集中式储能能量管理系统.pdf
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1、2023,16(2)上海电气技术47集中式储能能量管理系统杨军亮奚玲玲王力上海电气输配电集团技术中心心上海2200042摘要:介绍了集中式储能能量管理系统的硬件拓扑结构和网络拓扑结构,给出了系统接入设备和系统功能,并设计了系统界面。这一系统具有较高的可靠性和稳定性,能够适应较为复杂的工业环境。关键词:储能;能量管理系统;结构;功能;界面中图分类号:TK02文献标志码:AAbstract:The hardware topology and network topology of energy management system forcentralized energy storage were
2、 introduced,system access device and system function were provided,and the system interface was designed.This system has high reliability and stability,and can adapt tomore complex industrial environment.Keywords:Energy Storage;Energy Management System;Structure;Function;Interface文章编号:16 7 4-540 X(2
3、023)02-047-05通信进行数据交互。1研究背景2集中式储能能量管理系统简介近年来,电力行业发展的重点已经由原有的持续性能源向间歇式新能源发展,例如风能、光伏等,新能源不仅绿色环保,而且能有效缓解电力紧张等问题。储能技术可以促进新能源的利用,提高电力系统运行的稳定性和可靠性,提高电网的运行质量。集中式储能系统能够为火电、风电及光伏发电站等提供综合全面的电能质量解决方案,并且在微型电网或分布式能源系统中发挥出调峰、电压补偿、频率调节及电能质量管理等重要作用,保证系统的稳定、安全及可靠运行。与传统的固定式储能系统相比,集中式储能系统具有成本低、绿色环保、建设周期短、集约用地、安装调试简单、外
4、形美观等特点。集中式储能系统的设备只需在生产、安装及调试后,直接运往工作现场,进行简易固定、安装及调试即可进行正常工作。集中式储能系统主要由储能能量管理系统、电池集装箱、电池管理系统、储能逆变器、消防系统、空调系统、二次侧配电系统、变压器等部分组成。各设备之间采用工业以太网和控制器局域网总线(CAN)收稿时间:2 0 2 2-12第一作者简介:杨军亮(198 5一),男,硕士,高级工程师,主要从事控制系统及微电网研究工作集中式储能能量管理系统以服务器为控制核心,实时采集储能电池、电池管理系统、储能逆变器、空调等相关信息。该系统包括以下功能:实时监控集装箱内的消防、门禁、水浸等信号;实时显示储能
5、系统状态信息及故障报警信息;就地控制实现削峰填谷,提供电源用于新能源场站黑启动;实时接收云平台的控制指令,并进行响应。3储能能量管理系统组成3.1硕硬件拓扑结构储能能量管理系统拓扑如图1所示。储能能量管理系统作为储能系统的核心,可以接人电池管理系统、储能逆变器、空调系统、集装箱内相关设备状态、消防信号等。该系统可实时显示储能系统中各个设备的状态信息,能够实现故障报警、保护关断。储能能量管理系统也可以接收上级调度指令,实时下发至储能逆变器进行功率控制。储能逆变器接收48到控制指令后,直接对电池系统进行充放电控制。空调系统实时上传环境信息,包括温度、湿度等。储能能量管理系统可以对环境信息进行显示,
6、并且可上海电气技术以设置空调相关参数。开关柜状态信号、消防、门禁等信号通过输人输出控制单元进行集中采集,并上传至储能能量管理系统。2023,16(2)电池维电池控制单元电池管理系统CAN储能集装箱储能逆变器RS485DI开关柜、消防、门禁、水浸及隔离变压器电压、电流信号采集集装箱温度湿度、AIRS485储能能量管理系统RS232变压器温度、空调、不间断电源展示屏工上级调度系统图1储能能量管理系统拓扑3.2风网络拓扑结构储能能量管理系统网络拓扑图如图2 所示。该系统主要是以太网通信为主,储能能量管理系统也可以兼容Modbus、R S48 5等协议的通信方式。外围设备储能逆变器、电池管理系统、输入
7、输出控制单元等均采用以太网的方式上传数据。输入输出控制单元采集信息后,也采用以太网的方式上传至储能能量管理系统。该系统通过光纤的方式与远程后台进行数据交互。整个组网方式灵活多变,也可以集成现有的物联网无线传输模块,例如4G/5G模块、Lora模块等。储能能量管理系统的传输方式也可以满足更多的环境和项目需求。3.3系统接入设备储能能量管理系统主要围绕电池系统来进行控制和保护,所以主要设备为电池管理系统、动环系统、储能逆变器、安全保护系统、环境控制系统等,设备接人列表见表1。安全保护系统包括消防、门禁、水浸等,环境控制系统包括空调系统。电池管理系统主要用于智能化管理及维护各个电池单元,防止电池出现
8、过充电和过放电,延长电池的使用寿命,监控电池的状态。储能逆变器是整个集中式储能系统的核心部件之一,是实现该储能系统接人电网系统高效、稳定、安全可靠运行及可再生能源最大化利用的重要工具和保障。储能逆变器主要功能包括:有功功率控制;四象限独立进行有功和无功控制;低电压穿越。储能逆变器并网充放电功率值可通过后台监控系统设定,充电方式应包括恒流充电、恒功率充电、恒压充电,放电方式为恒电流放电或恒功率放电,放电方式可选。与储能能量系统配合时,可根据2023,16(2)上海电气技术49以太网通信无线通信能量管理平台交换机云端数据集中器应用程序网络串口通信储能能量管理系统服务器储能逆变器储能电池管理系统空调
9、系统输入输出控制单元电池管理单元图2储能能量管理系统网络拓扑表1设备接入列表序号设备名称1储能逆变器2电池管理系统3空调系统4消防5门禁6水浸储能能量管理系统指令控制其有功功率输出,可接收并实时跟踪执行储能能量管理系统发送的有功功率控制信号,根据并网侧电压频率、储能能量管理系统控制指令等信号自动调节有功输出,确保最大输出功率及功率变化率不超过给定值,以保证在电网故障和特殊运行方式下保证电力系统的稳定性。4储能能量管理系统主要功能储能能量管理系统主要功能如图3所示。储能能量管理系统主要功能模块包括通信模块、数据采集与处理模块、系统控制模块、环境监控系统模块、故障处理模块、界面展示模块、输人输出信
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