性要求較高的場景中，無線通信技術(shù)（如4G、5G、LoRa等）發(fā)揮著重要作用。無線通信技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸，降低布線成本，提高系統(tǒng)的部署靈活性。

五、儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例

（一）電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能應(yīng)用

在某地區(qū)電網(wǎng)的一座變電站中，安裝了一套大規(guī)模的儲(chǔ)能系統(tǒng)，并配備了先進(jìn)的儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)的負(fù)荷變化和運(yùn)行狀態(tài)，在負(fù)荷低谷期利用廉價(jià)的電能對儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行充電，在負(fù)荷高峰期將儲(chǔ)存的電能釋放到電網(wǎng)中，有效緩解了電網(wǎng)的供電壓力，降低了峰谷電價(jià)差帶來的成本。同時(shí)，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障或電能質(zhì)量問題時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)，提供緊急功率支持，保障電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（二）可再生能源發(fā)電配套儲(chǔ)能應(yīng)用

在一個(gè)大型風(fēng)電場中，為了解決風(fēng)電的間歇性和波動(dòng)性問題，提高風(fēng)電的并網(wǎng)穩(wěn)定性和消納能力，配套建設(shè)了儲(chǔ)能系統(tǒng)及能量管理系統(tǒng)。能量管理系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)速預(yù)測和風(fēng)機(jī)的實(shí)時(shí)發(fā)電功率，動(dòng)態(tài)調(diào)整儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電策略。當(dāng)風(fēng)速較大、風(fēng)電出力過剩時(shí)，將多余的電能儲(chǔ)存起來；當(dāng)風(fēng)速較低或電網(wǎng)需求較大時(shí)，控制儲(chǔ)能系統(tǒng)放電，補(bǔ)充風(fēng)電出力的不足。通過這種方式，有效提高了風(fēng)電場的發(fā)電效率和可靠性，減少了棄風(fēng)現(xiàn)象的發(fā)生。

（三）用戶側(cè)儲(chǔ)能應(yīng)用

某商業(yè)綜合體為了降低用電成本，提高能源利用效率，在其配電系統(tǒng)中安裝了用戶側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)，并采用了儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過對商業(yè)綜合體的用電負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析，利用峰谷電價(jià)差，在夜間低谷電價(jià)時(shí)段對儲(chǔ)能系統(tǒng)充電，在白天高峰電價(jià)時(shí)段利用儲(chǔ)能系統(tǒng)放電，為商業(yè)綜合體內(nèi)部的設(shè)備供電。同時(shí)，能量管理系統(tǒng)還具備應(yīng)急電源功能，在電網(wǎng)停電時(shí)，能夠迅速切換至儲(chǔ)能供電模式，保障商業(yè)綜合體的正常運(yùn)營。

六、儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)發(fā)展趨勢

（一）智能化與自適應(yīng)控制

隨著人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)的不斷發(fā)展，未來的儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)將更加智能化和自適應(yīng)。系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)時(shí)的運(yùn)行數(shù)據(jù)和環(huán)境變化，自動(dòng)調(diào)整能量管理策略，實(shí)現(xiàn)更加準(zhǔn)確的控制。例如，通過深度學(xué)習(xí)算法對大量的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，預(yù)測電網(wǎng)負(fù)荷和可再生能源發(fā)電的變化趨勢，提前優(yōu)化儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電計(jì)劃。

（二）與分布式能源系統(tǒng)的深度融合

分布式能源系統(tǒng)（如分布式光伏、小型風(fēng)力發(fā)電、微電網(wǎng)等）的快速發(fā)展，對儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)提出了更高的要求。未來的儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)將不僅僅局限于對儲(chǔ)能系統(tǒng)本身的控制，還將與分布式能源系統(tǒng)中的各種能源設(shè)備進(jìn)行深度融合，實(shí)現(xiàn)多能源的協(xié)同優(yōu)化和智能調(diào)控，構(gòu)建更加可靠的分布式能源網(wǎng)絡(luò)。

（三）云平臺(tái)與大數(shù)據(jù)應(yīng)用

借助云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)，儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的云端存儲(chǔ)和分析。通過建立儲(chǔ)能云平臺(tái)，將分散在各地的儲(chǔ)能系統(tǒng)連接起來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中管理和共享。利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對海量的儲(chǔ)能運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析，為儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、性能評估、故障預(yù)測等提供有力支持，同時(shí)也為電力市場的交易決策提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

七、Acrel-2000MG充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

1平臺(tái)概述

Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，是我司根據(jù)新型電力系統(tǒng)下微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)與微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的要求，總結(jié)國內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，專門研制出的企業(yè)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)滿足光伏系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及充電站的接入，*進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，直接監(jiān)視光伏、風(fēng)能、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電站運(yùn)行狀態(tài)及健康狀況，是一個(gè)集監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理為一體的管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上以經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行為目標(biāo)，促進(jìn)可再生能源應(yīng)用，提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)；有效實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負(fù)荷，提高電力設(shè)備運(yùn)行效率、降低供電成本。為企業(yè)微電網(wǎng)能量管理提供安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了全新的解決方案。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應(yīng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，整個(gè)能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個(gè)層：設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層。站級通信網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)及TCP/IP通信協(xié)議，物理媒介可以為光纖、網(wǎng)線、屏蔽雙絞線等。系統(tǒng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

2平臺(tái)適用場合

系統(tǒng)可應(yīng)用于城市、高速公路、工業(yè)園區(qū)、工商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、智能建筑、海島、無電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

3系統(tǒng)架構(gòu)

本平臺(tái)采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即站控層、網(wǎng)絡(luò)層和設(shè)備層，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

圖1典型微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)組網(wǎng)方式

八、充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)解決方案

1實(shí)時(shí)監(jiān)測

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機(jī)界面友好，應(yīng)能夠以系統(tǒng)一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電站等各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各回路斷路器、隔離開關(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。其中，各子系統(tǒng)回路電參量主要有：相電壓、線電壓、三相電流、有功/無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功/無功電度、頻率和正向有功電能累計(jì)值；狀態(tài)參數(shù)主要有：開關(guān)狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電管理，使管理人員實(shí)時(shí)掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲(chǔ)能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲(chǔ)能單元運(yùn)行功率設(shè)置等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)告警，并支持定期的電池維護(hù)。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)界面包括系統(tǒng)主界面，包含微電網(wǎng)光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電站及總體負(fù)荷組成情況，包括收益信息、天氣信息、節(jié)能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據(jù)不同的需求，也可將充電，儲(chǔ)能及光伏系統(tǒng)信息進(jìn)行顯示。

圖1系統(tǒng)主界面

子界面主要包括系統(tǒng)主接線圖、光伏信息、風(fēng)電信息、儲(chǔ)能信息、充電站信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計(jì)列表等。

1.1光伏界面

圖2光伏系統(tǒng)界面

本界面用來展示對光伏系統(tǒng)信息，主要包括逆變器直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測及發(fā)電量統(tǒng)計(jì)、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

1.2儲(chǔ)能界面

圖3儲(chǔ)能系統(tǒng)界面

本界面主要用來展示本系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝機(jī)容量、儲(chǔ)能當(dāng)前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。

圖4儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS參數(shù)設(shè)置界面

本界面主要用來展示對PCS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括開關(guān)機(jī)、運(yùn)行模式、功率設(shè)定以及電壓、電流的限值。

圖5儲(chǔ)能系統(tǒng)BMS參數(shù)設(shè)置界面

本界面用來展示對BMS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主要包括電芯電壓、溫度保護(hù)限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。

圖6儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)等。

圖7儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)、溫度值等。同時(shí)針對交流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖8儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時(shí)針對直流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖9儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面

本界面用來展示對PCS狀態(tài)信息，主要包括通訊狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、STS運(yùn)行狀態(tài)及STS故障告警等。

圖10儲(chǔ)能電池狀態(tài)界面

本界面用來展示對BMS狀態(tài)信息，主要包括儲(chǔ)能電池的運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)信息以及告警信息等，同時(shí)展示當(dāng)前儲(chǔ)能電池的SOC信息。

圖11儲(chǔ)能電池簇運(yùn)行數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對電池簇信息，主要包括儲(chǔ)能各模組的電芯電壓與溫度，并展示當(dāng)前電芯的電壓、溫度值及所對應(yīng)的位置。

1.3風(fēng)電界面

圖12風(fēng)電系統(tǒng)界面

本界面用來展示對風(fēng)電系統(tǒng)信息，主要包括逆變控制一體機(jī)直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、風(fēng)速/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

1.4充電站界面

圖13充電站界面

本界面用來展示對充電站系統(tǒng)信息，主要包括充電站用電總功率、交直流充電站的功率、電量、電量費(fèi)用，變化曲線、各個(gè)充電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。

1.5視頻監(jiān)控界面

圖14微電網(wǎng)視頻監(jiān)控界面

本界面主要展示系統(tǒng)所接入的視頻畫面，且通過不同的配置，實(shí)現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。

1.6發(fā)電預(yù)測

系統(tǒng)應(yīng)可以通過歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實(shí)測數(shù)據(jù)、未來天氣預(yù)測數(shù)據(jù)，對分布式發(fā)電進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預(yù)測，并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預(yù)測可進(jìn)行人工輸入或者自動(dòng)生成發(fā)電計(jì)劃，便于用戶對該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。

圖15光伏預(yù)測界面

1.7策略配置

系統(tǒng)應(yīng)可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲(chǔ)能系統(tǒng)容量、負(fù)荷需求及分時(shí)電價(jià)信息，進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行模式的設(shè)置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計(jì)劃、需量控制、防逆流、有序充電、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容等。

具體策略根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況（如儲(chǔ)能柜數(shù)量、負(fù)載功率、光伏系統(tǒng)能力等）進(jìn)行接口適配和策略調(diào)整，同時(shí)支持定制化需求。

圖16策略配置界面

1.8運(yùn)行報(bào)表

應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備*時(shí)間的運(yùn)行參數(shù)，報(bào)表中顯示電參量信息應(yīng)包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能、尖峰平谷時(shí)段電量等。

圖17運(yùn)行報(bào)表

1.9實(shí)時(shí)報(bào)警

應(yīng)具有實(shí)時(shí)報(bào)警功能，系統(tǒng)能夠?qū)Ω髯酉到y(tǒng)中的逆變器、雙向變流器的啟動(dòng)和關(guān)閉等遙信變位，及設(shè)備內(nèi)部的保護(hù)動(dòng)作或事故跳閘時(shí)應(yīng)能發(fā)出告警，應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示告警事件或跳閘事件，包括保護(hù)事件名稱、保護(hù)動(dòng)作時(shí)刻；并應(yīng)能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關(guān)人員。

圖18實(shí)時(shí)告警

1.10歷史事件查詢

應(yīng)能夠?qū)b信變位，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電芯溫度（鋰離子電池）、壓力（液流電池）、光照、風(fēng)速、氣壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

圖19歷史事件查詢

1.11電能質(zhì)量監(jiān)測

應(yīng)可以對整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測，使管理人員實(shí)時(shí)掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除供電不穩(wěn)定因素。

1）在供電系統(tǒng)主界面上應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測點(diǎn)的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度*和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度*和正序/負(fù)序/零序電流值；

2）諧波分析功能：系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示A/B/C三相電壓總諧波畸變率、A/B/C三相電流總諧波畸變率、奇次諧波電壓總畸變率、奇次諧波電流總畸變率、偶次諧波電壓總畸變率、偶次諧波電流總畸變率；應(yīng)能以柱狀圖展示2-63次諧波電壓含有率、2-63次諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電流含有率；

3）電壓波動(dòng)與閃變：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相電壓波動(dòng)值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長閃變值；應(yīng)能提供A/B/C三相電壓波動(dòng)曲線、短閃變曲線和長閃變曲線；應(yīng)能顯示電壓偏差與頻率偏差；

4）功率與電能計(jì)量：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相有功功率、無功功率和視在功率；應(yīng)能顯示三相總有功功率、總無功功率、總視在功率和總功率因素；應(yīng)能提供有功負(fù)荷曲線，包括日有功負(fù)荷曲線（折線型）和年有功負(fù)荷曲線（折線型）；

5）電壓暫態(tài)監(jiān)測：在電能質(zhì)量暫態(tài)事件如電壓暫升、電壓暫降、短時(shí)中斷發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能產(chǎn)生告警，事件能以彈窗、閃爍、聲音、短信、電話等形式通知相關(guān)人員；系統(tǒng)應(yīng)能查看相應(yīng)暫態(tài)事件發(fā)生前后的波形。

6）電能質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：系統(tǒng)應(yīng)能顯示1min統(tǒng)計(jì)整2h存儲(chǔ)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括均值、*值、*值、95%概率值、方均根值。

7）事件記錄查看功能：事件記錄應(yīng)包含事件名稱、狀態(tài)（動(dòng)作或返回）、波形號、越限值、故障持續(xù)時(shí)間、事件發(fā)生的時(shí)間。

圖20微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面

1.12遙控功能

應(yīng)可以對整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過管理系統(tǒng)的主界面完成遙控操作，并遵循遙控預(yù)置、遙控返校、遙控執(zhí)行的操作順序，可以及時(shí)執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令。

圖21遙控功能

1.13曲線查詢

應(yīng)可在曲線查詢界面，可以直接查看各電參量曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、SOC、SOH、充放電量變化等曲線。

圖22曲線查詢

1.14統(tǒng)計(jì)報(bào)表

具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的發(fā)電、用電、充放電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。對微電網(wǎng)與外部系統(tǒng)間電能量交換進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；對系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能、收益等分析；具備對微電網(wǎng)供電可靠性分析，包括年停電時(shí)間、年停電次數(shù)等分析；具備對并網(wǎng)型微電網(wǎng)的并網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行電能質(zhì)量分析。

圖23統(tǒng)計(jì)報(bào)表

1.15網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

圖24微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣缑?/span>

本界面主要展示微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)?，包括系統(tǒng)的組成內(nèi)容、電網(wǎng)連接方式、斷路器、表計(jì)等信息。

1.16通信管理

可以對整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進(jìn)行管理、控制、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過管理系統(tǒng)的主程序右鍵打開通信管理程序，然后選擇通信控制啟動(dòng)所有端口或某個(gè)端口，快速查看某設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)情況。通信應(yīng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

圖25通信管理

1.17用戶權(quán)限管理

應(yīng)具備設(shè)置用戶權(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（如遙控操作，運(yùn)行參數(shù)修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、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。

圖26用戶權(quán)限

1.18故障錄波

應(yīng)可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前、后過程的各相關(guān)電氣量的變化情況，通過對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護(hù)是否正確動(dòng)作、提高電力系統(tǒng)安全運(yùn)行水平有著重要作用。其中故障錄波共可記錄16條，每條錄波可觸發(fā)6段錄波，每次錄波可記錄故障前8個(gè)周波、故障后4個(gè)周波波形，總錄波時(shí)間共計(jì)46s。每個(gè)采樣點(diǎn)錄波至少包含12個(gè)模擬量、10個(gè)開關(guān)量波形。

圖27故障錄波

1.19事故追憶

可以自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)掃描數(shù)據(jù)，包括開關(guān)位置、保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)、遙測量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

用戶可自定義事故追憶的啟動(dòng)事件，當(dāng)每個(gè)事件發(fā)生時(shí)，存儲(chǔ)事故*10個(gè)掃描周期及事故后10個(gè)掃描周期的有關(guān)點(diǎn)數(shù)據(jù)。啟動(dòng)事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點(diǎn)可由用戶隨意修改。

九、硬件及其配套產(chǎn)品

十、結(jié)束語

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)作為儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心組成部分，在提高能源利用效率、保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行、促進(jìn)可再生能源發(fā)展等方面發(fā)揮著不可替代的作用。通過不斷優(yōu)化系統(tǒng)架構(gòu)、完善功能設(shè)計(jì)、創(chuàng)新關(guān)鍵技術(shù)，儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用取得了顯著成效。然而，隨著能源行業(yè)的快速發(fā)展和技術(shù)的不斷進(jìn)步，儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)仍面臨著諸多挑戰(zhàn)和機(jī)遇。未來，需要進(jìn)一步加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新，推動(dòng)儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)向智能化、集成化、云平臺(tái)化方向發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)全球能源的可持續(xù)發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】

【1】安科瑞高校綜合能效解決方案2022.5版

【2】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊2022.05版