發(fā)布時間: 2024-04-19 點(diǎn)擊次數(shù): 1031次
一、工商儲能概述
工商業(yè)儲能相對容量較小,系統(tǒng)功能也相對簡單。它對系統(tǒng)控制的要求低于儲能電站,應(yīng)用靈活,適應(yīng)工商業(yè)的各自應(yīng)用模式。在EMS方面,工商業(yè)儲能只需要設(shè)定充放電時間即可完成能量管理,功能性需求也低于儲能電站,大都不需要接受電網(wǎng)調(diào)度,所以EMS系統(tǒng)功能較為基礎(chǔ),只需做好本地能量管理。支持儲能系統(tǒng)電池均衡管理,保障操作安全;支持毫秒級快速響應(yīng),實(shí)現(xiàn)儲能子系統(tǒng)設(shè)備集成管理和集中調(diào)控。
儲能電站則需要接受電網(wǎng)調(diào)度,所以對EMS系統(tǒng)要求更高。除了基本的能量管理功能外,還需要具備為微電網(wǎng)系統(tǒng)提供電網(wǎng)調(diào)度接口及能量管理的功能;支持多種通信規(guī)約,具備標(biāo)準(zhǔn)電力調(diào)度接口;能夠?qū)δ芰堪嵋?、微電網(wǎng)、電力調(diào)頻等應(yīng)用場合的能量進(jìn)行管理和監(jiān)控;支持源、網(wǎng)、荷、儲等多能互補(bǔ)系統(tǒng)監(jiān)控。
工商業(yè)儲能行業(yè)的發(fā)展趨勢已經(jīng)明朗,眾多企業(yè)紛紛采用“智能化+模塊化"的設(shè)計(jì)理念。智能化,即基于數(shù)據(jù)采集、安全控制等功能的BMS和EMS,結(jié)合創(chuàng)新算法等一系列技術(shù)與傳統(tǒng)電力電網(wǎng)、能源系統(tǒng)控制保護(hù),形成智能管控方式。模塊化,則是以能量模塊為單位,進(jìn)行軟硬件獨(dú)立設(shè)計(jì),可根據(jù)不同應(yīng)用場景自由搭配和靈活部署。高安全性,則需要通過EMS,配置本地高安全存儲,故障預(yù)警,以及熱管控措施,通過云平臺+AI算法,實(shí)現(xiàn)高安全健康評估,達(dá)到高安全性指標(biāo),滿足建筑物,園區(qū)高安全性要求。
工商業(yè)儲能市場的最大特點(diǎn)就是用戶需求的多樣化,這要求我們在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中注重多樣化的適配性。同時,精細(xì)化管控已成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。與大型儲能系統(tǒng)相比,工商業(yè)儲能對精細(xì)化管控的策略和算法要求更高。在電力開放和多樣化應(yīng)用場景的需求下,軟件和系統(tǒng)管控能力已成為工商業(yè)儲能企業(yè)的核心競爭力。
二、工商業(yè)儲能EMS
EMS全稱是Energy Management System,能源管理系統(tǒng)。一方面直接負(fù)責(zé)儲能系統(tǒng)的控制策略,而控制策略則影響系統(tǒng)內(nèi)電池的衰減速率和循環(huán)壽命,從而決定儲能的經(jīng)濟(jì)性;另一方面還監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行中的故障異常,起到及時快速保護(hù)設(shè)備、保障安全性的重要作用。高安全工商業(yè)儲能EMS就是兼顧能量調(diào)度和儲能安全的一套儲能解決方案。
1)EMS系統(tǒng)架構(gòu)
EMS的架構(gòu)主要包括以下四個層級:
設(shè)備層:
設(shè)備層主要儲能電池柜、儲能電池管理系統(tǒng)BMS、儲能變流器PCS,輔控系統(tǒng)(空調(diào)、消防、溫濕度計(jì)量)、智能電表等;
通訊層:
EMS與設(shè)備層進(jìn)行通信主要以RJ45和RS485總線方式連接:主要的通信協(xié)議包含:modbus、IEC104、IEC61850等;
邊緣層:
本地?cái)?shù)據(jù)安全存儲,能源調(diào)度策略,儲能安全預(yù)警,電池?zé)崾Э毓芾?,溫度管理等?/section>
應(yīng)用層:
主要包括中間件、數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器,其中數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲,記錄實(shí)時數(shù)據(jù)和重要?dú)v史數(shù)據(jù),并提供歷史信息查詢,表現(xiàn)形式包括APP、Web等,為管理人員提供可視化的監(jiān)控與操作界面。
2)EMS的主體功能
工商業(yè)儲能站點(diǎn)容量小、數(shù)量多、分散廣、運(yùn)維成本要求高,無法支持本地有人值守,勢必要求遠(yuǎn)程運(yùn)維監(jiān)控。而傳統(tǒng)EMS被設(shè)計(jì)為單機(jī)版、本地化。
系統(tǒng)概況:
該功能主要顯示系統(tǒng)的主要核心參數(shù),主要包括五個模塊分別是儲能EMS的整體信息(系統(tǒng)安全運(yùn)行天數(shù)、總充電量、總放電量、電池總SOC)、系統(tǒng)基本情況、功率曲線(PCS 功率以及負(fù)載功率)、重要數(shù)據(jù)實(shí)時顯示區(qū),如下圖所示:
設(shè)備監(jiān)控:
該部分包含系統(tǒng)監(jiān)控圖、系統(tǒng) PCS 信息(包含運(yùn)行信息、狀態(tài)信息以及告警信息三部分)、系統(tǒng) BMS 信息(包含運(yùn)行信息、狀態(tài)信息以及告警信息三部分)
參數(shù)設(shè)置:
該功能主要包含的遙控功能包括:
2)優(yōu)先方式:包含電網(wǎng)優(yōu)先和微網(wǎng)優(yōu)先;4)無功調(diào)節(jié)方式:包含無功調(diào)節(jié)關(guān)閉、無功功率調(diào)節(jié)方式和功率因數(shù)調(diào)節(jié)方式三種;5)本地遠(yuǎn)程:包含遠(yuǎn)程本地、遠(yuǎn)程和本地三種;8)并離網(wǎng)模式:包含并網(wǎng)模式、離網(wǎng)模式和并離網(wǎng)切換模式三種;
故障告警:
匯總各類設(shè)備的故障告警,按時間,狀態(tài),等級等進(jìn)行查詢;
統(tǒng)計(jì)分析:
該部分實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)報(bào)表查詢功能。顯示區(qū)域主要包含四個部分分別為已選擇數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)類型、時間選擇以及報(bào)表數(shù)據(jù)顯示區(qū)域。1)數(shù)據(jù)類型:分為歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時數(shù)據(jù)查詢兩種方式;2)時間選擇:起始、結(jié)束時間精確到秒,時間跨度以小時(h)為單位;3)數(shù)據(jù)選擇:以報(bào)表形式顯示,至少可以包含 10 個參數(shù)的數(shù)據(jù);4)報(bào)表編輯:報(bào)表的生成、導(dǎo)出(保存文件名包含時間、對象)。
能量管理:
儲能策略是能源管理系統(tǒng)的核心功能,通過有計(jì)劃充放電、負(fù)荷跟蹤、平滑輸出、防逆流,實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)削峰填谷,達(dá)到高校的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理。1)可增加、刪除、更改儲能側(cè)、負(fù)荷側(cè)的數(shù)據(jù)模型參數(shù);2)可對PCS的安全SOC等參數(shù)進(jìn)行修改;3)可實(shí)現(xiàn)策略的啟用、停止操作;5)可根據(jù)用戶提供的運(yùn)行要求制定策略流程,并實(shí)現(xiàn)流程的邏輯轉(zhuǎn)化。
系統(tǒng)管理:
包括電站基本信息,設(shè)備管理,電價(jià)時段管理,操作日志,賬號管理,語言切換等功能。
三、基于邊緣計(jì)算和云平臺的高安全管理系統(tǒng)
1)舜通儲能云平臺
2)云平臺監(jiān)控
3)智能預(yù)警
通過多參數(shù)的智能檢測分析,提供工商業(yè)儲能超長期、長期、短期、超短期,機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能預(yù)警算法運(yùn)行接口,能直接運(yùn)行機(jī)器學(xué)習(xí)等算法模型。
(1)氣體檢測
鋰電池在充放電過程中,由于內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜性,可能會產(chǎn)生氫氣、一氧化碳、二氧化碳等氣體。當(dāng)這些氣體的濃度超過一定閾值時,可能會引發(fā)火災(zāi)、爆炸等安全事故。氣體傳感器是預(yù)防鋰電池氣體泄漏的關(guān)鍵設(shè)備。通過監(jiān)測氫氣、一氧化碳等有害氣體的濃度變化,可以及時發(fā)現(xiàn)潛在的泄漏風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)氣體濃度超過安全閾值時,系統(tǒng)應(yīng)立即發(fā)出預(yù)警,并啟動相應(yīng)的應(yīng)急措施,如開啟排風(fēng)系統(tǒng)或自動關(guān)閉電源,以確保人員和設(shè)備的安全。
(2)溫度檢測
溫度是評估鋰電池安全狀態(tài)的重要參數(shù)之一。通過布置在電池模塊內(nèi)部的溫度傳感器,可以實(shí)時監(jiān)測電池的溫度變化。當(dāng)溫度超過預(yù)設(shè)的安全閾值時,系統(tǒng)應(yīng)立即發(fā)出預(yù)警,并采取相應(yīng)的降溫措施,如啟動散熱風(fēng)扇或自動關(guān)閉部分電池模塊,以防止熱失控的發(fā)生。
(3)壓力檢測
壓力傳感器用于監(jiān)測電池內(nèi)部和外部環(huán)境的壓力變化。一旦檢測到異常的壓力波動,可能意味著電池內(nèi)部存在短路、氣體泄漏等問題。此時,系統(tǒng)應(yīng)立即啟動預(yù)警機(jī)制,并采取緊急措施,如釋放壓力或關(guān)閉電源,以防止事故擴(kuò)大。
(4)傳感器整合與云平臺協(xié)同
為了確保多參數(shù)檢測與預(yù)警解決方案的有效性,需要將溫度、壓力、氣體等傳感器進(jìn)行整合,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和分析。通過EMU裝置上傳到舜通云平臺,實(shí)時監(jiān)測各個傳感器的數(shù)據(jù)變化,并根據(jù)預(yù)設(shè)的算法和邏輯判斷,自動觸發(fā)相應(yīng)的預(yù)警和應(yīng)急措施。通過儲能云平臺技術(shù),可以適應(yīng)不同規(guī)模和需求的鋰電池儲能系統(tǒng)。通過模塊化設(shè)計(jì)和智能管理,可以方便地添加或移除傳感器,調(diào)整預(yù)警閾值和應(yīng)急措施,以滿足實(shí)際運(yùn)行的需求。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用需求的不斷升級,傳感器檢測與預(yù)警解決方案將在鋰電池儲能系統(tǒng)的安全監(jiān)控中發(fā)揮更加重要的作用。
4)健康評估
構(gòu)建診斷指標(biāo)和智能分析系統(tǒng),通過AI技術(shù)對診斷指標(biāo)進(jìn)行評估,用打分形式實(shí)時反映儲能健康狀態(tài)。
診斷指標(biāo)如下:
序號 | 類型 | 指標(biāo) | EMU+BMS |
1 | 診斷指標(biāo) | PACK熱失控風(fēng)險(xiǎn) | EMU診斷 |
2 | 電芯短路風(fēng)險(xiǎn) | EMU診斷 |
3 | 電壓一致性 | EMU診斷 |
4 | 溫度一致性 | EMU診斷 |
5 | 簇一致性 | EMU診斷 |
6 | SOH衰減 | BMS診斷 |
7 | 簇容量損失 | EMU診斷 |
8 | 自放電率 | EMU診斷 |
9 | SOC誤差 | BMS診斷 |
智能分析如下:
序號 | 類型 | 指標(biāo) | EMU+PCS |
1 | 智能分析 | 能量轉(zhuǎn)換率 | EMU分析 |
2 | 最大可充電量 | EMU分析 |
3 | 最大可放電量 | EMU分析 |
4 | 電芯SOH | EMU分析 |
5 | 電離子總量 | EMU分析 |
6 | 正極總量 | EMU分析 |
7 | 負(fù)極總量 | EMU分析 |
評估步驟:
數(shù)據(jù)采集:收集儲能設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù),包括電池組的充放電循環(huán)數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)可以通過傳感器、監(jiān)控系統(tǒng)或其他數(shù)據(jù)采集設(shè)備獲取。特征提?。簭牟杉降脑紨?shù)據(jù)中,提取與設(shè)備健康狀態(tài)相關(guān)的特征。這些特征可以包括電池組的容量衰減情況、內(nèi)阻變化、溫度變化等。可以使用信號處理、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法或機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行特征提取。預(yù)處理:對提取到的特征進(jìn)行預(yù)處理,包括數(shù)據(jù)清洗、去噪、歸一化等。這一步旨在消除異常數(shù)據(jù)和噪聲,使得后續(xù)的分析更加準(zhǔn)確可靠。健康評估模型構(gòu)建:根據(jù)已經(jīng)提取和預(yù)處理的特征數(shù)據(jù),采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法建立儲能設(shè)備健康評估模型。模型訓(xùn)練和驗(yàn)證:使用歷史數(shù)據(jù)對構(gòu)建好的健康評估模型進(jìn)行訓(xùn)練,并使用驗(yàn)證數(shù)據(jù)進(jìn)行模型的驗(yàn)證和調(diào)優(yōu)。這一步旨在提高模型的準(zhǔn)確性和泛化能力。健康狀態(tài)預(yù)測:根據(jù)訓(xùn)練好的模型,輸入當(dāng)前儲能設(shè)備的特征數(shù)據(jù),預(yù)測其健康狀態(tài)。可以根據(jù)預(yù)測結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)和管理策略制定,例如更換電池組、調(diào)整充放電策略等。健康報(bào)告生成:每月形成智能分析報(bào)告,通過打分提示電站運(yùn)行健康狀態(tài)。
EMS是一套綜合監(jiān)控與能量管理一體化系統(tǒng),可應(yīng)用在電力、大工業(yè)、校園、商業(yè)樓宇、集控中心等多種場景,也可適應(yīng)微電網(wǎng)、儲能電站、新能源電站、充電站等多類型電站的能量管理和調(diào)度。
1、零碳智慧園區(qū)+儲能
傳統(tǒng)工業(yè)園區(qū)中設(shè)備較多,具有用電功率大、長時間高負(fù)荷、設(shè)備能耗大等特點(diǎn)。為達(dá)到減碳目標(biāo),智慧園區(qū)中可再生能源被大量使用,但由于其不穩(wěn)定性,會導(dǎo)致供電不足或過剩的情況,這時就需要儲能系統(tǒng)來調(diào)節(jié)供需電平。在“智慧園區(qū)+儲能"模式下,儲能系統(tǒng)可以收集太陽能、風(fēng)能等多余的電力,然后在主要用電時間供應(yīng)到電網(wǎng)。這樣不僅能夠穩(wěn)定電網(wǎng),儲能系統(tǒng)可以在緊急情況下向電網(wǎng)提供備用電力來保證園區(qū)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。且我國工業(yè)園區(qū)有較高的電價(jià)差,適用于儲能項(xiàng)目的峰谷套利。
2、商業(yè)綜合體+儲能
商業(yè)綜合體節(jié)能儲能充電一體化實(shí)施方案是一種綜合性解決方案,包括節(jié)能、儲能、充電三個方面。通過采用節(jié)能技術(shù)和設(shè)備,減少商業(yè)綜合體的能源消耗;在商業(yè)綜合體安裝分布式新能源電站,通過儲能設(shè)備將電能儲存起來,供商業(yè)體使用,從而減少對傳統(tǒng)能源的依賴。此外,通過儲能設(shè)備,還可以在商業(yè)體的停車場、地下車庫等地方設(shè)置充電樁,為新能源汽車提供充電服務(wù)。
3、數(shù)據(jù)中心+儲能
在“雙碳"戰(zhàn)略實(shí)施下,低碳數(shù)據(jù)中心將是未來的發(fā)展趨勢,“可再生能源+儲備合一+虛擬電廠",是數(shù)據(jù)中心可能實(shí)現(xiàn)碳中和的一種方式之一。通過數(shù)字化、智能化技術(shù),使得分布式能源、儲能、負(fù)荷深度融合,通過建立虛擬電廠上層平臺的聚合作用,使得數(shù)據(jù)中心負(fù)荷、可再生能源電源、儲能成為有機(jī)整體,達(dá)到區(qū)域內(nèi)的自發(fā)自用、自我管理的能源自治域,真正實(shí)現(xiàn)碳中和數(shù)據(jù)中心。在此過程中,儲能系統(tǒng)通過削峰填谷、容量調(diào)配等機(jī)制,提升數(shù)據(jù)中心電力運(yùn)營的經(jīng)濟(jì)性,增強(qiáng)數(shù)據(jù)中心的供電可靠性,在低碳節(jié)能的同時,可有效防止數(shù)據(jù)中心偶然斷電導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失,提高供電系統(tǒng)安全性及穩(wěn)定性。
4、光儲充一體化
隨著新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展,充電需求亦在同步增長,而目前我國的充電樁市場仍有極大空缺。作為綠色經(jīng)濟(jì)的一種新嘗試,“光儲充一體化充電站"具有廣闊的發(fā)展前景。光儲充電站內(nèi)集光伏發(fā)電、大容量儲能電池、智能充電樁等多項(xiàng)技術(shù)為一體,利用電池儲能系統(tǒng)吸收低谷電,并在高峰時期支撐快充負(fù)荷,為電動汽車供給綠色電能,同時以光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充,實(shí)現(xiàn)電力削峰填谷等輔助服務(wù)功能,有效減少快充站的負(fù)荷峰谷差,有效提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。
5、5G基站+儲能
為滿足日益增長的5G基站數(shù)量與用電需求,同時為了減少資源浪費(fèi),電化學(xué)儲能系統(tǒng)憑借柔性、智能、高效的技術(shù)特點(diǎn)使得其成為5G基站備用電源的合適選擇。5G基站配儲利用智能錯峰,閑時充電、忙時放電,很好地解決了因供電問題導(dǎo)致5G基站建設(shè)無法順利推進(jìn)的痛點(diǎn),有助于大力推廣5G基站落地與6G技術(shù)發(fā)展。
6、戶用+儲能
越來越多的家庭開始安裝光伏電站作為用能補(bǔ)充或電費(fèi)收入來源,配置儲能電站成為保障家庭用電安全穩(wěn)定的重要措施。戶用儲能通常包括蓄電池、超級電容器和儲熱水箱等設(shè)備,可以將家庭自產(chǎn)的太陽能、風(fēng)能等清潔能源進(jìn)行有效的儲存。這樣做的好處是可以讓家庭在需要的時候自給自足,同時也可以將多余的電力出售給電網(wǎng),從而獲得一定的經(jīng)濟(jì)收益。戶用儲能可以幫助家庭自給自足,不再依賴于電網(wǎng),從而降低家庭用電成本。除了自給自足,戶用儲能還可以將多余的電力出售給電網(wǎng),從而獲得一定的經(jīng)濟(jì)收益。在電力質(zhì)量差的時候,還能通過儲存電能和提供電力支持等方式,提高電力質(zhì)量。
7、微電網(wǎng)+儲能
近年我國大力發(fā)展海島建設(shè),這些海島生活著少數(shù)居民、守島民兵,也有移動信號發(fā)射基站、海事雷達(dá)站等用電設(shè)備,在惡劣的自然環(huán)境下,常規(guī)的光伏發(fā)電或風(fēng)力發(fā)電無法在這種場景下為海島提供穩(wěn)定可靠的電能。在這種海島上安裝離網(wǎng)型智能海島微電網(wǎng),利用能源管理系統(tǒng)精確協(xié)調(diào)控制發(fā)電、儲能、用電工況,靈活調(diào)配各用戶的連接方式,實(shí)現(xiàn)“源-網(wǎng)-荷-儲"協(xié)調(diào)控制和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。離網(wǎng)型智能海島微電網(wǎng)不僅解決了島上居民的用能難題,為海島及海洋開發(fā)保護(hù)提供了供電保障,也為智能海島微電網(wǎng)建設(shè)提供了技術(shù)范本。
8、礦區(qū)+儲能
如石油勘探、煤礦等地區(qū),無可靠固定、可連續(xù)供電的經(jīng)濟(jì)型電源。配置儲能系統(tǒng)后,當(dāng)電網(wǎng)側(cè)發(fā)生故障或正常檢修需要停止供電時,負(fù)荷側(cè)由電池系統(tǒng)通過儲能變流器將電池系統(tǒng)中的直流轉(zhuǎn)換為交流為用戶側(cè)供電。在正常運(yùn)行的過程中,用戶側(cè)從電網(wǎng)側(cè)取電的時間段同電池組儲能的時間段由系統(tǒng)控制器根據(jù)用電計(jì)費(fèi)的峰、平、谷時段合理分配。海上油田電網(wǎng)為典型的孤島電網(wǎng),電源容量小,負(fù)荷容量大,大負(fù)荷啟動瞬間以及電網(wǎng)故障會造成較大的頻率波動。配置儲能即可有效提升電力系統(tǒng)調(diào)頻性能,保持頻率穩(wěn)定。
9、應(yīng)急儲能電源
高功率應(yīng)急儲能電源是新能源電池行業(yè)的一個細(xì)分領(lǐng)域,可簡單理解為“超大號的充電寶",其中便攜式儲能電源可應(yīng)用于房車旅行、夜間垂釣、戶外露營等戶外場景。此外,在電網(wǎng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下,應(yīng)急儲能電系統(tǒng)可為應(yīng)急救援提供電力保障,可用于搶險(xiǎn)、醫(yī)院備用電源等多種場景。
10、城市軌道交通+儲能
城市軌道交通儲能系統(tǒng)是指,城市軌道交通車輛再生制動產(chǎn)生大量再生電能,引入儲能系統(tǒng)回收再生電能并進(jìn)行循環(huán)利用的過程,是未來建設(shè)節(jié)能型社會的要求與發(fā)展方向。城市地鐵中應(yīng)用最多的是飛輪儲能。飛輪儲能是利用電動機(jī)帶動真空磁懸浮條件下的飛輪轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)來儲能,轉(zhuǎn)速提高時,進(jìn)行充電,轉(zhuǎn)速降低時,就可以放電。高功率密度、長壽命是它的技術(shù)特點(diǎn),不僅可以在5毫秒內(nèi)響應(yīng)大功率充放電,而且充放電壽命更是高達(dá)上千萬次。
五、總結(jié)
儲能EMS系統(tǒng)主要針對儲能項(xiàng)目監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)量大、運(yùn)行方式多樣等特點(diǎn)設(shè)計(jì)開發(fā),基于一體化平臺實(shí)現(xiàn)對儲能一體化采集、一體化存儲、一體化監(jiān)控、一體化控制。具備可靠、易用、經(jīng)濟(jì)的特色;通過在多個工程項(xiàng)目的應(yīng)用,充分驗(yàn)證其高可靠性、高安全性、高穩(wěn)定性等功能特點(diǎn)。