储能EMS在柴储项目上的应用

发布时间： 2022-09-23　　点击次数： 1902次

1.项目概述

该项目位于济南市中油济柴，中油济柴始建于1920年，是我国最早生产柴油机的厂家之一。不但是集团公司下属的内燃机研发制造企业，也是中国内燃机行业中进入石油钻探领域的企业。核心业务是中大功率内燃机的研发制造，延伸业务包括液力传动装置、电气控制装置、燃气动力集成装置等。

本次项目为EMS系统在柴发储能项目的应用。EMS系统包含监控及能量优化管理主机，装载综合监控软件平台，可实现与储能变流器、BMS等进行通讯，监测系统运行数据，并根据需求实行储能系统的运行策略，实现能源的高效利用。

2.项目建设以及内容

EMS通讯拓扑分为两层结构，顶层为总集中监控系统，底层设备：储能变流器、电池管理系统（BMS）、计量电表系统等均接入监控系统。

监控主机完成现场测控系统之间的网络连接、转换、数据采集、数据本地处理、协议转换和命令的交换、本地用户画面监视操作、控制策略，实现大容量实时数据的高速汇集传输，确保系统能够快速、准确地得到所有监测及监控信息，并及时反馈网络检测的系统异常与故障，确保快速定位与恢复。

EMS与底层设备通信说明

监控的系统	规约	说明
PCS	LAN/Modbus	接收EMS系统命令，进行交直流转换
BMS	LAN/Modbus	负责管理电池系统单元中的全部主控单元。上报关键电池模拟量采集的信息，并在电池系统异常时上报告警。保护电池使用安全
电表	RS485/Modbus	接收、统计电表实时负荷信息
电操	干接点/Modbus	控制断路器电操
其他		视频、开关状态量等

3.EMS的功能及设计

（1）运行情况实时监控

系统能对所有被监控的运行参数和状态进行实时和定时数据采集，对重要历史数据进行处理并存入数据库。包括：

BMS系统的各组电池的总电压、电流、平均温度、SOC、SOH、充放电电流限值、单节最值电池电压、单节最值电池温度、故障及报警信息、历史充放电电量、历史充放电电能等常用信息。

PCS的相关参数，包括：直流侧各分支的电压/电流/功率等、交流侧的各相有功功率、无功功率、电压、电流、功率因数、频率和温度、机柜温度、运行状态、报警及故障信息等常用信息，以及日充电量、日放电量、累计充电量、累计放电量（需加电表）等。

负荷的各相电压、电流、有功功率、无功功率、频率等信息。

（2）运营数据显示

系统可根据用户要求，进行实时数据、历史数据的查看，并导出报表；

（3）电站能量管理

系统根据当前时段、当前负荷、当前上网电价、储能电池SOC，自动控制潮流方向，确定微网系统充放电时段。

（4）故障报警

系统提供故障及状态事件的记录和导出功能。

（5）报表、实时曲线、能量流动显示

系统提供实时曲线记录、分析和查询功能，自由选择所需记录和分析的数据，以曲线展现实时数据、历史数据及历史数据统计值，统计数据间隔为1分钟、15分钟。

3.1能量管理系统主界面

监控系统数据表

1	数据监控	显示PCS主要数据，包括： 1.交流侧三相电压、电流、有功无功功率、功率因数，频率，模块温度； 2.电网侧总有功功率、负载侧总有功功率 3.直流侧电压、电流、功率； 4.交流充电量、放电量，直流充电量、放电量； 5.设备运行状态，告警、故障状态； 6.设备运行参数查看；
		显示BMS主要数据，包括： 1.SOC、总电压、总电流、剩余容量； 2.设备总告警、总故障状态；
		显示计量电表主要数据；
2	系统电气接线图	1.显示储能系统电气主接线图； 2.显示关键数据在电气主接线图上； 3.充放电时显示潮流方向； 4.充放电时显示PCS工作状态（充电、或者放电）；
3	运行曲线	按每日24小时记录运行曲线，曲线支持历史数据查看，曲线数据包括： 1.直流电压； 2.交流电流、直流电流； 3.充放电有功功率； 4.电池SOC； 5.储能集装箱的箱内温度和箱外温度；
4	自动控制	支持全自动运行。运行策略采用削峰填谷（谷时段时充电，峰时段时放电），具体的策略需要设置如下参数： 1.当地峰谷时段（系统维护--信息管理器--电力负荷）； 2.PCS处于远程控制模式； 3.EMS的自动控制手柄处于“遥控”模式； 4.电池的“充电低阈值”（电池低于此值时系统自动开始充电）； 5.电池的“充电高阈值”（电池高于此值时系统自动停止充电）; 6.电池的“放电高阈值”（电池高于此值时系统自动开始放电）； 7.电池的“放电低阈值”（电池低于此值时系统自动停止放电）； 8.设置充电、放电最大限值；
5	手动控制	1.遥控开关机PCS； 2.遥控开关机空调； 3.遥控开关柜内断路器电操（4个）；

3.2实时数据显示

4.运行策略

使用工况：目前济柴生产的柴发在试机时发出的电全部浪费了，现在计划使用储能系统，将弃电全部储存到储能里，发出的电是交流400V。储能系统接入400V交流母线，然后通过生产车间内的2000kVA变压器送到10KV厂区电网内消纳使用。

储能系统通过一台双路切换柜，分别接至内部配电网和发电机组调试台，两路输出通过机械和电气控制方式实现互锁，只能一路输出。

（1）当无发电机组测试任务时，将切换柜切至配电网一侧，通过辅助触点向EMS系统反馈干接点信号，EMS系统控制储能系统进入并网运行模式，根据设定的运行工况，实现削峰填谷自动运行，赚取电力差价。

（2）当有发电机组测试任务时，在并网运行模式下提前将储能系统电量放出，以满足测试需要。测试时，将切换柜切至发电机组调试台一侧，通过辅助触点向EMS系统反馈干接点信号，EMS系统控制储能系统进入测试模式。测试模式下，储能系统相当于一台功率0~0.5MW可调的负载，用户通过上位机可以根据发电机组测试要求设置测试工步（充电功率曲线），实现手动/自动测试运行，同时将发电机组测试运行过程中发出的电力存储起来，避免浪费；测试结束后，储能系统重新切回至并网运行模式，将存储的电力释放出来，实现电费节约。

4.1充放电界面

5.总结

储能将是影响未来能源格局的关键技术，对其接入能量系统的安全稳定高效运行、提高能源综合利用效率、促进新能源产业发展、推动能源战略转型有重要意义。通过优化储能控制、分布式电源出力和负荷投退等，安全、经济、高效地实现了不同应用场景（电源侧、电网侧、用户侧和辅助服务）和不同运行方式下的能量管控。基于QTouch的EMS能量管理系统为这一系列不同应用场景提供解决方案，促进新能源消纳，协助电网削峰填谷，提升电网安全高效、低碳经济运行水平。

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