引言

隨著全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和“雙碳"目標(biāo)的推進(jìn)，儲(chǔ)能技術(shù)作為能源互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，正受到越來越多的關(guān)注。中國(guó)政府近年來出臺(tái)了一系列政策，大力推動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。2021年，國(guó)家發(fā)改委和國(guó)家能源局聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》，明確提出到2025年，新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模要達(dá)到3000萬千瓦以上，儲(chǔ)能技術(shù)要實(shí)現(xiàn)從商業(yè)化初期向規(guī)模化發(fā)展的轉(zhuǎn)變。在這一政策背景下，儲(chǔ)能技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用迎來了新的發(fā)展機(jī)遇。

一、儲(chǔ)能柜構(gòu)造概述

1. 電池模塊：是儲(chǔ)能柜的核心，負(fù)責(zé)儲(chǔ)存和釋放能量。常見的電池類型包括鋰離子電池、鉛酸電池和鈉離子電池等。

2. 電池管理系統(tǒng)（BMS）：監(jiān)控電池的充放電狀態(tài)，確保電池在安全、高效的范圍內(nèi)工作。

3. 能量管理系統(tǒng)（EMS）：負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)電池模塊與外部電網(wǎng)之間的能量交換，實(shí)現(xiàn)能源的優(yōu)化配置。

4. 控制系統(tǒng)：包括硬件和軟件兩部分，負(fù)責(zé)對(duì)儲(chǔ)能柜的整體運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控和控制。

通訊接口：用于實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能柜與外部系統(tǒng)（如電網(wǎng)、監(jiān)控系統(tǒng)等）的互聯(lián)互通。

二、儲(chǔ)能柜構(gòu)造詳細(xì)解析

1. 電池模塊

電池模塊是儲(chǔ)能柜的心臟，其性能直接影響著儲(chǔ)能柜的整體效能。電池模塊通常采用模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)需求靈活配置。以下是電池模塊的幾個(gè)關(guān)鍵要素：

- 電池單元：是電池模塊的基本組成單元，通常由多個(gè)電池單體串聯(lián)或并聯(lián)而成。

- 電池組：由多個(gè)電池單元組合而成，具有一定的電壓和容量。

- 電池包：將電池組封裝在金屬外殼內(nèi)，起到保護(hù)電池的作用。

2.電池管理系統(tǒng)（BMS）

BMS是儲(chǔ)能柜的智能大腦，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)控電池的充放電狀態(tài)、電壓、電流、溫度等參數(shù)，確保電池在安全、高效的范圍內(nèi)工作。以下是BMS的幾個(gè)關(guān)鍵功能：

- 電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)：通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的電壓、電流等參數(shù)，判斷電池的充放電狀態(tài)。

- 電池保護(hù)：當(dāng)電池的電壓、電流、溫度等參數(shù)超出安全范圍時(shí)及時(shí)發(fā)出警報(bào)并采取措施保護(hù)電池。

- 數(shù)據(jù)采集與傳輸：將電池的運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸至能量管理系統(tǒng)（EMS），為后續(xù)的能源優(yōu)化配置提供依據(jù)。

3. 能量管理系統(tǒng)（EMS）

EMS是儲(chǔ)能柜與外部電網(wǎng)之間的橋梁，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)電池模塊與外部電網(wǎng)之間的能量交換。以下是EMS的幾個(gè)關(guān)鍵功能：

- 能源調(diào)度：根據(jù)電網(wǎng)的供需情況，合理分配儲(chǔ)能柜的充放電能量。

- 峰谷套利：在電網(wǎng)負(fù)荷低谷期充電，負(fù)荷高峰期放電，實(shí)現(xiàn)能源的優(yōu)化利用。

- 需求響應(yīng)：根據(jù)電網(wǎng)的調(diào)度指令，及時(shí)調(diào)整儲(chǔ)能柜的充放電策略，參與電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻等需求響應(yīng)服務(wù)。

4. 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是儲(chǔ)能柜的指揮，負(fù)責(zé)對(duì)儲(chǔ)能柜的整體運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控和控制。以下是控制系統(tǒng)的幾個(gè)關(guān)鍵組成部分：

- 硬件部分：包括微處理器、傳感器、繼電器等，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)并執(zhí)行控制指令。

- 軟件部分：包括監(jiān)控軟件、控制算法等，負(fù)責(zé)分析數(shù)據(jù)、生成控制策略并執(zhí)行。

5. 通訊接口

通訊接口是儲(chǔ)能柜與外部系統(tǒng)之間的信息通道，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能柜與外部系統(tǒng)（如電網(wǎng)、監(jiān)控系統(tǒng)等）的互聯(lián)互通。以下是通訊接口的幾個(gè)關(guān)鍵功能：

- 數(shù)據(jù)傳輸：將儲(chǔ)能柜的運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸至外部系統(tǒng)，便于遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。

- 控制指令接收：接收外部系統(tǒng)的控制指令，如充放電策略、故障處理等。

三、集裝箱儲(chǔ)能柜系統(tǒng)在新能源行業(yè)的優(yōu)勢(shì)

儲(chǔ)能柜在能源管理中的應(yīng)用非常廣泛，以下是幾個(gè)典型的應(yīng)用場(chǎng)景：

1. 峰谷套利：在電網(wǎng)負(fù)荷低谷期充電，負(fù)荷高峰期放電，降低企業(yè)的用電成本。

2. 應(yīng)急備電：在電網(wǎng)故障或停電時(shí)，儲(chǔ)能柜可以為企業(yè)提供緊急備電，保障企業(yè)正常生產(chǎn)。

3. 調(diào)峰調(diào)頻：儲(chǔ)能柜可以根據(jù)電網(wǎng)的調(diào)度指令，參與電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻等需求響應(yīng)服務(wù)，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定可靠性。

4. 可再生能源消納：儲(chǔ)能柜可以儲(chǔ)存可再生能源發(fā)出的電能，提高可再生能源的利用效率。

儲(chǔ)能柜作為高效能源管理的智慧核心，其構(gòu)造和功能為我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型提供了有力支持。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，儲(chǔ)能柜將在未來能源管理領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。

三、國(guó)家政策背景

《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》指出，儲(chǔ)能技術(shù)是支撐可再生能源大規(guī)模發(fā)展、提升電力系統(tǒng)靈活性和安全性的關(guān)鍵。政策鼓勵(lì)儲(chǔ)能技術(shù)在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)的多場(chǎng)景應(yīng)用，推動(dòng)儲(chǔ)能與可再生能源發(fā)電、電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)、分布式能源等領(lǐng)域的深度融合。此外，政策還強(qiáng)調(diào)要加強(qiáng)儲(chǔ)能技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，提升儲(chǔ)能設(shè)備的安全性和可靠性，推動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

在這一政策指導(dǎo)下，儲(chǔ)能技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用得到了廣泛支持。安科瑞Acrel-2000ES儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)、ANet-ESCU儲(chǔ)能控制單元作為儲(chǔ)能系統(tǒng)中的核心設(shè)備，積極響應(yīng)國(guó)家政策，通過技術(shù)創(chuàng)新和功能優(yōu)化，助力儲(chǔ)能系統(tǒng)的高效、安全運(yùn)行。

四、安科瑞Acrel-2000ES儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)概述

4.1概述

安科瑞Acrel-2000ES儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)，專門針對(duì)工商業(yè)儲(chǔ)能柜、儲(chǔ)能集裝箱研發(fā)的一款儲(chǔ)能EMS，具有完善的儲(chǔ)能監(jiān)控與管理功能,涵蓋了儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備(PCS、BMS、電表、消防、空調(diào)等)的詳細(xì)信息,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視化監(jiān)控、報(bào)警管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能。在*級(jí)應(yīng)用上支持能量調(diào)度,具備計(jì)劃曲線、削峰填谷、需量控制、防逆流等控制功能。

4.2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(chǔ)能柜或者儲(chǔ)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：

4.3接入設(shè)備

Acrel-2000ES，具備多種接口，多種協(xié)議對(duì)接的能力，支持多種設(shè)備接入。

4.4系統(tǒng)功能

4.4.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)人機(jī)界面友好，能夠顯示儲(chǔ)能柜的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)PCS、BMS以及環(huán)境參數(shù)信息，如電參量、溫度、濕度等。實(shí)時(shí)顯示有關(guān)故障、告警、收益等信息。

4.4.2設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)PCS、BMS、電表、空調(diào)、消防、除濕機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行模式。

PCS監(jiān)控：滿足儲(chǔ)能變流器的參數(shù)與限值設(shè)置；運(yùn)行模式設(shè)置；實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)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(shí)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(cè)。

BMS監(jiān)控：滿足電池管理系統(tǒng)的參數(shù)與限值設(shè)置；實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電池的電芯、電池簇的溫度、

電壓、電流的監(jiān)測(cè)；實(shí)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(cè)，可根據(jù)設(shè)置的閾值進(jìn)行空調(diào)溫度的聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)及溫濕度數(shù)據(jù)，以曲線形式進(jìn)行展示。

UPS監(jiān)控：滿足UPS的運(yùn)行狀態(tài)及相關(guān)電參量監(jiān)測(cè)。5.4.3曲線報(bào)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。

4.4.4策略配置滿足儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)的配置、電價(jià)參數(shù)與時(shí)段的設(shè)置、控制策略的選擇。目前支持的控制策略包含計(jì)劃曲線、削峰填谷、需量控制等。

4.4.5實(shí)時(shí)報(bào)警儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)?chǔ)能充放電越限、溫度越限、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。

  4.4.6事件查詢統(tǒng)計(jì)儲(chǔ)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(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

4.4.7遙控操作可以通過每個(gè)設(shè)備下面的紅色按鈕對(duì)PCS、風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)、空調(diào)控制器、照明等設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的控制，但是當(dāng)設(shè)備未通信上時(shí)，控制按鈕會(huì)顯示無效狀態(tài)。

4.4.8用戶權(quán)限管理儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)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(kù)修改等）。可以定義不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

4.4.9安科瑞配套產(chǎn)品

五、ANet-ESCU儲(chǔ)能控制單元的技術(shù)創(chuàng)新

ANet-ESCU儲(chǔ)能控制單元是一種適用于儲(chǔ)能一體柜（箱）的EMS裝置，能夠快速對(duì)接市面上的電池管理系統(tǒng)（BMS）、儲(chǔ)能逆變器（PCS）、電量計(jì)量等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集、存儲(chǔ)和分析。其具備監(jiān)視控制、能量協(xié)調(diào)、聯(lián)動(dòng)保護(hù)、經(jīng)濟(jì)優(yōu)化增效等功能，能夠有效提升儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量利用效率和運(yùn)行穩(wěn)定性。

六、系統(tǒng)架構(gòu)

6.1數(shù)據(jù)采集與邊緣計(jì)算

ANet-ESCU支持多種通信協(xié)議，包括Modbus、DL/T645、OPC UA等，能夠兼容市面上大多數(shù)儲(chǔ)能設(shè)備。通過邊緣計(jì)算技術(shù)，設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)合并計(jì)算、邏輯控制、斷點(diǎn)續(xù)傳等功能，確保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。此外，設(shè)備還支持4G路由，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和監(jiān)控，符合國(guó)家政策中關(guān)于儲(chǔ)能系統(tǒng)智能化、數(shù)字化的要求。

ANet-ESCU 儲(chǔ)能控制單元典型的硬件配置與附件參數(shù)如下表

6.2系統(tǒng)安全與運(yùn)行安全
在系統(tǒng)安全方面，ANet-ESCU采用了基于不可信模型設(shè)計(jì)的用戶權(quán)限管理機(jī)制，防止非法用戶侵入。同時(shí)，設(shè)備還具備數(shù)據(jù)加密與安全驗(yàn)證技術(shù)，確保數(shù)據(jù)的完整性和可追溯性。在運(yùn)行安全方面，設(shè)備能夠?qū)崟r(shí)采集和分析電池、溫控及消防等全站信號(hào)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行安全預(yù)警預(yù)測(cè)，符合國(guó)家政策中關(guān)于儲(chǔ)能系統(tǒng)安全性的要求。

七、能量調(diào)度與優(yōu)化
ANet-ESCU支持多種能量調(diào)度策略，包括計(jì)劃曲線、削峰填谷、防逆流、最大需量控制等。用戶可以根據(jù)當(dāng)?shù)胤謺r(shí)電價(jià)自行配置電價(jià)模板，設(shè)定不同時(shí)段內(nèi)的充放功率，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行。這一功能與國(guó)家政策中關(guān)于儲(chǔ)能系統(tǒng)多場(chǎng)景應(yīng)用的要求高度契合，能夠有效提升儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

八、ANet-ESCU在國(guó)家政策中的應(yīng)用前景

  隨著國(guó)家政策的持續(xù)推進(jìn)，儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用場(chǎng)景將更加廣泛。ANet-ESCU儲(chǔ)能控制單元憑借其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集、邊緣計(jì)算和能量調(diào)度功能，將在以下幾個(gè)方面發(fā)揮重要作用：

  8.1 可再生能源消納
  在可再生能源發(fā)電領(lǐng)域，儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠有效解決風(fēng)電、光伏等間歇性能源的波動(dòng)性問題。ANet-ESCU通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和能量調(diào)度，能夠優(yōu)化儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電策略，提升可再生能源的消納能力，助力國(guó)家實(shí)現(xiàn)“雙碳"目標(biāo)。

  8.2 電力系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻
  在電網(wǎng)側(cè)，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以參與電力系統(tǒng)的調(diào)峰調(diào)頻，提升電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。ANet-ESCU支持最大需量控制和動(dòng)態(tài)擴(kuò)容功能，能夠根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷情況自動(dòng)調(diào)整儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

  8.3 用戶側(cè)儲(chǔ)能應(yīng)用
  在用戶側(cè)，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以幫助工商業(yè)用戶實(shí)現(xiàn)削峰填谷，降低用電成本。ANet-ESCU支持手動(dòng)策略和計(jì)劃曲線功能，用戶可以根據(jù)自身用電需求靈活配置儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。

九、結(jié)語

在國(guó)家政策的推動(dòng)下，儲(chǔ)能技術(shù)正迎來發(fā)展機(jī)遇。Acrel-2000ES儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)、ANET-ESCU儲(chǔ)能控制單元憑借其先進(jìn)的技術(shù)和強(qiáng)大的功能，能夠有效提升儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行效率和安全性，助力國(guó)家實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和“雙碳"目標(biāo)。未來，隨著儲(chǔ)能技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用場(chǎng)景的拓展，Acrel-2000ES、ANet-ESCU將在儲(chǔ)能領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用，為構(gòu)建清潔、低碳、安全、高效的能源體系貢獻(xiàn)力量。