什么是EMS儲能系統(tǒng)？

時間：2023-07-05

什么是EMS（Energy Management System）？

說到儲能，大眾首先想到的就是電池，其好壞關系到能量轉換效率、系統(tǒng)壽命和安全等重要方面，但儲能要想作為一個系統(tǒng)發(fā)揮**，其中作為“大腦”的**構件---EMS（能量管理系統(tǒng)）作用同等重要。

EMS一方面直接負責儲能系統(tǒng)的控制策略，而控制策略則影響系統(tǒng)內電池的衰減速率和循環(huán)壽命，從而決定儲能的經(jīng)濟性；另一方面還監(jiān)控系統(tǒng)運行中的故障異常，起到及時快速保護設備、**安全性的重要作用。如果說將儲能系統(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)生意外時的自我保護。

源網(wǎng)側儲能與工商業(yè)儲能對EMS的不同訴求

由于儲能行業(yè)初興起是從大儲開始，即電源側與電網(wǎng)側，因此儲能EMS一開始就是在源網(wǎng)側場景下設計實現(xiàn)的?？紤]到源網(wǎng)側的數(shù)據(jù)封閉性，以及電力系統(tǒng)SA的產(chǎn)品設計慣性，儲能EMS被設計為：單機版、本地化。由于數(shù)據(jù)默認無法外傳，所以需要電站本地配置運維班底，有人值守。加上源網(wǎng)側相關的監(jiān)控規(guī)范，EMS還需要配置相關硬件，包括不限于：工作站、打印機、故障錄波器、遠動機等。我們可以把這類儲能EMS稱為傳統(tǒng)儲能EMS。

那么傳統(tǒng)EMS可以直接用在工商業(yè)儲能嗎？答案是：不能。因為場景不同，成本要求也不同。

工商業(yè)儲能站點容量小、數(shù)量多、分散廣、運維成本要求高，無法支持本地有人值守，勢必要求遠程運維監(jiān)控。即安排區(qū)域級別的運維班組，借助數(shù)字化運維平臺，對多個儲能站進行系統(tǒng)性整體運維。數(shù)字化運維平臺要求工商業(yè)儲能電站的數(shù)據(jù)實時上云，且通過云邊互動提升運維效率。傳統(tǒng)EMS的本地化/單機版設計在這個場景下**不匹配，因此工商業(yè)儲能EMS需要新的產(chǎn)品設計。

工商業(yè)儲能EMS的設計原則

根據(jù)上述的場景差異，工商業(yè)儲能EMS需要如下設計原則：

01 全量接入

工商業(yè)儲能雖然容量較小，但麻雀雖小，五臟俱全，EMS需要對接的設備依然眾多：PCS、BMS、空調、電表、智能斷路器、消防主機、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，將設備及其數(shù)據(jù)全量接入進來。尤其是設備告警信息的接入，需要做到實時。此處考驗的是EMS的采集性能，為了實現(xiàn)相關保護，EMS需做到1秒一次的采集。

02 云邊一體

為了實現(xiàn)儲能站端和云平臺的數(shù)據(jù)雙向流動，EMS在系統(tǒng)層實現(xiàn)云邊一體的效果，即**站端數(shù)據(jù)無損實時的上報到云平臺，云平臺的指令能安全實時地傳遞給站端。

云邊一體的技術路線有很多種選擇，但以實際運行效果為依歸?？紤]到很多工商業(yè)儲能通過4G方式上網(wǎng)（不具備有線網(wǎng)絡架設的條件），在通信中斷時有發(fā)生的工況下，如何**云邊兩側的數(shù)據(jù)一致性，斷點數(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。

常見的技術路線是以當前主流的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（MQTT）鏈接云和邊，但區(qū)別于光伏，樓宇能源等場景，儲能由于電池巨量的數(shù)據(jù)采集傳輸，云到邊的實時安全的遙控需求，若使用此類技術路線，易捉襟見肘，無論和成本還是風險都非常高，需要謹慎選擇。

因此新的技術路線開始出現(xiàn)，例如輕舟能科研發(fā)的Nova物聯(lián)平臺，包括分布式時序數(shù)據(jù)庫，加密網(wǎng)絡隧道等**技術，用以解決數(shù)據(jù)全量秒級同步和數(shù)據(jù)壓縮問題；云邊通信金融級安全問題。旨在降低網(wǎng)絡通信成本，服務器存儲成本和電站安全運維風險。

03 拓展靈活

工商業(yè)儲能容量從100kWh到幾十MWh依據(jù)實際項目而定，并且在當前儲能標準柜產(chǎn)品逐漸成為主流的趨勢下，柜子如積木般拼接，實現(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)量的儲能柜，實現(xiàn)不同數(shù)量級的設備對接，尤其是對PCS的對接和，從而能讓項目快速建設交付，盡快投運。

04 策略智能

工商業(yè)儲能以削峰填谷為主要應用場景，配合需量控制策略，防逆流保護等實現(xiàn)諸如擴容，離網(wǎng)備電等目的。其中由于實地變壓器數(shù)量，容量的差異，EMS在需量控制，防逆流保護上出現(xiàn)多樣的需求，例如多個并網(wǎng)點下，對某些變壓器做需量保護，對總變壓器做防逆流，需要再EMS里可以靈活配置，實現(xiàn)保護目的。

同時伴隨近年來工商業(yè)光伏的火熱，儲能和光伏的配合在工商業(yè)端也逐漸增多，對儲能的策略也提出了新的要求，例如儲能需要根據(jù)光伏發(fā)電的情況，合理安排電池充放，以達成清潔能源使用，同時又要做到相關保護策略。由于光伏發(fā)電的不確定性，負載的波動性，靜態(tài)的儲能策略很難滿足此類場景，需要較動態(tài)的智能策略。

智能策略結合分時電價，光伏預測，負載波動，保護目標等，實時動態(tài)地制定充放策略，才能有效地達成全局的經(jīng)濟性，通過合理地使用電池，減少電池的過度衰減，**儲能自身的經(jīng)濟性。

最后EMS在儲能系統(tǒng)安全上也需要相應的策略保護，不僅針對設備告警及時的協(xié)調不同設備，有效地完成本地保護，還需要基于相關算法預知風險，提前發(fā)出安全預警。

EMS主體功能

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

1、系統(tǒng)概況：展示當前儲能系統(tǒng)的運行概況，包括：儲能充放電量、實時功率、SOC、收益，能量圖，多功率運行圖等，作為監(jiān)測的主頁面。

2、設備監(jiān)控：按設備查看各類設備，包括不限于PCS、BMS、空調、電表、智能斷路器、消防主機、各類傳感器等實時運行數(shù)據(jù)，并支持設備調控。

3、運行收益：展示儲能的收益和電量信息，是業(yè)主關心的功能。

4、故障告警：匯總各類設備的故障告警，按時間，狀態(tài)，等級等進行查詢。

5、統(tǒng)計分析：查詢設備的歷史運行數(shù)據(jù)和相關報表，同時支持數(shù)據(jù)導出。

6、能量管理：EMS的**功能，配置儲能的策略，包括手動和自動等模式，滿足調試，檢修，日常運行，保養(yǎng)等場景需求。

7、系統(tǒng)管理：包括電站基本信息，設備管理，電價時段管理，操作日志，賬號管理，語言切換等功能。

EMS評價金字塔

如上所述，EMS是儲能的大腦，當我們選購儲能時除了關注電池參數(shù)，還應該關注EMS功能和參數(shù)。我們該如何選購和評判EMS的優(yōu)劣呢？一個EMS評價金字塔模型供參考：

圖3：工商業(yè)儲能EMS評價金字塔

下：穩(wěn)

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

硬件方面我們關注質量，包括高低溫運行，電磁兼容性，MTBF（無故障運行時間）等。

軟件方面關注在云邊通信的穩(wěn)定和自愈性，軟件的MTBF等。

建議選購經(jīng)過多個項目驗證的硬件以及大廠的供應，以獲得穩(wěn)定的產(chǎn)品和售后服務。

金字塔中層是連接：在調試和交付階段，EMS需要提供南向接入功能，支持快速的設備管理和對接，展示頁面定義配置，調試查錯。在日常運維階段，EMS需要提供安全實時的遠程遙控功能，以支撐日常的策略調整，設備啟停，問題排查糾正，減少高成本的到場維保。同時EMS也能非常便利的接入地調等北向設備，實現(xiàn)儲能的本地托管模式，融入到更多樣的應用場景。

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**競爭力。除了當前覆蓋全面的工商業(yè)儲能場景的策略，EMS較應該關注智能策略的實現(xiàn)，從而將風、光、儲、充、柴等資產(chǎn)較好地在用電端打通，從而迎接綠電時代的到來。

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

較進一步的，智能還體現(xiàn)在儲能風險的預警方面，結合云平臺的強大算力，實現(xiàn)電池早期故障，設備隱患等進行識別和報警。從而提升電站壽命，**電站安全。

結語

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

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

源網(wǎng)荷儲一體化、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)中成為一個個應用，造福社會和人民。

而工商業(yè)儲能作為靠近用電端的儲能節(jié)點，其重要性不言而喻。

工商業(yè)儲能EMS就像這些節(jié)點的神經(jīng)系統(tǒng)，是根植于節(jié)點內的信息元系統(tǒng)，一出生就注定是要開放互聯(lián)的。

我們期待新能源汽車的L3L4級別的自動駕駛，我們也可以期待儲能較**別的自動運行。

詞條
詞條說明
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