儲(chǔ)能系統(tǒng)的“神經(jīng)中樞”
2023年2月23日 13:43瀏覽：2711 收藏：1
EMS是儲(chǔ)能的能源管理系統(tǒng)，它一般是指針對(duì)鋰電池儲(chǔ)能電站推出的調(diào)控一體化能量管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控、診斷預(yù)警、全景分析、高級(jí)控制功能，滿足運(yùn)行監(jiān)視全面化、安全分析智能化、全景分析動(dòng)態(tài)化的需求，保證儲(chǔ)能電站安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。
EMS（Energy Management System，能量管理系統(tǒng)），是儲(chǔ)能系統(tǒng)的決策中樞，充當(dāng) “整個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)”的角色。能量管理系統(tǒng)包括電網(wǎng)級(jí)能量管理系統(tǒng)和微網(wǎng)級(jí)能量管理系統(tǒng)，儲(chǔ)能系統(tǒng)中提到的EMS一般指微電網(wǎng)級(jí)。
BMS是Battery Management System的縮寫，意思為電池管理系統(tǒng)。BMS作為電池管理的決策系統(tǒng)，我把它比喻為儲(chǔ)能系統(tǒng)的大腦，EMS一般作為儲(chǔ)能系統(tǒng)與更上一層（如電網(wǎng)）信息系統(tǒng)交互的樞紐。EMS能源管理系統(tǒng)適用于儲(chǔ)能站、微電網(wǎng)、新能源儲(chǔ)能一體化等類型項(xiàng)目的系統(tǒng)監(jiān)控、功率控制及能量管理的監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能電站BMS和PCS的集中監(jiān)控，統(tǒng)一操作、維護(hù)、檢修和管理，實(shí)現(xiàn)故障的快速切除、在負(fù)荷高峰時(shí)緩解電網(wǎng)壓力、降低電網(wǎng)運(yùn)行成本、提高經(jīng)濟(jì)效益。
儲(chǔ)能系統(tǒng)通過BMS參與對(duì)儲(chǔ)能電池的決策與管理，BMS擔(dān)任儲(chǔ)能系統(tǒng)中的感知角色，主要功能是監(jiān)控電池儲(chǔ)能單元內(nèi)各電池運(yùn)行狀態(tài)，保障儲(chǔ)能單元安全運(yùn)行。儲(chǔ)能系統(tǒng)通過EMS參與電網(wǎng) 調(diào)度、虛擬電廠調(diào)度、“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”互動(dòng)等。一個(gè)管儲(chǔ)能系統(tǒng)的“內(nèi)政”，一個(gè)管儲(chǔ)能系統(tǒng)的“外交”。
二、EMS的架構(gòu)和BMS的架構(gòu)不同
EMS的架構(gòu)主要包括設(shè)備層、通訊層、信息層和應(yīng)用層。（1）設(shè)備層：需要能量采集變換（PCS、BMS）做支撐；（2）通訊層：主要包括鏈路、協(xié)議、傳輸?shù)龋唬?）信息層：主要包括緩存中間件、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(chǔ)，記錄實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和重要?dú)v史數(shù)據(jù)，并提供歷史信息查詢；（4）應(yīng)用層：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，具體功能涵蓋能量變換決策、能源數(shù)據(jù)傳輸和采集、實(shí)時(shí)監(jiān)測控制、運(yùn)維管理分析、電能/電量可視分析、遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制等。如下圖：
BMS系統(tǒng)大多都是三層架構(gòu)，硬件主要分成從控單元、主控單元和總控單元。
（1）底層：從控BMU，為單體電池管理層。由電池監(jiān)控芯片及其附屬電路構(gòu)成，負(fù)責(zé)采集單體電池的各類信息，計(jì)算分析電池的SOC（電池剩余容量）和SOH（電池健康狀態(tài)），實(shí)現(xiàn)對(duì)單體電池的主動(dòng)均衡，并將單體異常信息上傳給主控；
（2）中間層：主控BCU，為電池組管理層。收集BMU上傳的各種單體電池信息，采集電池組信息。計(jì)算分析電池組的SOC和SOH；
（3）上層：總控，為電池簇管理層。負(fù)責(zé)系統(tǒng)內(nèi)部的整體協(xié)調(diào)以及與EMS、PCS的外部信息交互，根據(jù)外部請(qǐng)求控制整個(gè)BMS系統(tǒng)的運(yùn)行過程。如下圖：
1、系統(tǒng)總控。主要通過一是進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，包括儲(chǔ)能站關(guān)鍵運(yùn)行信息：包括電站額定功率、電站額定容量、電站PCS運(yùn)行臺(tái)數(shù)以及根據(jù)儲(chǔ)能電站上送的運(yùn)行數(shù)據(jù)，分析系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，挖掘或抽取有用的信息，如儲(chǔ)能系統(tǒng) SOC、SOH、儲(chǔ)能充放電效率等；二是地圖顯示儲(chǔ)能站的地理位置；三是展示近期的歷史數(shù)據(jù)：今日和昨日削峰電量、本月、本周、昨日、24小時(shí)的充放電有功功率曲線。
2、監(jiān)視與控制。一是顯示當(dāng)前儲(chǔ)能站的充放電情況，以及相關(guān)關(guān)鍵數(shù)據(jù)情況；二是對(duì)儲(chǔ)能電站下多個(gè)儲(chǔ)能單元的事故匯總，可通過點(diǎn)擊光字牌查看詳細(xì)；三是對(duì)計(jì)劃控制中儲(chǔ)能電站的顯示數(shù)據(jù)，包括充放電實(shí)時(shí)曲線、日中計(jì)劃曲線、日內(nèi)超短期曲線。
3、日前計(jì)劃。一是充放電計(jì)劃維護(hù)：此頁面對(duì)用戶的展示內(nèi)容包括儲(chǔ)能站的充放電計(jì)劃、新能源預(yù)測信息曲線及儲(chǔ)能充放電信息曲線。用戶在“充放電計(jì)劃維護(hù)”一欄可以新增、修改、刪除儲(chǔ)能站的充放電計(jì)劃。可以通過充一放、兩充兩放或一充兩放等模式進(jìn)行削峰填谷、新能源消納、削峰填谷兼顧新能源消納、應(yīng)急保電的控制策略；二是歷史計(jì)劃查詢：通過日期選擇查詢相應(yīng)時(shí)間段的調(diào)度計(jì)劃值或系統(tǒng)自動(dòng)生成的儲(chǔ)能充放電計(jì)劃值。
4、報(bào)警查詢。用戶可通過報(bào)警界面能夠?qū)v史報(bào)警信息進(jìn)行查詢并導(dǎo)出。準(zhǔn)確輕松地進(jìn)行歷史報(bào)警信息的尋找，無需每次通過系統(tǒng)進(jìn)行查找。
BMS擔(dān)任儲(chǔ)能系統(tǒng)中的感知角色，主要功能是監(jiān)控電池儲(chǔ)能單元內(nèi)各電池運(yùn)行狀態(tài)，保障儲(chǔ)能單元安全運(yùn)行。
BMS對(duì)電池的基本參數(shù)進(jìn)行測量，包括電壓、電流、溫度等，防止電池出現(xiàn)過充電和過放電，延長電池的使用壽命。BMS需要計(jì)算分析電池的SOC（電池剩余容量）和SOH（電池健康狀態(tài)），并及時(shí)上報(bào)異常信息。
BMS是儲(chǔ)能系統(tǒng)安全、長壽命、低成本的重要保障。目前BMS功能已經(jīng)由監(jiān)測、通訊、保護(hù)、顯示、存儲(chǔ)等基本功能向電池系統(tǒng)安全診斷和長壽命運(yùn)維、系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)診斷等高級(jí)功能發(fā)展。特別是BMS設(shè)備是構(gòu)建云邊結(jié)合的儲(chǔ)能系統(tǒng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)與深度挖掘分析功能的重要組成部分。
1、邊。以BMS為基礎(chǔ)發(fā)展云邊協(xié)同，充分發(fā)揮BMS的數(shù)據(jù)匯聚能力，在站級(jí)設(shè)備端實(shí)現(xiàn)電池系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、分析、狀態(tài)診斷和評(píng)估，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的清洗和預(yù)加工。
2、云。云端基于更多站端的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多維度時(shí)空數(shù)據(jù)挖掘、提煉、精加工，實(shí)現(xiàn)更詳細(xì)、更全面的電池運(yùn)行狀態(tài)、安全狀態(tài)、儲(chǔ)能系統(tǒng)可靠性的評(píng)估，動(dòng)態(tài)優(yōu)化BMS運(yùn)行策略及算法模型并下設(shè)至設(shè)備端，達(dá)到最佳安全和經(jīng)濟(jì)性的運(yùn)維模式，實(shí)現(xiàn)智慧運(yùn)維，并為能源匯聚/分配/交易提供數(shù)據(jù)支撐，為儲(chǔ)能系統(tǒng)的價(jià)值實(shí)現(xiàn)提供保障。
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