儲能系統(tǒng)監(jiān)控及集中運(yùn)維管理

1.電化學(xué)儲能系統(tǒng)監(jiān)控及集中運(yùn)維管理

近年來在新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定需求下，電化學(xué)儲能電站快速發(fā)展，但是儲能電站安全運(yùn)維管理尤為重要，電池?zé)崾Э匾l(fā)的事故也時有發(fā)生。儲能電站的運(yùn)維不僅僅是基本的巡檢，值守，保養(yǎng)，更要不斷積累運(yùn)行的數(shù)據(jù)，并對當(dāng)前電池的容量，健康指標(biāo)都進(jìn)行實時跟蹤，進(jìn)而不斷調(diào)整控制策略等等。因此運(yùn)維人員需具備較高的專業(yè)水平和豐富的實操經(jīng)驗，配合儲能運(yùn)維管理系統(tǒng)和健全的安全管理規(guī)程，才能高水平地運(yùn)維，提升電站的盈利。

儲能電站的運(yùn)維管理主要包括電池及電池管理系統(tǒng)(BMS)、儲能變流器(PCS)、能量管理系統(tǒng)(EMS)配套的電氣系統(tǒng)(升壓變壓器、并網(wǎng)開關(guān)柜)、消防系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、站用電系統(tǒng)的監(jiān)測和運(yùn)維。

2.系統(tǒng)構(gòu)成

根據(jù)NB/T 42091《電化學(xué)儲能電站監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》，儲能監(jiān)控系統(tǒng)宜采用星型網(wǎng)絡(luò)，功率小于1MW且容量小于1MWh的電化學(xué)儲能監(jiān)控系統(tǒng)宜采用單網(wǎng)配置，如圖16。

圖16 電化學(xué)儲能系統(tǒng)單網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

功率為1MW及以上且容量為1MWh及以上的電化學(xué)儲能監(jiān)控系統(tǒng)宜采用雙網(wǎng)配冗余置，如圖17。

圖17 電化學(xué)儲能系統(tǒng)雙網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

監(jiān)測設(shè)備包括BMS、PCS、保護(hù)測控設(shè)備、其他設(shè)備(電能計量、絕緣監(jiān)測、消防、空調(diào)、站用直流屏等)。

3.電化學(xué)儲能電站監(jiān)控運(yùn)維管理系統(tǒng)

Acrel-2000MG儲能系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)和AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺能夠?qū)ζ髽I(yè)微電網(wǎng)的源（市電、分布式光伏、微型風(fēng)機(jī)）、網(wǎng)（企業(yè)內(nèi)部配電網(wǎng)）、荷（固定負(fù)荷和可調(diào)負(fù)荷）、儲能系統(tǒng)、新能源汽車充電負(fù)荷進(jìn)行實時監(jiān)測和優(yōu)化控制，保護(hù)微電網(wǎng)儲能系統(tǒng)運(yùn)行安全，實現(xiàn)不同目標(biāo)下源網(wǎng)荷儲資源之間的靈活互動，增加多策略控制下系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。同時促進(jìn)新能源消納、合理削峰填谷，減少電網(wǎng)建設(shè)投資，提升微電網(wǎng)運(yùn)行安全，降低運(yùn)行成本。Acrel-2000MG儲能系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)適合部署在本地，作為實時監(jiān)控、異常告警和策略管理；AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺適用于企業(yè)源網(wǎng)荷儲充運(yùn)維的一體化管理平臺，并提供移動端數(shù)據(jù)服務(wù)和異常告警。

①　數(shù)據(jù)采集和處理

監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)能通過測控單元及功率變換系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)進(jìn)行實時信息的采集和處理。監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置通信接口與電池管理系統(tǒng)連接，接收和處理的信息宜包括但不限于：

a）電池模塊的電壓、溫度、電池能量；

b）電池簇的電流、電壓、功率、電池能量、可充可放電量、累積充放電電量，以及

單體電壓及其電池編號：

c）電池堆可充可放電量、累積充放電電量；

d）各種故障告警和保護(hù)動作信號；

圖18 Acrel-2000MG和AcrelEMS電池數(shù)據(jù)采集

功率變換系統(tǒng)(PCS)上送信息宜包括但不限于：

a）開關(guān)量信息：直流側(cè)與交流側(cè)接觸器、斷路器的狀態(tài)；運(yùn)行模式（并網(wǎng)、離網(wǎng)）、運(yùn)行狀態(tài)

（充電、放電、待機(jī)等）、就地操作把手的狀態(tài)等：

b）模擬量信息：直流側(cè)電壓、電流、功率，交流側(cè)三相電壓、電流、有功、無功；

c）非電量信息：IGBT模塊溫度、電抗器溫度、隔離變溫度等；

d）運(yùn)行信息：功率變換系統(tǒng)保護(hù)動作信號、事故告警信號等。

圖18 Acrel-2000MG和AcrelEMS 功率變換系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集

②　監(jiān)視和報警

監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)視功能應(yīng)符合但不限于下列要求：

a）應(yīng)能通過顯示器對主要電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視；

b）應(yīng)能監(jiān)視并實時顯示各設(shè)備的通信狀態(tài)和通信報文；

c）電池管理系統(tǒng)、功率變換系統(tǒng)上傳監(jiān)控系統(tǒng)的遙測量和告警量須有專門的界面顯示和告警 

 圖19 Acrel-2000MG和AcrelEMS 監(jiān)視和報警分級

③　控制與調(diào)節(jié)

控制范圍：站內(nèi)交流回路斷路器、功率變換系統(tǒng)及其他相關(guān)重要設(shè)備，包括功率變換系統(tǒng)啟/停、運(yùn)行/檢修狀態(tài)切換、并網(wǎng)充/放電、離網(wǎng)放電、保護(hù)軟壓板投切等。監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)功能定位支持下列應(yīng)用模式：削峰填谷、孤網(wǎng)運(yùn)行、系統(tǒng)調(diào)頻、電壓支撐、電能質(zhì)量治理、平滑功率輸出、跟蹤計劃出力。

圖20 Acrel-2000MG和AcrelEMS 儲能系統(tǒng)監(jiān)控

④　電能質(zhì)量監(jiān)測

監(jiān)測儲能系統(tǒng)交流回路的電壓波動與閃變、三相電壓不平衡、電壓暫升/暫降、短時中斷、諧波畸變等工況，實時記錄事件并故障錄波，為電能質(zhì)量分析與治理提供數(shù)據(jù)來源。

圖21 Acrel-2000MG和AcrelEMS 電能質(zhì)量分析

⑤　企業(yè)微電網(wǎng)能效管理

AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺除了對儲能系統(tǒng)提供監(jiān)控報警之外，還適用于企業(yè)內(nèi)部的源網(wǎng)荷儲充運(yùn)維的一體化管理平臺，為企業(yè)微電網(wǎng)能效管理提供監(jiān)測、優(yōu)化控制、設(shè)備管理、運(yùn)維管理、分析報告等，并提供基于WEB和APP的數(shù)據(jù)服務(wù)和異常告警。

平臺可根據(jù)企業(yè)光伏發(fā)電數(shù)據(jù)、儲能控制策略以及負(fù)荷波動情況為企業(yè)提供微電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，制定用電優(yōu)化方案，在提高企業(yè)微電網(wǎng)運(yùn)行安全的前提下幫助企業(yè)降低用電成本，促進(jìn)清潔能源消納。

圖22 AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺

4.電化學(xué)儲能電站監(jiān)控運(yùn)維管理系統(tǒng)二次設(shè)備選型

安科瑞提供電化學(xué)儲能電站監(jiān)控運(yùn)維管理軟件、數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)和保護(hù)測控單元、多功能儀表及相關(guān)傳感器，具備電能質(zhì)量監(jiān)測和治理裝置，保障儲能電站及企業(yè)微電網(wǎng)有效運(yùn)行。

5.在雙碳目標(biāo)以及電網(wǎng)運(yùn)行安全要求驅(qū)動下，光伏發(fā)電以及配套儲能系統(tǒng)未來將會得到越來越多的政策支持，可以想象未來也會有越來越多的資本投入促使行業(yè)迅速發(fā)展，從而提高電網(wǎng)運(yùn)行安全，提升電能使用效率。但是微電網(wǎng)系統(tǒng)，特別是光伏電站和儲能電站的運(yùn)行安全不容忽視，需要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)，建立光伏和儲能監(jiān)測運(yùn)維管理系統(tǒng)對光伏電站和儲能系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視、預(yù)警、控制和運(yùn)維管理，保障安全生產(chǎn)。

未來新型電力系統(tǒng)中，企業(yè)光儲充微電網(wǎng)內(nèi)部以及企業(yè)微電網(wǎng)和大電網(wǎng)的互動也會越來越頻繁，這需要一套統(tǒng)一平臺來對企業(yè)的“源-網(wǎng)-荷-儲-充"及運(yùn)維進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)測和管理，這樣才能保障企業(yè)微電網(wǎng)有效運(yùn)行，從而促進(jìn)新型電力系統(tǒng)邁向穩(wěn)定、可靠、低碳的良性循環(huán)。