儲能EMS在柴儲項目上的應用

發布時間： 2022-09-23　　點擊次數： 2089次

1.項目概述

該項目位于濟南市中油濟柴，中油濟柴始建于1920年，是我國最早生產柴油機的廠家之一。不但是集團公司下屬的內燃機研發制造企業，也是中國內燃機行業中進入石油鉆探領域的企業。核心業務是中大功率內燃機的研發制造，延伸業務包括液力傳動裝置、電氣控制裝置、燃氣動力集成裝置等。

本次項目為EMS系統在柴發儲能項目的應用。EMS系統包含監控及能量優化管理主機，裝載綜合監控軟件平臺，可實現與儲能變流器、BMS等進行通訊，監測系統運行數據，并根據需求實行儲能系統的運行策略，實現能源的高效利用。

2.項目建設以及內容

EMS通訊拓撲分為兩層結構，頂層為總集中監控系統，底層設備：儲能變流器、電池管理系統（BMS）、計量電表系統等均接入監控系統。

監控主機完成現場測控系統之間的網絡連接、轉換、數據采集、數據本地處理、協議轉換和命令的交換、本地用戶畫面監視操作、控制策略，實現大容量實時數據的高速匯集傳輸，確保系統能夠快速、準確地得到所有監測及監控信息，并及時反饋網絡檢測的系統異常與故障，確保快速定位與恢復。

EMS與底層設備通信說明

監控的系統	規約	說明
PCS	LAN/Modbus	接收EMS系統命令，進行交直流轉換
BMS	LAN/Modbus	負責管理電池系統單元中的全部主控單元。上報關鍵電池模擬量采集的信息，并在電池系統異常時上報告警。保護電池使用安全
電表	RS485/Modbus	接收、統計電表實時負荷信息
電操	干接點/Modbus	控制斷路器電操
其他		視頻、開關狀態量等

3.EMS的功能及設計

（1）運行情況實時監控

系統能對所有被監控的運行參數和狀態進行實時和定時數據采集，對重要歷史數據進行處理并存入數據庫。包括：

BMS系統的各組電池的總電壓、電流、平均溫度、SOC、SOH、充放電電流限值、單節最值電池電壓、單節最值電池溫度、故障及報警信息、歷史充放電電量、歷史充放電電能等常用信息。

PCS的相關參數，包括：直流側各分支的電壓/電流/功率等、交流側的各相有功功率、無功功率、電壓、電流、功率因數、頻率和溫度、機柜溫度、運行狀態、報警及故障信息等常用信息，以及日充電量、日放電量、累計充電量、累計放電量（需加電表）等。

負荷的各相電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率等信息。

（2）運營數據顯示

系統可根據用戶要求，進行實時數據、歷史數據的查看，并導出報表；

（3）電站能量管理

系統根據當前時段、當前負荷、當前上網電價、儲能電池SOC，自動控制潮流方向，確定微網系統充放電時段。

（4）故障報警

系統提供故障及狀態事件的記錄和導出功能。

（5）報表、實時曲線、能量流動顯示

系統提供實時曲線記錄、分析和查詢功能，自由選擇所需記錄和分析的數據，以曲線展現實時數據、歷史數據及歷史數據統計值，統計數據間隔為1分鐘、15分鐘。

3.1能量管理系統主界面

監控系統數據表

1	數據監控	顯示PCS主要數據，包括： 1.交流側三相電壓、電流、有功無功功率、功率因數，頻率，模塊溫度； 2.電網側總有功功率、負載側總有功功率 3.直流側電壓、電流、功率； 4.交流充電量、放電量，直流充電量、放電量； 5.設備運行狀態，告警、故障狀態； 6.設備運行參數查看；
		顯示BMS主要數據，包括： 1.SOC、總電壓、總電流、剩余容量； 2.設備總告警、總故障狀態；
		顯示計量電表主要數據；
2	系統電氣接線圖	1.顯示儲能系統電氣主接線圖； 2.顯示關鍵數據在電氣主接線圖上； 3.充放電時顯示潮流方向； 4.充放電時顯示PCS工作狀態（充電、或者放電）；
3	運行曲線	按每日24小時記錄運行曲線，曲線支持歷史數據查看，曲線數據包括： 1.直流電壓； 2.交流電流、直流電流； 3.充放電有功功率； 4.電池SOC； 5.儲能集裝箱的箱內溫度和箱外溫度；
4	自動控制	支持全自動運行。運行策略采用削峰填谷（谷時段時充電，峰時段時放電），具體的策略需要設置如下參數： 1.當地峰谷時段（系統維護--信息管理器--電力負荷）； 2.PCS處于遠程控制模式； 3.EMS的自動控制手柄處于“遙控”模式； 4.電池的“充電低閾值”（電池低于此值時系統自動開始充電）； 5.電池的“充電高閾值”（電池高于此值時系統自動停止充電）; 6.電池的“放電高閾值”（電池高于此值時系統自動開始放電）； 7.電池的“放電低閾值”（電池低于此值時系統自動停止放電）； 8.設置充電、放電最大限值；
5	手動控制	1.遙控開關機PCS； 2.遙控開關機空調； 3.遙控開關柜內斷路器電操（4個）；

3.2實時數據顯示

4.運行策略

使用工況：目前濟柴生產的柴發在試機時發出的電全部浪費了，現在計劃使用儲能系統，將棄電全部儲存到儲能里，發出的電是交流400V。儲能系統接入400V交流母線，然后通過生產車間內的2000kVA變壓器送到10KV廠區電網內消納使用。

儲能系統通過一臺雙路切換柜，分別接至內部配電網和發電機組調試臺，兩路輸出通過機械和電氣控制方式實現互鎖，只能一路輸出。

（1）當無發電機組測試任務時，將切換柜切至配電網一側，通過輔助觸點向EMS系統反饋干接點信號，EMS系統控制儲能系統進入并網運行模式，根據設定的運行工況，實現削峰填谷自動運行，賺取電力差價。

（2）當有發電機組測試任務時，在并網運行模式下提前將儲能系統電量放出，以滿足測試需要。測試時，將切換柜切至發電機組調試臺一側，通過輔助觸點向EMS系統反饋干接點信號，EMS系統控制儲能系統進入測試模式。測試模式下，儲能系統相當于一臺功率0~0.5MW可調的負載，用戶通過上位機可以根據發電機組測試要求設置測試工步（充電功率曲線），實現手動/自動測試運行，同時將發電機組測試運行過程中發出的電力存儲起來，避免浪費；測試結束后，儲能系統重新切回至并網運行模式，將存儲的電力釋放出來，實現電費節約。

4.1充放電界面

5.總結

儲能將是影響未來能源格局的關鍵技術，對其接入能量系統的安全穩定高效運行、提高能源綜合利用效率、促進新能源產業發展、推動能源戰略轉型有重要意義。通過優化儲能控制、分布式電源出力和負荷投退等，安全、經濟、高效地實現了不同應用場景（電源側、電網側、用戶側和輔助服務）和不同運行方式下的能量管控。基于QTouch的EMS能量管理系統為這一系列不同應用場景提供解決方案，促進新能源消納，協助電網削峰填谷，提升電網安全高效、低碳經濟運行水平。

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