储能电站EMS、BMS、PCS系统详解
发布时间:
2023-02-27
在储能电站中,EMS(能量管理系统)、BMS(电池管理系统)和PCS(功率转换系统)是三大核心系统,分别承担不同的功能,共同确保储能电站的高效、安全和稳定运行。EMS根据电价、负荷需求等数据,制定最优充放电策略,BMS提供电池状态信息,辅助EMS调整策略,PCS执行EMS的指令,实现电能量的高效转换。下面详细介绍一下这三个系统的功能。
一、能量管理系统(EMS)
能量管理系统(EMS)是Energy Management System的缩写,它通过储能协调控制器及能量管理单元(EMU)进行数据采集与能量管理,实现储能电站的计划跟踪、平滑控制、系统调峰、二次调频、SOC自动维护以及有功、无功控制。
EMS能量管理系统包括硬件和软件两个部分。硬件主要是前端的储能协调控制器及能量管理单元EMU。它们完成能量流的采集,监测与控制。并把数据通过通信规约传送给EMS软件系统及电网调度主站。
EMS能量管理系统在储能设备管理、能量平衡控制、电网支撑和能源优化等方面发挥着重要作用。它能够提高能源的利用效率,提升电网的稳定性和可靠性,促进清洁能源的应用和能源系统的可持续发展。
EMS系统的主要功能及作用有以下几个方面:
1)储能设备管理:EMS能量管理系统可以实时监测和管理储能设备,包括电池组、超级电容器等,以确保它们的正常运行和性能。它监测电池的电量、温度、充放电速率等参数,实现对储能设备的状态监控、故障诊断和维护管理。
2)能量平衡控制:通过EMS能量管理系统,可以对储能设备进行智能调度和控制,以实现电能的平衡。在电网需求高峰期,储能设备可以释放储存的能量,满足电网的负荷需求;在电网需求低谷期,储能设备可以充电,储存多余的能量。
3)电网支撑功能:EMS能量管理系统可以通过调整储能设备的充放电行为,对电网进行支撑。在电网频率波动较大、电力系统需要调整时,储能设备可以快速响应,通过释放或吸收功率来调节电网的频率和稳定性,提高电网的可靠性。
4)能源优化和节能减排:EMS能量管理系统可以通过对电网、负荷和储能设备的数据分析,利用智能优化算法制定最佳的能量调度策略。它可以根据不同的因素,如电价、能源需求和负载情况,进行能量的优化调度,实现最大程度的经济效益和节能减排。
储能协调控制器(ESCC)
储能协调控制器的英文是:Energy Storage Coordination Controller,故简称ESCC。储能协调控制器能实时监测储能电站的频率和电压,实现对全站储能一次调频、动态无功调压、惯量支撑等快速功率响应,同时接收站控层控制指令,实现对全站储能变流器PCS的协调控制。储能协调控制器主要用于储能电站的能量管理EMS及电网调度控制功能,是实现EMS系统的核心硬件设备。它能实时监测储能电站频率和电压,实现对全站储能一次调频、动态无功调压、惯量支撑等快速功率响应,同时接收站控层控制指令,实现对全站储能变流器PCS的协调控制。它的主要功能有:
1)一次调频(AGC功能):储能协调控制器需具备一次调频功能。装置能实时监测电化学储能电站并网点的频率,当频率偏移量超出调频死区范围时,装置在电化学储能电站可调容量允许的范围内主动实施一次调频。
2)动态无功调压(AVC功能):储能协调控制器能实时监测电化学储能电站并网点电压,当电压偏移量超出调压死区范围时,装置可在电化学储能电站并网点允许的电压范围内主动实施动态无功调压功能。
3)惯量支撑功能:储能协调控制器能实时监测电化学储能电站并网点的频率变化,装置根据频率的变化率提供惯量支撑功能。
4)电参量采集功能:储能协调控制器能采集网侧相电压、线电压、电流有效值,计算有功功率、无功功率、频率等电气参量,以满足实时性控制功能要求;
5)调节指令接收功能:储能协调控制器具备通过通讯接口接收电化学储能电站监控系统和电力系统稳定控制系统的功率调节指令的功能。
6)储能调度功能:储能协调控制器可以监测电力系统的负荷需求和能源供给情况,并根据需求来调度储能系统的充电和放电操作。它可以确保储能系统在关键时刻提供足够的能量,以实现电力系统的供需平衡。
7)能量管理功能:储能协调控制器可以分析和优化储能系统的能量流动,以确保最大程度地提高能源利用效率。它可以根据电力市场价格、储能系统的状态和负荷需求等因素,智能地决定何时进行充电和放电操作。
8)储能系统保护功能:装置可以监测储能系统的电压、温度、电流等参数,并在异常情况下采取相应的保护措施,以确保储能系统的运行安全和运行寿命。
总的来说,储能协调控制器通过智能化的采集与控制实现全站的能量管理EMS和调度,可以最大程度地发挥储能系统的优势,提高能源利用效率,减少电力系统的负荷波动,并提供稳定可靠的电力供应。
储能能量管理单元(EMU)
储能能量管理单元EMU(英文Energy Management Unit的缩写,简称 EMU) 它是储能系统中的一个重要组件,主要负责储能设备的能量采集,能量管理和控制,通过智能化的运算和控制,提高储能设备的利用效率、延长电池使用寿命等。
EMU具体功能包括以下几个方面:
1)能量储存管理:EMU负责电池组的电能储存和管理。它可以监控电池组的电压、电流、电量等参数,实时反馈电池组的状态和使用情况,为合理地进行储存和使用能量提供数据支撑。
2)充放电控制:EMU可以根据电池组的充电、放电状态,和实时的能量需求,进行充放电控制,确保储能设备在充满状态下运行,并尽量避免出现过充过放的问题。
3)故障检测诊断:EMU 负责监测电池组的健康状况,及时识别故障点,并发出警告信息,通知相关人员进行检修或更换。
4)数据采集处理:EMU可以有序地采集和整理电池组的工作数据,进行分析和处理。且可以与其他储能设备连接,共享能量数据,提高能量利用效率。
5)控制策略优化:通过数据的分析和处理,能量管理单元 (EMU) 可以制定和优化储能设备的控制策略,实现更加智能的管理和控制,提高设备的利用效率和经济性。
综上所述,能量管理单元EMU也是能量管理系统EMS的一个组成部分,承担着电池组的能量管理和控制等功能,其智能化的控制和优化策略,对于提高储能设备的利用效率、延长电池使用寿命具有重要的作用。
二、什么是储能BMS系统,BMS系统与EMS系统的区别
储能EMS系统和BMS系统是储能系统中的两个不同但密切相关的组件。下面是它们之间的区别:
1)BMS系统(Battery Management System,电池管理系统):BMS系统是针对电池组的管理和控制而设计的。它主要负责监测电池组的状态、管理充放电过程,并保证电池的安全性、稳定性和寿命。BMS系统涵盖的功能包括电池的温度监测、电压和电流监测、SOC(State of Charge,电荷状态)估算、SOH(State of Health,健康状态)检测、充电和放电保护、均衡控制以及故障诊断等。
2)储能EMS系统(Energy Management System,能量管理系统):储能EMS系统是一个更大范围的系统,它综合管理整个储能系统,包括不同类型的储能设备、智能电网、电力负载等。储能EMS系统的主要功能是对储能系统进行能量的管理、调度和优化,以最大程度地提高能量利用效率、降低能耗、增加系统稳定性和灵活性。储能EMS系统会监测和分析系统内外的能量需求、电力市场情况,基于这些信息进行智能的能量调度,控制储能设备的充放电过程,并实现对能量流动的优化管理。
总结来说,BMS系统主要专注于电池组的管理和控制,而储能EMS系统更加综合和全面,负责整个储能系统的能量管理和优化。BMS系统与储能EMS系统之间存在着密切的关系和互动,BMS系统提供关键的电池监测信息和保护控制,而储能EMS系统则通过整合和协调多个储能设备,实现对整个储能系统的能量智能管理。
三、储能变流器(PCS)
储能变流器PCS是储能电站(Energy Storage Power Conversion System)中的一个关键组件。它主要负责将电能量进行交直流转换,并控制对储能系统的充放电。
储能变流器PCS通常是采用电力电子技术,它具备以下功能:
1)电能的转换:储能变流器可以将储能系统中的直流电能转换为外部供电系统所需的交流电能,或将外部供电系统的交流电转换为直流电能。
2)功率控制:储能变流器可以根据电力系统的需求和各种工况,对输入输出储能系统的电能量功率进行控制和调节,确保电能的平稳传输。
3)进、出口电网的互联:储能变流器可以将储能系统连接到电力网络,并且实现双向的能量流动。它可以将储能系统接入电网,将储存的能量注入电网;同时,它也可以将电网的多余能量储存起来,以备后续使用。
4)系统保护和安全:储能变流器还具备安全保护功能,它可以监测系统中的电流、电压、温度等参数,确保系统的稳定运行,同时对储能系统进行过载保护、短路保护等措施,确保安全稳定运行。
通过控制储能变流器PCS的功率输出,电力系统可以根据需求灵活调配能量资源,实现电力负荷的平衡和稳定。这使得储能变流器PCS在电力系统调度和清洁能源应用等方面具有重要的作用。
综上所述,BMS主要负责对电池的监控和保护,以确保电池的安全。PCS负责电能转换和功率调节,确保电能转换的安全。EMS负责能量管理和调度,优化充放电策略,最大化储能电站的经济效益,并确保储能电站的整体运行安全。
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