储能系统核心构成：能量管理系统（EMS）

随着可再生能源的快速发展，储能技术作为解决能源供需不均衡、确保电网稳定运行的关键手段，正逐渐受到广泛关注。

而在这一领域，储能EMS系统（Energy Management System）作为核心组成部分，发挥着越来越重要的作用。 本文将深入介绍储 能EMS系统的组成 。

能量管理系统EMS的构成

EMS系统构成一般分为设备层、通讯层、信息层和应用层。

设备层：需要能量采集变换（PCS、BMS）做支撑；

通讯层：主要包括链路、协议、传输等；

信息层：主要包括缓存中间件、数据库、服务器，其中数据库系统负责数据处理和数据存储，记录实时数据和重要历史数据，并提供历史信息查询；

应用层：表现形式包括APP、Web等，为管理人员提供可视化的监控与操作界面，具体功能涵盖能量变换决策、能源数据传输和采集、实时监测控制、运维管理分析、电能/电量可视分析、远程实时控制等。

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EMS 系统功能简介

能量管理系统是储能系统的重要组成部分，它为微电网调度控制中心提供数据管理、监视、控制和优化，保障储能系统的稳定高效运行。

能量管理系统为储能系统内部每个能源控制器提供功率和电压设定点；确保满足系统中热负荷、电负荷需求；确保系统满足与主网系统间的运行协议；尽可能使能源消耗与系统损耗最小；提供系统故障情况下孤岛运行与重合闸的逻辑与控制方法（加并且网切换单元）等。

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EMS组网架构

储能系统中，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）、环境监测设备、消防系统、空调或门禁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、WEB 服务器功能，实现大容量实时数据的高速汇集传输，确保主站系统能够快速、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。

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EMS功能设计

（1）电站运行情况实时监控

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、 充放电电流和功率限值、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、功率因素、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、累计放电量等。

负荷的各相电压、电流、有功功率、无功功率、频率等信息。

图 7 EMS 系统主页面效果图（仅作参考）

（2）电站运营数据显示

系统可根据用户要求，自定义其所需的相关数据到指定界面，进行实时数据、历史数据的查看，并导出报表；

（3）电站经济运行策略

相比于常规变电站的经济运行分析主要是计算变压器在各种运行方式下的，变压器损耗随负荷电流变化的曲线，微网系统的经济运行分析将变压器替换为 PCS 和逆变器进行计算分析，分析当前储能电量和负载比例，得出最佳运行策略，并执行优化命令。

（4）电站实时调度、远程调度

根据现场监控层和总控中心对系统需求数据的不同，微网电站现场设备层可自由配置数据分别上传到现场监控层和中控中心，也可由现场监控层处理、筛选后上传到总控中心。

（5）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。

（6）故障报警

系统提供各级事件的记录和查询功能，采用颜色对事件类型和重要程度进行区分和管理。

（7）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，以曲线和棒图展现实时数据、历史数据及历史数据统计值，统计数据间隔为 5 分钟、15 分钟、1 小时和 1 天。

系统可以按照用户要求自定义各类报表、分析图表，并导出office 或 PDF 文件。

（8）数据分析

常见的数据分析工具包包括能流图、成本核算、节能分析、生产能效分析、能耗预测、对标分析；

（9）电站运行效益分析、老板报表

经济效益分析，主要靠能管系统建模，针对 PCS 出力、储能系统SOH，得出全系统运行效率；

集装箱设计主要根据项目着落地的环境条件如气候条件，海拔高度等，进行有针对性的设计。

主要包括下表中涉及的方面：

集装箱主要参数如下：

集装箱系统设计需要能够保证集装箱具备良好的防腐、防火、防水、等相关功能，集装箱设计有以下特色

接地设计

集装箱提供接地铜排。接地铜排可与整个集装箱的非功能性导电导体（正常情况下不带电的集装箱金属外壳等）可靠联通，同时，集装箱以铜排的形式向用户提供2个符合最严格电力标准要求的接地点，向用户提供的接地点必须与整个集装箱的非功能性导电导体形成可靠的等电位连接，接地点位于集装箱的对角线位置。

非功能性导电导体接地点。

接地铜排局部视图见下图所示：

图源：网络

防雷设计

在线路上安装有防浪涌保护模块，并带有辅助报警开关，一旦发生雷击可通过监控平台发出对外报警信号。

监控系统实时监测防雷器信号，一旦发生报警，系统自动切换到相应的监控界面，同时产生报警事件及有相应的处理提示。

防雷系统通过接地扁钢或接地圆钢连接至集装箱给用户提供的不少于 2 个的接地铜排上。

照明系统设计

可实现对集装箱内照明灯光的控制，照明灯具有防暴功能，为集装箱内部的监控提供一个安全的照明环境。管理人员可在现场用手动开关控制照明灯。另外，集装箱内至少配置 5 盏应急照明灯，一旦系统断电，集装箱内的应急照明灯会立即投入使用，5 年内，单盏应急照明灯的有效照明时间不小于 30 分钟。

安全及报警系统设计

集装箱具有报警系统，通过在特殊位置安装一报警灯，能够为外界提供比较明显的信息，从而起到预警作用。

集装箱内配置烟雾传感器、温度传感器、湿度传感器、应急灯、门磁开关、灭火器、防雷器等必不可少的安全设备，烟雾传感器和温度传感器和系统的控制开关形成电气连锁，一旦检测到环境参数超出合理范围、门磁开关报警、灭火器启动、雷击报警等，立即切断正在运行的电池成套设备，并进行声光报警，同时通过电池管理系统将数据上传远程监控平台，进行远程报警监测。

集装箱报警器图

消防系统设计

消防系统由烟感探测器、温度探测器、声光报警器、灭火器组成，通过环境监控系统对集装箱系统进行实时监控。

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文章来源：网络、SMM等