什么是EMS儲(chǔ)能系統(tǒng)？

時(shí)間：2023-07-05

什么是EMS（Energy Management System）？

說(shuō)到儲(chǔ)能，大眾首先想到的就是電池，其好壞關(guān)系到能量轉(zhuǎn)換效率、系統(tǒng)壽命和安全等重要方面，但儲(chǔ)能要想作為一個(gè)系統(tǒng)發(fā)揮**，其中作為“大腦”的**構(gòu)件---EMS（能量管理系統(tǒng)）作用同等重要。

EMS一方面直接負(fù)責(zé)儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制策略，而控制策略則影響系統(tǒng)內(nèi)電池的衰減速率和循環(huán)壽命，從而決定儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性；另一方面還監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行中的故障異常，起到及時(shí)快速保護(hù)設(shè)備、**安全性的重要作用。如果說(shuō)將儲(chǔ)能系統(tǒng)比做人體，那么EMS則是人的大腦心智。大腦心智決定一個(gè)人從事什么工作，也決定人體合理的勞作休息，和發(fā)生意外時(shí)的自我保護(hù)。

源網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能與工商業(yè)儲(chǔ)能對(duì)EMS的不同訴求

由于儲(chǔ)能行業(yè)初興起是從大儲(chǔ)開(kāi)始，即電源側(cè)與電網(wǎng)側(cè)，因此儲(chǔ)能EMS一開(kāi)始就是在源網(wǎng)側(cè)場(chǎng)景下設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的?？紤]到源網(wǎng)側(cè)的數(shù)據(jù)封閉性，以及電力系統(tǒng)SA的產(chǎn)品設(shè)計(jì)慣性，儲(chǔ)能EMS被設(shè)計(jì)為：?jiǎn)螜C(jī)版、本地化。由于數(shù)據(jù)默認(rèn)無(wú)法外傳，所以需要電站本地配置運(yùn)維班底，有人值守。加上源網(wǎng)側(cè)相關(guān)的監(jiān)控規(guī)范，EMS還需要配置相關(guān)硬件，包括不限于：工作站、打印機(jī)、故障錄波器、遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)等。我們可以把這類儲(chǔ)能EMS稱為傳統(tǒng)儲(chǔ)能EMS。

那么傳統(tǒng)EMS可以直接用在工商業(yè)儲(chǔ)能嗎？答案是：不能。因?yàn)閳?chǎng)景不同，成本要求也不同。

工商業(yè)儲(chǔ)能站點(diǎn)容量小、數(shù)量多、分散廣、運(yùn)維成本要求高，無(wú)法支持本地有人值守，勢(shì)必要求遠(yuǎn)程運(yùn)維監(jiān)控。即安排區(qū)域級(jí)別的運(yùn)維班組，借助數(shù)字化運(yùn)維平臺(tái)，對(duì)多個(gè)儲(chǔ)能站進(jìn)行系統(tǒng)性整體運(yùn)維。數(shù)字化運(yùn)維平臺(tái)要求工商業(yè)儲(chǔ)能電站的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上云，且通過(guò)云邊互動(dòng)提升運(yùn)維效率。傳統(tǒng)EMS的本地化/單機(jī)版設(shè)計(jì)在這個(gè)場(chǎng)景下**不匹配，因此工商業(yè)儲(chǔ)能EMS需要新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

工商業(yè)儲(chǔ)能EMS的設(shè)計(jì)原則

根據(jù)上述的場(chǎng)景差異，工商業(yè)儲(chǔ)能EMS需要如下設(shè)計(jì)原則：

01 全量接入

工商業(yè)儲(chǔ)能雖然容量較小，但麻雀雖小，五臟俱全，EMS需要對(duì)接的設(shè)備依然眾多：PCS、BMS、空調(diào)、電表、智能斷路器、消防主機(jī)、各類傳感器，指示燈等等，因此EMS首先需要兼容支持各種協(xié)議，將設(shè)備及其數(shù)據(jù)全量接入進(jìn)來(lái)。尤其是設(shè)備告警信息的接入，需要做到實(shí)時(shí)。此處考驗(yàn)的是EMS的采集性能，為了實(shí)現(xiàn)相關(guān)保護(hù)，EMS需做到1秒一次的采集。

02 云邊一體

為了實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能站端和云平臺(tái)的數(shù)據(jù)雙向流動(dòng)，EMS在系統(tǒng)層實(shí)現(xiàn)云邊一體的效果，即**站端數(shù)據(jù)無(wú)損實(shí)時(shí)的上報(bào)到云平臺(tái)，云平臺(tái)的指令能安全實(shí)時(shí)地傳遞給站端。

云邊一體的技術(shù)路線有很多種選擇，但以實(shí)際運(yùn)行效果為依歸?？紤]到很多工商業(yè)儲(chǔ)能通過(guò)4G方式上網(wǎng)（不具備有線網(wǎng)絡(luò)架設(shè)的條件），在通信中斷時(shí)有發(fā)生的工況下，如何**云邊兩側(cè)的數(shù)據(jù)一致性，斷點(diǎn)數(shù)據(jù)如何續(xù)傳，中斷信道如何快速自愈，云到邊遙控如何**安全性等課題，都是需要著重考慮的。

常見(jiàn)的技術(shù)路線是以當(dāng)前主流的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（MQTT）鏈接云和邊，但區(qū)別于光伏，樓宇能源等場(chǎng)景，儲(chǔ)能由于電池巨量的數(shù)據(jù)采集傳輸，云到邊的實(shí)時(shí)安全的遙控需求，若使用此類技術(shù)路線，易捉襟見(jiàn)肘，無(wú)論和成本還是風(fēng)險(xiǎn)都非常高，需要謹(jǐn)慎選擇。

因此新的技術(shù)路線開(kāi)始出現(xiàn)，例如輕舟能科研發(fā)的Nova物聯(lián)平臺(tái)，包括分布式時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)，加密網(wǎng)絡(luò)隧道等**技術(shù)，用以解決數(shù)據(jù)全量秒級(jí)同步和數(shù)據(jù)壓縮問(wèn)題；云邊通信金融級(jí)安全問(wèn)題。旨在降低網(wǎng)絡(luò)通信成本，服務(wù)器存儲(chǔ)成本和電站安全運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)。

03 拓展靈活

工商業(yè)儲(chǔ)能容量從100kWh到幾十MWh依據(jù)實(shí)際項(xiàng)目而定，并且在當(dāng)前儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)柜產(chǎn)品逐漸成為主流的趨勢(shì)下，柜子如積木般拼接，實(shí)現(xiàn)不同能量訴求，則要求EMS需要有靈活的拓展能力，可以快速兼容不同數(shù)量的儲(chǔ)能柜，實(shí)現(xiàn)不同數(shù)量級(jí)的設(shè)備對(duì)接，尤其是對(duì)PCS的對(duì)接和，從而能讓項(xiàng)目快速建設(shè)交付，盡快投運(yùn)。

04 策略智能

工商業(yè)儲(chǔ)能以削峰填谷為主要應(yīng)用場(chǎng)景，配合需量控制策略，防逆流保護(hù)等實(shí)現(xiàn)諸如擴(kuò)容，離網(wǎng)備電等目的。其中由于實(shí)地變壓器數(shù)量，容量的差異，EMS在需量控制，防逆流保護(hù)上出現(xiàn)多樣的需求，例如多個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)下，對(duì)某些變壓器做需量保護(hù)，對(duì)總變壓器做防逆流，需要再EMS里可以靈活配置，實(shí)現(xiàn)保護(hù)目的。

同時(shí)伴隨近年來(lái)工商業(yè)光伏的火熱，儲(chǔ)能和光伏的配合在工商業(yè)端也逐漸增多，對(duì)儲(chǔ)能的策略也提出了新的要求，例如儲(chǔ)能需要根據(jù)光伏發(fā)電的情況，合理安排電池充放，以達(dá)成清潔能源使用，同時(shí)又要做到相關(guān)保護(hù)策略。由于光伏發(fā)電的不確定性，負(fù)載的波動(dòng)性，靜態(tài)的儲(chǔ)能策略很難滿足此類場(chǎng)景，需要較動(dòng)態(tài)的智能策略。

智能策略結(jié)合分時(shí)電價(jià)，光伏預(yù)測(cè)，負(fù)載波動(dòng)，保護(hù)目標(biāo)等，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地制定充放策略，才能有效地達(dá)成全局的經(jīng)濟(jì)性，通過(guò)合理地使用電池，減少電池的過(guò)度衰減，**儲(chǔ)能自身的經(jīng)濟(jì)性。

最后EMS在儲(chǔ)能系統(tǒng)安全上也需要相應(yīng)的策略保護(hù)，不僅針對(duì)設(shè)備告警及時(shí)的協(xié)調(diào)不同設(shè)備，有效地完成本地保護(hù)，還需要基于相關(guān)算法預(yù)知風(fēng)險(xiǎn)，提前發(fā)出安全預(yù)警。

EMS主體功能

工商業(yè)儲(chǔ)能EMS功能方面和傳統(tǒng)儲(chǔ)能EMS有相似的地方，也有差異，一般包括：

1、系統(tǒng)概況：展示當(dāng)前儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行概況，包括：儲(chǔ)能充放電量、實(shí)時(shí)功率、SOC、收益，能量圖，多功率運(yùn)行圖等，作為監(jiān)測(cè)的主頁(yè)面。

2、設(shè)備監(jiān)控：按設(shè)備查看各類設(shè)備，包括不限于PCS、BMS、空調(diào)、電表、智能斷路器、消防主機(jī)、各類傳感器等實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并支持設(shè)備調(diào)控。

3、運(yùn)行收益：展示儲(chǔ)能的收益和電量信息，是業(yè)主關(guān)心的功能。

4、故障告警：匯總各類設(shè)備的故障告警，按時(shí)間，狀態(tài)，等級(jí)等進(jìn)行查詢。

5、統(tǒng)計(jì)分析：查詢?cè)O(shè)備的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和相關(guān)報(bào)表，同時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出。

6、能量管理：EMS的**功能，配置儲(chǔ)能的策略，包括手動(dòng)和自動(dòng)等模式，滿足調(diào)試，檢修，日常運(yùn)行，保養(yǎng)等場(chǎng)景需求。

7、系統(tǒng)管理：包括電站基本信息，設(shè)備管理，電價(jià)時(shí)段管理，操作日志，賬號(hào)管理，語(yǔ)言切換等功能。

EMS評(píng)價(jià)金字塔

如上所述，EMS是儲(chǔ)能的大腦，當(dāng)我們選購(gòu)儲(chǔ)能時(shí)除了關(guān)注電池參數(shù)，還應(yīng)該關(guān)注EMS功能和參數(shù)。我們?cè)撊绾芜x購(gòu)和評(píng)判EMS的優(yōu)劣呢？一個(gè)EMS評(píng)價(jià)金字塔模型供參考：

圖3：工商業(yè)儲(chǔ)能EMS評(píng)價(jià)金字塔

下：穩(wěn)

金字塔的底座是根基：EMS是軟硬一體的產(chǎn)品，沒(méi)有穩(wěn)定的硬件和軟件，則其他都是空談。

硬件方面我們關(guān)注質(zhì)量，包括高低溫運(yùn)行，電磁兼容性，MTBF（無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間）等。

軟件方面關(guān)注在云邊通信的穩(wěn)定和自愈性，軟件的MTBF等。

建議選購(gòu)經(jīng)過(guò)多個(gè)項(xiàng)目驗(yàn)證的硬件以及大廠的供應(yīng)，以獲得穩(wěn)定的產(chǎn)品和售后服務(wù)。

金字塔中層是連接：在調(diào)試和交付階段，EMS需要提供南向接入功能，支持快速的設(shè)備管理和對(duì)接，展示頁(yè)面定義配置，調(diào)試查錯(cuò)。在日常運(yùn)維階段，EMS需要提供安全實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程遙控功能，以支撐日常的策略調(diào)整，設(shè)備啟停，問(wèn)題排查糾正，減少高成本的到場(chǎng)維保。同時(shí)EMS也能非常便利的接入地調(diào)等北向設(shè)備，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能的本地托管模式，融入到更多樣的應(yīng)用場(chǎng)景。

金字塔上層是效用：智能的策略是能量管理的**，AI和算法是EMS的**競(jìng)爭(zhēng)力。除了當(dāng)前覆蓋全面的工商業(yè)儲(chǔ)能場(chǎng)景的策略，EMS較應(yīng)該關(guān)注智能策略的實(shí)現(xiàn)，從而將風(fēng)、光、儲(chǔ)、充、柴等資產(chǎn)較好地在用電端打通，從而迎接綠電時(shí)代的到來(lái)。

智能的策略還應(yīng)該具備自我迭代和升級(jí)的功能，隨著儲(chǔ)能的多年運(yùn)行，根據(jù)較新電池參數(shù)，用能需求，算法可以不斷進(jìn)化，并給出分析，輔助電站運(yùn)維決策。

較進(jìn)一步的，智能還體現(xiàn)在儲(chǔ)能風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)警方面，結(jié)合云平臺(tái)的強(qiáng)大算力，實(shí)現(xiàn)電池早期故障，設(shè)備隱患等進(jìn)行識(shí)別和報(bào)警。從而提升電站壽命，**電站安全。

結(jié)語(yǔ)

如同信息在網(wǎng)絡(luò)中雙向高速流動(dòng)，成就了今天的互聯(lián)網(wǎng)。

由于儲(chǔ)能的雙向特性，儲(chǔ)能節(jié)點(diǎn)的存在讓電能的雙向高速流動(dòng)和存儲(chǔ)成為可能，我們才能從當(dāng)前的中心化的電力系統(tǒng)走向未來(lái)的能源互聯(lián)網(wǎng)。

源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化、零碳園區(qū)、分布式微網(wǎng)、虛擬電廠等都將在能源互聯(lián)網(wǎng)的的大網(wǎng)中成為一個(gè)個(gè)應(yīng)用，造福社會(huì)和人民。

而工商業(yè)儲(chǔ)能作為靠近用電端的儲(chǔ)能節(jié)點(diǎn)，其重要性不言而喻。

工商業(yè)儲(chǔ)能EMS就像這些節(jié)點(diǎn)的神經(jīng)系統(tǒng)，是根植于節(jié)點(diǎn)內(nèi)的信息元系統(tǒng)，一出生就注定是要開(kāi)放互聯(lián)的。

我們期待新能源汽車的L3L4級(jí)別的自動(dòng)駕駛，我們也可以期待儲(chǔ)能較**別的自動(dòng)運(yùn)行。

詞條
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