张继冬
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要： 随着能源需求的不断增长和可再生能源的广泛应用，储能技术在电力系统中的重要性日益凸显。储能柜作为一种高效的储能设备，其内部的能量管理系统（EMS）起着至关重要的作用。本文深入探讨了储能柜中 EMS 系统的应用，包括其功能、架构、控制策略以及在不同场景下的优势。通过对实际案例的分析，阐述了 EMS 系统在提高储能系统效率、稳定性和可靠性方面的重要作用，并对未来储能柜中 EMS 系统的发展趋势进行了展望。
一、引言
在当今能源转型的大背景下，可再生能源如太阳能和风能的波动性和间歇性给电力系统的稳定运行带来了挑战。储能技术作为一种有效的解决方案，可以实现能量的存储和释放，提高电力系统的灵活性和可靠性。储能柜作为一种集成化的储能设备，具有安装方便、占地面积小、成本低等优点，在分布式能源系统、微电网和智能电网等领域得到了广泛应用。而储能柜中的 EMS 系统则是实现储能系统高效运行和管理的关键。
二、EMS 系统的功能
（一）能量监测与管理
EMS 系统可以实时监测储能柜的能量状态，包括电池电量、充放电功率、电压、电流等参数。通过对这些参数的分析和处理，EMS 系统可以实现对储能系统的能量管理，优化充放电策略，提高储能系统的效率和使用寿命。
（二）功率控制与调节
EMS 系统可以根据电力系统的需求，对储能柜的输出功率进行控制和调节。在电网负荷高峰时，EMS 系统可以控制储能柜放电，为电网提供支持；在电网负荷低谷时，EMS 系统可以控制储能柜充电，实现能量的存储。此外，EMS 系统还可以对储能柜的输出功率进行平滑调节，减少对电网的冲击。
（三）安全保护与故障诊断
EMS 系统可以对储能柜进行安全保护，包括过充保护、过放保护、过流保护、过温保护等。当储能柜出现故障时，EMS 系统可以及时进行故障诊断，并采取相应的保护措施，确保储能系统的安全运行。
（四）通信与远程监控
EMS 系统可以通过通信接口与外部设备进行通信，实现远程监控和管理。用户可以通过手机、电脑等终端设备实时查看储能柜的运行状态和参数，并对储能系统进行远程控制和调节。
三、EMS 系统的架构
（一）硬件架构
EMS 系统的硬件架构主要包括传感器、控制器、通信模块和电源模块等部分。传感器用于采集储能柜的各种参数，如电压、电流、温度等；控制器用于对采集到的参数进行分析和处理，并发出控制指令；通信模块用于实现 EMS 系统与外部设备的通信；电源模块用于为 EMS 系统提供电源。
（二）软件架构
EMS 系统的软件架构主要包括数据采集与处理模块、能量管理模块、功率控制模块、安全保护模块和通信模块等部分。数据采集与处理模块用于采集和处理储能柜的各种参数；能量管理模块用于实现对储能系统的能量管理；功率控制模块用于对储能柜的输出功率进行控制和调节；安全保护模块用于对储能柜进行安全保护；通信模块用于实现 EMS 系统与外部设备的通信。
四、EMS 系统的控制策略
（一）充放电控制策略
EMS 系统的充放电控制策略主要包括恒流充电、恒压充电、恒功率充电和智能充电等。恒流充电是指在充电过程中保持充电电流不变，直到电池充满为止；恒压充电是指在充电过程中保持充电电压不变，直到电池充满为止；恒功率充电是指在充电过程中保持充电功率不变，直到电池充满为止；智能充电是指根据电池的状态和充电需求，自动调整充电电流和电压，实现**的充电效果。
（二）功率控制策略
EMS 系统的功率控制策略主要包括功率跟随控制、功率预测控制和功率优化控制等。功率跟随控制是指根据电力系统的需求，实时调整储能柜的输出功率，实现功率的跟随；功率预测控制是指根据电力系统的负荷预测和可再生能源的发电预测，提前调整储能柜的输出功率，实现功率的优化；功率优化控制是指通过优化算法，对储能柜的输出功率进行优化，实现系统的**运行。
五、EMS 系统在不同场景下的应用优势
（一）分布式能源系统
在分布式能源系统中，储能柜可以与太阳能、风能等可再生能源发电设备相结合，实现能量的存储和释放，提高分布式能源系统的稳定性和可靠性。EMS 系统可以对储能柜进行能量管理和功率控制，优化分布式能源系统的运行效率，降低系统成本。
（二）微电网
在微电网中，储能柜可以作为备用电源，为微电网提供支持，提高微电网的可靠性和稳定性。EMS 系统可以对储能柜进行能量管理和功率控制，实现微电网的自主运行和优化调度，提高微电网的能源利用效率。
（三）智能电网
在智能电网中，储能柜可以作为电网的调峰填谷设备，为电网提供支持，提高电网的灵活性和可靠性。EMS 系统可以对储能柜进行能量管理和功率控制，实现智能电网的优化调度和需求响应，提高电网的能源利用效率。
六、Acrel-2000ES储能柜能量管理系统
（一）系统概述
安科瑞储能能量管理系统Acrel-2000ES，专门针对工商业储能柜、储能集装箱研发的一款储能EMS，具有完善的储能监控与管理功能,涵盖了储能系统设备(PCS、BMS、电表、消防、空调等)的详细信息,实现了数据采集、数据处理、数据存储、数据查询与分析、可视化监控、报警管理、统计报表等功能。在高级应用上支持能量调度,具备计划曲线、削峰填谷、需量控制、防逆流等控制功能。
（二）系统功能
1.实时监测
系统人机界面友好，能够显示储能柜的运行状态，实时监测PCS、BMS以及环境参数信息，如电参量、温度、湿度等。实时显示有关故障、告警、收益等信息。
2.设备监控
系统能够实时监测PCS、BMS、电表、空调、消防、除湿机等设备的运行状态及运行模式。
PCS监控：满足储能变流器的参数与限值设置；运行模式设置；实现储能变流器交直流侧电压、电流、功率及充放电量参数的采集与展示；实现PCS通讯状态、启停状态、开关状态、异常告警等状态监测。
BMS监控：满足电池管理系统的参数与限值设置；实现储能电池的电芯、电池簇的温度、电压、电流的监测；实现电池充放电状态、电压、电流及温度异常状态的告警。
空调监控：满足环境温度的监测，可根据设置的阈值进行空调温度的联动调节，并实时监测空调的运行状态及温湿度数据，以曲线形式进行展示。
UPS监控：满足UPS的运行状态及相关电参量监测。
3.曲线报表
系统能够对PCS充放电功率曲线、SOC变换曲线、及电压、电流、温度等历史曲线的查询与展示。
4.策略配置
满足储能系统设备参数的配置、电价参数与时段的设置、控制策略的选择。目前支持的控制策略包含计划曲线、削峰填谷、需量控制等。
七、结束语
总之，储能柜中的EMS系统在优化储能管理、提高电网运行效率方面具有重要意义。随着技术的发展和应用的推广，EMS系统将在储能柜领域发挥更大的作用，助力绿色能源的发展。
参考文献
[1]企业微电网设计与应用手册2022.05版.
作者简介
张继冬，男，现任职于安科瑞电气股份有限公司，