储能系统监控及集中运维管理

1.电化学储能系统监控及集中运维管理

近年来在新型电力系统安全稳定需求下，电化学储能电站快速发展，但是储能电站安全运维管理尤为重要，电池热失控引发的事故也时有发生。储能电站的运维不仅仅是基本的巡检，值守，保养，更要不断积累运行的数据，并对当前电池的容量，健康指标都进行实时跟踪，进而不断调整控制策略等等。因此运维人员需具备较高的专业水平和丰富的实操经验，配合储能运维管理系统和健全的安全管理规程，才能高水平地运维，提升电站的盈利。

储能电站的运维管理主要包括电池及电池管理系统(BMS)、储能变流器(PCS)、能量管理系统(EMS)配套的电气系统(升压变压器、并网开关柜)、消防系统、空调系统、站用电系统的监测和运维。

2.系统构成

根据NB/T 42091《电化学储能电站监控系统技术规范》，储能监控系统宜采用星型网络，功率小于1MW且容量小于1MWh的电化学储能监控系统宜采用单网配置，如图16。

图16 电化学储能系统单网监控系统网络结构图

功率为1MW及以上且容量为1MWh及以上的电化学储能监控系统宜采用双网配冗余置，如图17。

图17 电化学储能系统双网监控系统网络结构图

监测设备包括BMS、PCS、保护测控设备、其他设备(电能计量、绝缘监测、消防、空调、站用直流屏等)。

3.电化学储能电站监控运维管理系统

Acrel-2000MG储能系统能量管理系统和AcrelEMS企业微电网能效管理平台能够对企业微电网的源（市电、分布式光伏、微型风机）、网（企业内部配电网）、荷（固定负荷和可调负荷）、储能系统、新能源汽车充电负荷进行实时监测和优化控制，保护微电网储能系统运行安全，实现不同目标下源网荷储资源之间的灵活互动，增加多策略控制下系统的稳定运行。同时促进新能源消纳、合理削峰填谷，减少电网建设投资，提升微电网运行安全，降低运行成本。Acrel-2000MG储能系统能量管理系统适合部署在本地，作为实时监控、异常告警和策略管理；AcrelEMS企业微电网能效管理平台适用于企业源网荷储充运维的一体化管理平台，并提供移动端数据服务和异常告警。

①　数据采集和处理

监控系统应能通过测控单元及功率变换系统、电池管理系统进行实时信息的采集和处理。监控系统应设置通信接口与电池管理系统连接，接收和处理的信息宜包括但不限于：

a）电池模块的电压、温度、电池能量；

b）电池簇的电流、电压、功率、电池能量、可充可放电量、累积充放电电量，以及

单体电压及其电池编号：

c）电池堆可充可放电量、累积充放电电量；

d）各种故障告警和保护动作信号；

图18 Acrel-2000MG和AcrelEMS电池数据采集

功率变换系统(PCS)上送信息宜包括但不限于：

a）开关量信息：直流侧与交流侧接触器、断路器的状态；运行模式（并网、离网）、运行状态

（充电、放电、待机等）、就地操作把手的状态等：

b）模拟量信息：直流侧电压、电流、功率，交流侧三相电压、电流、有功、无功；

c）非电量信息：IGBT模块温度、电抗器温度、隔离变温度等；

d）运行信息：功率变换系统保护动作信号、事故告警信号等。

图18 Acrel-2000MG和AcrelEMS 功率变换系统数据采集

②　监视和报警

监控系统的监视功能应符合但不限于下列要求：

a）应能通过显示器对主要电气设备运行参数和设备状态进行监视；

b）应能监视并实时显示各设备的通信状态和通信报文；

c）电池管理系统、功率变换系统上传监控系统的遥测量和告警量须有专门的界面显示和告警 

 图19 Acrel-2000MG和AcrelEMS 监视和报警分级

③　控制与调节

控制范围：站内交流回路断路器、功率变换系统及其他相关重要设备，包括功率变换系统启/停、运行/检修状态切换、并网充/放电、离网放电、保护软压板投切等。监控系统根据功能定位支持下列应用模式：削峰填谷、孤网运行、系统调频、电压支撑、电能质量治理、平滑功率输出、跟踪计划出力。

图20 Acrel-2000MG和AcrelEMS 储能系统监控

④　电能质量监测

监测储能系统交流回路的电压波动与闪变、三相电压不平衡、电压暂升/暂降、短时中断、谐波畸变等工况，实时记录事件并故障录波，为电能质量分析与治理提供数据来源。

图21 Acrel-2000MG和AcrelEMS 电能质量分析

⑤　企业微电网能效管理

AcrelEMS企业微电网能效管理平台除了对储能系统提供监控报警之外，还适用于企业内部的源网荷储充运维的一体化管理平台，为企业微电网能效管理提供监测、优化控制、设备管理、运维管理、分析报告等，并提供基于WEB和APP的数据服务和异常告警。

平台可根据企业光伏发电数据、储能控制策略以及负荷波动情况为企业提供微电网运行数据，制定用电优化方案，在提高企业微电网运行安全的前提下帮助企业降低用电成本，促进清洁能源消纳。

图22 AcrelEMS企业微电网能效管理平台

4.电化学储能电站监控运维管理系统二次设备选型

安科瑞提供电化学储能电站监控运维管理软件、数据网关和保护测控单元、多功能仪表及相关传感器，具备电能质量监测和治理装置，保障储能电站及企业微电网有效运行。

5.在双碳目标以及电网运行安全要求驱动下，光伏发电以及配套储能系统未来将会得到越来越多的政策支持，可以想象未来也会有越来越多的资本投入促使行业迅速发展，从而提高电网运行安全，提升电能使用效率。但是微电网系统，特别是光伏电站和储能电站的运行安全不容忽视，需要严格按照标准，建立光伏和储能监测运维管理系统对光伏电站和储能系统进行监视、预警、控制和运维管理，保障安全生产。

未来新型电力系统中，企业光储充微电网内部以及企业微电网和大电网的互动也会越来越频繁，这需要一套统一平台来对企业的“源-网-荷-储-充”及运维进行统一监测和管理，这样才能保障企业微电网有效运行，从而促进新型电力系统迈向稳定、可靠、低碳的良性循环。