能量管理系統(tǒng)(EMS)是電化學(xué)儲能電站的決策中樞設(shè)備，與BMS、PCS統(tǒng)稱為“3S”系統(tǒng)，是儲能電站監(jiān)控系統(tǒng)站控層的核心設(shè)備。EMS通過計算機、網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)，實現(xiàn)對儲能電站內(nèi)儲能系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等設(shè)備的信息采集、監(jiān)視、控制等功能。
EMS在儲能電站中總造價中占比較小，約為1%-5%左右，且設(shè)備價格與項目規(guī)模相關(guān)性較弱，因此，儲能電站規(guī)模越大，EMS價格占比越小。EMS廠家仍以電力行業(yè)傳統(tǒng)二次設(shè)備廠家為主，例如南瑞繼保、四方、許繼、南自、長園等二次廠家，部分集成廠商和第三方獨立廠家提供EMS解決方案也是行業(yè)目前的主流方式，特別是在中小型的儲能電站。
不同應(yīng)用場景、建設(shè)規(guī)模電化學(xué)儲能電站EMS功能差別較大，以用戶側(cè)儲能電站為例，大多用戶側(cè)儲能電站以峰谷電價差套利為主，不接受電網(wǎng)的調(diào)度管理，EMS可通過配置單臺服務(wù)器即可實現(xiàn)的監(jiān)控和執(zhí)行充放電策略，甚至部分項目可將EMS功能與BMS進(jìn)行功能整合，實現(xiàn)“無EMS化”。在新能源側(cè)和電網(wǎng)側(cè)大中型儲能電站，EMS面臨監(jiān)控數(shù)據(jù)信息量大、控制策略多樣化需求以及調(diào)度管理系統(tǒng)的復(fù)雜程度提高， EMS一般需具備場站設(shè)備監(jiān)控、調(diào)度控制、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、電力交易等功能。
電化學(xué)儲能電站普遍采用少人值守的模式，部分小型儲能電站也可實現(xiàn)無人值守，EMS是儲能電站的“大腦”和運維人員的“眼睛”，是實現(xiàn)儲能電站高效運行和調(diào)控使用的關(guān)鍵。
監(jiān)控系統(tǒng)一般采用分層分區(qū)的架構(gòu)，EMS系統(tǒng)作為監(jiān)控系統(tǒng)站控層的主要設(shè)備，一般由監(jiān)控服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、交易服務(wù)器、操作員站等組成。
12月1日，國標(biāo)《電化學(xué)儲能電站監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》(GB/T42726-2023)正式實施，國標(biāo)規(guī)定了電化學(xué)儲能電站監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、存儲處理、控制與調(diào)節(jié)、報警、事件順序記錄與事故追憶、通信等要求，結(jié)合行業(yè)發(fā)展趨勢，EMS的主要功能如下。
首先，電化學(xué)儲能電站數(shù)據(jù)信息量龐大，百兆瓦級電化學(xué)儲能電站數(shù)據(jù)量超過60萬，特別是儲能系統(tǒng)的電壓、溫度、電流等信號異常龐多，需要將數(shù)據(jù)信息送至EMS， EMS通過對BMS、PCS等設(shè)備海量數(shù)據(jù)的采集，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后實現(xiàn)遠(yuǎn)程的監(jiān)視。同時，EMS數(shù)據(jù)存儲設(shè)備需對海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，便于后期的統(tǒng)計分析，國標(biāo)規(guī)定數(shù)據(jù)存儲容量不少于3個月。
其次，隨著電力市場的建設(shè)，中大型電化學(xué)儲能電站參與輔助服務(wù)市場或電力現(xiàn)貨市場，可對電網(wǎng)提供調(diào)峰、調(diào)頻、緊急功率支撐、平滑功率輸出等多重化的服務(wù)，EMS需具備接收調(diào)度AGC、AVC等調(diào)度控制功能，同時需具備與風(fēng)電、光伏等新能源的協(xié)調(diào)互動能力。
最后，EMS需具備與PCS、BMS等現(xiàn)地層設(shè)備的快速可靠通信能力，其中大中型的儲能電站一般采用雙機雙網(wǎng)冗余配置，通信規(guī)約一般采用104、61850等通信規(guī)約。國標(biāo)規(guī)定EMS發(fā)出控制指令到現(xiàn)地層設(shè)備響應(yīng)時間不超過1s。
此外，EMS需具備報警、防誤閉鎖、自動/手動切換、對時等功能。
未來隨著數(shù)字化、智能化的發(fā)展趨勢，人工智能和大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的應(yīng)用，EMS將在主動安全預(yù)警、智能交易、故障信息處理等方面得到進(jìn)一步提升，最終實現(xiàn)儲能電站的“智慧”運行。
作者：禾木 來源：中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會
作者：禾木
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