摘要：隨著“碳達峰、碳中和"戰(zhàn)略深入推進，儲能作為新能源消納與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻的核心支撐，已成為能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵抓手。然而，儲能項目在運營中面臨充放電控制精度低、梯次利用效率不足、運維成本高企、收益模式單一、與源網(wǎng)荷協(xié)同不暢等現(xiàn)實痛點，嚴重制約了其商業(yè)價值與可持續(xù)發(fā)展。儲能容量、儲能效率、設(shè)備適配性、建設(shè)成本和經(jīng)濟成本，已成為儲能系統(tǒng)選型過程中的重點考量要素。本文在系統(tǒng)梳理常用儲能系統(tǒng)性能與適用環(huán)境的基礎(chǔ)上，聚焦儲能能量管理系統(tǒng)這一核心技術(shù)環(huán)節(jié)，以安科瑞電氣股份有限公司的儲能能量管理系統(tǒng)為案例，分析其在數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控、智能策略控制、多能協(xié)同調(diào)度等方面的技術(shù)架構(gòu)與應(yīng)用實踐，探討EMS在提升儲能系統(tǒng)安全性、經(jīng)濟性與運行效率中的關(guān)鍵作用，為工商業(yè)儲能及微電網(wǎng)場景下的系統(tǒng)選型與優(yōu)化提供參考。

　　關(guān)鍵詞：儲能能量管理系統(tǒng)；EMS；工商業(yè)儲能；微電網(wǎng)；多能互補

　　引言

　　在各類復(fù)雜多樣的使用場景中，由于實際需求的側(cè)重點各有不同，不同用戶對儲能系統(tǒng)的性能選擇也存在差異。儲能系統(tǒng)的選型需要綜合考量儲能容量、儲能效率、適配的儲能設(shè)備及經(jīng)濟成本等要素。目前，針對儲能技術(shù)的研究領(lǐng)域非常廣泛，并且在諸多方面取得了令人矚目的成果。然而，當(dāng)將儲能技術(shù)應(yīng)用于實際場景并與社會效益相結(jié)合時，涉及的相關(guān)人員往往并非專業(yè)從事儲能系統(tǒng)研究的專家。因此，針對不同使用場景的需求與哪些儲能系統(tǒng)更貼合、能夠?qū)崿F(xiàn)更高的能量使用率，同時又具備經(jīng)濟適用性，這些問題需要一套更為系統(tǒng)、通俗易懂的多方位性能普及方案。

　　當(dāng)前研究雖成果豐碩，但面向非專業(yè)用戶的適配性指導(dǎo)仍然不足。各類儲能系統(tǒng)因技術(shù)原理差異呈現(xiàn)獨特的性能優(yōu)勢與局限性。例如，抽水蓄能具備大容量、長時儲能特性，但受地理條件制約；電化學(xué)儲能響應(yīng)快速，卻存在成本與壽命瓶頸-。當(dāng)單一儲能技術(shù)難以全面滿足多元需求時，可以通過構(gòu)建多能互補儲能系統(tǒng)，將物理儲能、電化學(xué)儲能與氫儲能等技術(shù)有機耦合。然而，無論是單一儲能還是混合儲能，其效能的充分發(fā)揮都離不開一套高效、智能的能量管理系統(tǒng)。

　　儲能能量管理系統(tǒng)（EMS）作為儲能系統(tǒng)的“大腦"，負責(zé)對儲能系統(tǒng)的充放電過程進行控制和管理，實現(xiàn)能源的利用和系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。隨著各省市峰谷價差持續(xù)拉大，部分省市可實現(xiàn)兩充兩放，工商業(yè)儲能經(jīng)濟性日益凸顯，而作為儲能設(shè)備“大腦"的EMS也成為其中關(guān)鍵的一環(huán)，市場需求逐年增加。在此背景下，本文以安科瑞電氣股份有限公司的儲能能量管理系統(tǒng)為研究對象，系統(tǒng)分析其技術(shù)架構(gòu)、核心功能與應(yīng)用實踐，為儲能系統(tǒng)的選型與優(yōu)化提供參考。

　　1、EMS在不同儲能場景中的應(yīng)用

　　（一）工商業(yè)儲能場景

　　工商業(yè)儲能是用戶側(cè)儲能最主要的應(yīng)用場景之一，當(dāng)前主要應(yīng)用場景包括峰谷套利、需（容）量管理、應(yīng)急備電、動態(tài)增容及需求側(cè)響應(yīng)。在這一場景中，EMS的核心價值體現(xiàn)在三個層面：一是執(zhí)行削峰填谷策略，在電價低谷時段充電、高峰時段放電，實現(xiàn)峰谷價差套利；二是通過實時監(jiān)控負荷，實施需量控制，避免需量電費超標(biāo)；三是實現(xiàn)防逆流保護，防止儲能系統(tǒng)反送電對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊。

　　安科瑞Acrel-2000ES在工商業(yè)儲能場景中已形成成熟應(yīng)用。該系統(tǒng)通過直采或通訊管理單元接入儲能柜內(nèi)部各類設(shè)備，支持Modbus、IEC101/104、CDT等多種通信協(xié)議，可根據(jù)設(shè)定的計劃曲線智能控制充放電。在收益管理方面，系統(tǒng)支持生成充放電量、收益分析、設(shè)備運行狀態(tài)等多維度報表，幫助用戶直觀評估儲能投資回報。

　?。ǘ┪㈦娋W(wǎng)與零碳園區(qū)場景

　　在微電網(wǎng)及零碳園區(qū)場景中，儲能系統(tǒng)的角色更加多元，需要與光伏、風(fēng)電、充電樁等多種分布式能源協(xié)同運行。安科瑞EMS3.0作為零碳園區(qū)的“智慧大腦"，實現(xiàn)了“源?網(wǎng)?荷?儲?充"全鏈路集成與智能化管理。系統(tǒng)支持多能互補，包括光伏、風(fēng)電、儲能、充電樁等，并內(nèi)置碳足跡追蹤功能，可依據(jù)ISO14064標(biāo)準生成碳排放報告。

　　從技術(shù)實現(xiàn)來看，Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)能夠?qū)ξ㈦娋W(wǎng)內(nèi)所有負荷基于歷史數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)分析，預(yù)測負荷功率曲線，并根據(jù)光伏與負荷功率預(yù)測結(jié)果，結(jié)合分時電價、電網(wǎng)交互功率、儲能狀態(tài)及約束條件，以降低用電成本為目標(biāo)建立經(jīng)濟調(diào)度模型，采用深度學(xué)習(xí)算法解析微電網(wǎng)運行功率計劃。這種“預(yù)測+優(yōu)化+控制"的技術(shù)路線，使微電網(wǎng)能夠在大電網(wǎng)供電、分布式發(fā)電和儲能放電之間實現(xiàn)動態(tài)平衡。

2、儲能能量管理系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)

　　能量管理系統(tǒng)在硬件架構(gòu)上通常由數(shù)據(jù)采集單元、處理單元和通信網(wǎng)絡(luò)三大部分組成。數(shù)據(jù)采集單元由各類傳感器構(gòu)成，用于采集儲能系統(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)；處理單元采用高性能的工業(yè)計算機或嵌入式控制器，接收實時數(shù)據(jù)并根據(jù)預(yù)設(shè)算法進行分析處理；通信網(wǎng)絡(luò)則負責(zé)各單元之間的數(shù)據(jù)傳輸，包括以太網(wǎng)、RS485等有線通信方式。

　　在軟件架構(gòu)方面，儲能EMS主要包括數(shù)據(jù)處理層、能量管理策略層和用戶界面層。數(shù)據(jù)處理層對采集到的原始數(shù)據(jù)進行濾波與異常檢測，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量；能量管理策略層根據(jù)系統(tǒng)的運行目標(biāo)制定相應(yīng)的控制策略；用戶界面層則為用戶提供直觀的操作界面與系統(tǒng)監(jiān)測功能。

　　安科瑞電氣股份有限公司深耕電力監(jiān)控領(lǐng)域十余年，針對儲能系統(tǒng)“設(shè)備雜、場景散、訴求多"的行業(yè)痛點，構(gòu)建了覆蓋監(jiān)測計量、安全防護、通訊控制、能量管理全環(huán)節(jié)的完整產(chǎn)品生態(tài)。其儲能能量管理系統(tǒng)以“云?管?邊?端"架構(gòu)為核心，通過硬件產(chǎn)品與軟件平臺協(xié)同，實現(xiàn)儲能系統(tǒng)的安全、有效與經(jīng)濟運行。

　　在核心產(chǎn)品層面，安科瑞推出了面向不同應(yīng)用場景的多層次EMS產(chǎn)品矩陣。Acrel-2000ES儲能能量管理系統(tǒng)專門針對工商業(yè)儲能柜、儲能集裝箱研發(fā)，具有儲能監(jiān)控與管理功能，涵蓋了儲能系統(tǒng)設(shè)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(yīng)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。Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)則能夠?qū)ξ㈦娋W(wǎng)的源、網(wǎng)、荷、儲能系統(tǒng)、充電負荷進行實時監(jiān)控、診斷告警、全景分析、有序管理和高級控制，滿足微電網(wǎng)運行安全分析智能化、調(diào)整控制前瞻化、全景分析動態(tài)化的需求。此外，ANet-ESCU儲能控制單元作為適用于儲能一體柜的EMS裝置，可用于磷酸鐵鋰電池、全釩液流電池等儲能本體，快速對接BMS、PCS、電量計量、動力環(huán)境、消防等系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集與存儲，具備監(jiān)視控制、能量協(xié)調(diào)、聯(lián)動保護、經(jīng)濟優(yōu)化增效等功能。

　　3、Acrel-2000ES儲能柜能量管理系統(tǒng)

　　3.1系統(tǒng)概述

　　安科瑞儲能能量管理系統(tǒng)Acrel-2000ES，專門針對工商業(yè)儲能柜、儲能集裝箱研發(fā)的一款儲能EMS，具有儲能監(jiān)控與管理功能,涵蓋了儲能系統(tǒng)設(shè)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*級應(yīng)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。

　　3.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　Acrel-2000ES，可通過直采或者通過通訊管理或串口服務(wù)器將儲能柜或者儲能集裝箱內(nèi)部的設(shè)備接入系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下：

3.3系統(tǒng)功能

　　3.3.1實時監(jiān)測

　　系統(tǒng)人機界面友好，能夠顯示儲能柜的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測PCS、BMS以及環(huán)境參數(shù)信息，如電參量、溫度、濕度等。實時顯示有關(guān)故障、告警、收益等信息。

　　3.3.2設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測PCS、BMS、電表、空調(diào)、消防、除濕機等設(shè)備的運行狀態(tài)及運行模式。

　　PCS監(jiān)控：滿足儲能變流器的參數(shù)與限值設(shè)置；運行模式設(shè)置；實現(xiàn)儲能變流器交直流側(cè)電壓、電流、功率及充放電量參數(shù)的采集與展示；實現(xiàn)PCS通訊狀態(tài)、啟停狀態(tài)、開關(guān)狀態(tài)、異常告警等狀態(tài)監(jiān)測。

　　BMS監(jiān)控：滿足電池管理系統(tǒng)的參數(shù)與限值設(shè)置；實現(xiàn)儲能電池的電芯、電池簇的溫度、電壓、電流的監(jiān)測；實現(xiàn)電池充放電狀態(tài)、電壓、電流及溫度異常狀態(tài)的告警。

　　空調(diào)監(jiān)控：滿足環(huán)境溫度的監(jiān)測，可根據(jù)設(shè)置的閾值進行空調(diào)溫度的聯(lián)動調(diào)節(jié)，并實時監(jiān)測空調(diào)的運行狀態(tài)及溫濕度數(shù)據(jù)，以曲線形式進行展示。

　　UPS監(jiān)控：滿足UPS的運行狀態(tài)及相關(guān)電參量監(jiān)測。

　　3.3.3曲線報表

　　系統(tǒng)能夠?qū)CS充放電功率曲線、SOC變換曲線、及電壓、電流、溫度等歷史曲線的查詢與展示。

3.3.4策略配置

　　滿足儲能系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)的配置、電價參數(shù)與時段的設(shè)置、控制策略的選擇。目前支持的控制策略包含計劃曲線、削峰填谷、需量控制等。

3.3.5實時報警

　　儲能能量管理系統(tǒng)具有實時告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)δ艹浞烹娫较?、溫度越限、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。

3.3.6事件查詢統(tǒng)計

　　儲能能量管理系統(tǒng)能夠?qū)b信變位，溫濕度、電壓越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。

3.3.7遙控操作

　　可以通過每個設(shè)備下面的紅色按鈕對PCS、風(fēng)機、除濕機、空調(diào)控制器、照明等設(shè)備進行相應(yīng)的控制，但是當(dāng)設(shè)備未通信上時，控制按鈕會顯示無效狀態(tài)。

3.3.8用戶權(quán)限管理

　　儲能能量管理系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設(shè)置了用戶權(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（如遙控的操作，數(shù)據(jù)庫修改等）。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)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

4、相關(guān)平臺部署硬件選型清單

　　5、結(jié)語

　　雖然可再生能源在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠在為社會提供大量電能的同時還能緩解環(huán)境污染和資源短缺的問題，不過由于可再生能源的應(yīng)用穩(wěn)定性相對較低，因此要采用虛擬電廠來提高電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性。其中儲能技術(shù)作為虛擬電廠應(yīng)用的重要技術(shù)之一，隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展和變革，新技術(shù)的應(yīng)用以及儲能技術(shù)在發(fā)電產(chǎn)業(yè)當(dāng)中的普及，讓儲能技術(shù)必將進一步發(fā)揮虛擬電廠以及可再生能源發(fā)電的優(yōu)勢，以確保可再生能源發(fā)電能設(shè)備夠更加安全、穩(wěn)定地運行。

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