储能柜能量管理系统在企业光伏运维电站中的应用

 摘要

随着新能源技术的快速发展，尤其是光伏发电系统的广泛应用，储能技术在电力系统中的地位日益重要。储能柜作为一种储能设备，其能量管理系统（EMS,）在光伏电站中的应用具有重要的意义。本论文将探讨储能柜能量管理系统在企业光伏运维电站中的应用，分析其如何优化光伏发电系统的性能，提高电站的经济效益和运行效率，同时应对电力需求波动和光照不稳定等挑战。

1. 引言

随着全球能源结构的转型和低碳环保的要求，光伏发电已成为有潜力的可再生能源之一。光伏电站能够有效地利用太阳能资源，但其发电量受天气、季节和时间的影响较大，这也导致光伏电站的发电存在间歇性和波动性。为了解决这一问题，储能技术作为一种有效的解决方案，已经在光伏电站中得到了广泛应用。储能柜是实现电能储存与管理的关键设备，其能量管理系统能够对电池充放电进行智能调度，以确保电站的稳定运行。

2022年已并网的储能项目中,用户侧并网占比为8.36%, 其中工商业储能规模为占比为98.6%。随着各省市的峰 谷价差拉大,部分省市可实现两充两放,工商业储能会更 加具有经济性,加上限电政策的影响,工商业储能将在 2023-2025年逐渐发展成主要的增长点。 工商业储能是用户侧储能最主要的应用场景之一,当前 主要应用场景包括峰谷套利、需(容)量管理、应急备电、 动态增容及需求侧响应。 如何通过工商业储能设备实现上述功能及安全、可、靠 经济运行，显然已成为大多储能集成厂家关注的重点， 而作为储能设备的“大脑”EMS也成为其中关键的一环， 市场需求逐年增加。

2. 储能柜能量管理系统概述

储能柜能量管理系统（EMS）是集成了电池储能技术、智能控制技术与数据通信技术的综合管理平台。其主要功能包括电池充放电管理、功率调度、能量优化、故障诊断与预警、数据监控与分析等。EMS能够实时监控电池的状态和储能系统的运行状况，并根据电网负荷需求、光伏电站发电情况以及电池储能的充放电状态，智能调度电能，达到优化电力资源利用的目的。

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。

2.1能量管理系统组成架构

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。

2.2能量管理系统主要功能

储能柜能量管理系统的主要功能包括以下几个方面：

2.2.1电池充放电控制：根据光伏电站发电量和用电需求的变化，控制储能柜内电池的充电与放电过程，以确保电站电力的稳定供应。

2.2.2功率调度与优化：对储能系统进行动态调度，确保电力负荷的平衡，避免因电网电力过剩或不足而影响电站的运营。

2.2.3故障诊断与预警：实时监控电池和储能系统的运行状态，及时发现潜在的故障并发出预警，降低系统停机时间。

2.2.4 数据分析与决策支持：对光伏发电数据和储能数据进行分析，为电站运维提供决策支持，优化电站运行策略。

2.3系统技术参数

2.4控制策略

2.5设备特点

2.5.1工业触摸屏电脑

配置工控机与监控屏一体机支持13.3人机交互界面，实现设备监控、储能优化调度参数设置、通信管理、实时告警等，实现本地化管理功能。

2.5.2数据采集功能强大

支持储 能变流器电池管理系统 计量表计温控系统消防系统等数据采集功能。

2.5.3接入设备可自由组合可扩展

设备接口丰富，根据用户要求 可灵活配置（可通过通讯管理 机、 串口服务器等做设备扩展 接入） ；

2.5.4数据采集和转发

支持串口、 TCP/IP， 4G (选  配)等通信模式，可与第三方  平台数据交换。

支持IEC101、 IEC104、Modbus RTU、 Modbus      TCP、 CDT等电力通信规约。

2.5.5功能特点

支持远程秒级遥调遥控，紧急启停；

策略运行支持本地模式和远 程模式；

支持削峰填谷、 需量控制、 逆功率保护、 计划跟踪等策略

2.5.6安装便捷

面板式安装，PCS、BMS、计量、温控、消防等，支持基于 RS485、干接点混合组网，方便安装。

 3. 储能柜能量管理系统在光伏电站中的应用

光伏电站的挑战之一是如何有效管理间歇性的电力供应。储能柜能量管理系统能够根据光伏发电的实时数据，调节电池的充放电过程，以实现以下目标：

3.1 优化光伏电站运行效率

通过储能柜的能量管理系统，可以实时调度光伏电站的发电与储能过程。例如，当光伏电站发电量过高时，多余的电能可以储存在电池中，避免因电力过剩导致浪费；而在光照不足或用电需求高峰时，储能系统可以提供电力，确保电站的稳定运行。

3.2 提升电力供应的稳定性

储能柜能够调节电力的储存和释放，减少由于光伏发电不稳定带来的影响。在电力需求高峰时，储能系统可以迅速释放电能，补充电网的不足；而在电力过剩时，储能系统则能将多余电能储存，为未来的需求做准备。

3.3 降低运营成本

储能柜能量管理系统能够提高光伏电站的自用电比例，减少电力外购和电网的依赖，从而降低电站的运行成本。同时，系统的智能调度功能能够避免不必要的电池损耗，延长设备的使用寿命，进一步降低运营成本。

3.4 提高电网互动能力

随着分布式光伏电站的增多，储能柜能量管理系统可以帮助光伏电站与电网进行互动。例如，通过储能系统的调度，电站可以在电网负荷高峰时将储存的电能注入电网，参与电网的平衡调节，提升电站的社会价值。

4.储能柜能量管理系统功能界面

4.1系统进程

4.2数据库管理

4.3数据库管理

4.4通讯管理

4.5通讯管理

4.6图形组态

4.7人机界面

5. 储能柜能量管理系统的优势与挑战

5.1 优势

提升系统稳定性与灵活性：储能柜通过实时控制电池充放电，能够在光伏发电波动时维持电站的稳定运行。

减少运营成本：智能的能量管理可以优化电力使用，降低能源浪费，提高系统经济性。

延长设备寿命：通过科学的充放电策略，减少电池的过度充放，延长设备的使用寿命。

5.2 挑战

技术复杂性：储能柜能量管理系统涉及多个技术领域，包括电池管理、智能控制、数据分析等，需要较高的技术支持和维护能力。

成本问题：储能设备和相关的管理系统初期投资较高，企业需要权衡投资成本与收益之间的关系。

政策与市场环境不确定性：随着政策的不断调整，光伏电站和储能设备的市场需求也会发生变化，可能影响储能技术的投资回报。

6. 结论

储能柜能量管理系统在企业光伏运维电站中的应用，能够有效提升光伏发电的稳定性和经济性。通过智能化的能量管理，储能系统不仅能优化电力调度，减少电力浪费，还能提高电网互动能力，降低运营成本。尽管面临技术复杂性和投资成本等挑战，但随着技术的更新和政策的支持，储能技术的广泛应用将在未来光伏发电领域中发挥重要作用，为能源转型和可持续发展做出贡献。