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    储能EMS在柴储项目上的应用

    发布时间: 2022-09-23  点击次数: 832次

    1.项目概述

    该项目位于济南市中油济柴,中油济柴始建于1920年,是我国最早生产柴油机的厂家之一。不但是集团公司下属的内燃机研发制造企业,也是中国内燃机行业中进入石油钻探领域的企业。核心业务是中大功率内燃机的研发制造,延伸业务包括液力传动装置、电气控制装置、燃气动力集成装置等。
    本次项目为EMS系统在柴发储能项目的应用。EMS系统包含监控及能量优化管理主机,装载综合监控软件平台,可实现与储能变流器、BMS等进行通讯,监测系统运行数据,并根据需求实行储能系统的运行策略,实现能源的高效利用。

     

    2.项目建设以及内容

    EMS通讯拓扑分为两层结构,顶层为总集中监控系统,底层设备:储能变流器、电池管理系统(BMS)、计量电表系统等均接入监控系统。
    监控主机完成现场测控系统之间的网络连接、转换、数据采集、数据本地处理、协议转换和命令的交换、本地用户画面监视操作、控制策略,实现大容量实时数据的高速汇集传输,确保系统能够快速、准确地得到所有监测及监控信息,并及时反馈网络检测的系统异常与故障,确保快速定位与恢复。

     

    EMS与底层设备通信说明

    监控的系统

    规约

    说明

    PCS

    LAN/Modbus

    接收EMS系统命令,进行交直流转换

    BMS

    LAN/Modbus

    负责管理电池系统单元中的全部主控单元。上报关键电池模拟量采集的信息,并在电池系统异常时上报告警。保护电池使用安全

    电表

    RS485/Modbus

    接收、统计电表实时负荷信息

    电操

    干接点/Modbus

    控制断路器电操

    其他

     

    视频、开关状态量等

     

    3.EMS的功能及设计

    (1)运行情况实时监控

    系统能对所有被监控的运行参数和状态进行实时和定时数据采集,对重要历史数据进行处理并存入数据库。包括:
    BMS系统的各组电池的总电压、电流、平均温度、SOC、SOH、 充放电电流限值、单节最值电池电压、单节最值电池温度、故障及报警信息、历史充放电电量、历史充放电电能等常用信息。
    PCS的相关参数,包括:直流侧各分支的电压/电流/功率等、交流侧的各相有功功率、无功功率、电压、电流、功率因数、频率和温度、机柜温度、运行状态、报警及故障信息等常用信息,以及日充电量、日放电量、累计充电量、累计放电量(需加电表)等。
    负荷的各相电压、电流、有功功率、无功功率、频率等信息。

    (2)运营数据显示

    系统可根据用户要求,进行实时数据、历史数据的查看,并导出报表;

    (3)电站能量管理

    系统根据当前时段、当前负荷、当前上网电价、储能电池SOC,自动控制潮流方向,确定微网系统充放电时段。

    (4)故障报警

    系统提供故障及状态事件的记录和导出功能。

    (5)报表、实时曲线、能量流动显示

    系统提供实时曲线记录、分析和查询功能,自由选择所需记录和分析的数据,以曲线展现实时数据、历史数据及历史数据统计值,统计数据间隔为1分钟、15分钟。

       3.1能量管理系统主界面

     

    监控系统数据表

    1

    数据监控

    显示PCS主要数据,包括:
    1.交流侧三相电压、电流、有功无功功率、功率因数,频率,模块温度;
    2.电网侧总有功功率、负载侧总有功功率
    3.直流侧电压、电流、功率;
    4.交流充电量、放电量,直流充电量、放电量;
    5.设备运行状态,告警、故障状态;
    6.设备运行参数查看;

    显示BMS主要数据,包括:
    1.SOC、总电压、总电流、剩余容量;
    2.设备总告警、总故障状态;

    显示计量电表主要数据;

    2

    系统电气接线图

    1.显示储能系统电气主接线图;
    2.显示关键数据在电气主接线图上;
    3.充放电时显示潮流方向;
    4.充放电时显示PCS工作状态(充电、或者放电);

    3

    运行曲线

    按每日24小时记录运行曲线,曲线支持历史数据查看,曲线数据包括:
    1.直流电压;
    2.交流电流、直流电流;
    3.充放电有功功率;
    4.电池SOC;
    5.储能集装箱的箱内温度和箱外温度;

    4

    自动控制

    支持全自动运行。运行策略采用削峰填谷(谷时段时充电,峰时段时放电),具体的策略需要设置如下参数:
    1.当地峰谷时段(系统维护--信息管理器--电力负荷);
    2.PCS处于远程控制模式;
    3.EMS的自动控制手柄处于“遥控”模式;
    4.电池的“充电低阈值”(电池低于此值时系统自动开始充电);
    5.电池的“充电高阈值”(电池高于此值时系统自动停止充电);
    6.电池的“放电高阈值”(电池高于此值时系统自动开始放电);
    7.电池的“放电低阈值”(电池低于此值时系统自动停止放电);
    8.设置充电、放电最大限值;

    5

    手动控制

    1.遥控开关机PCS;
    2.遥控开关机空调;

    3.遥控开关柜内断路器电操(4个);

       3.2实时数据显示

     

    4.运行策略

    使用工况:目前济柴生产的柴发在试机时发出的电全部浪费了,现在计划使用储能系统,将弃电全部储存到储能里,发出的电是交流400V。储能系统接入400V交流母线,然后通过生产车间内的2000kVA变压器送到10KV厂区电网内消纳使用。
    储能系统通过一台双路切换柜,分别接至内部配电网和发电机组调试台,两路输出通过机械和电气控制方式实现互锁,只能一路输出。
    (1)当无发电机组测试任务时,将切换柜切至配电网一侧,通过辅助触点向EMS系统反馈干接点信号,EMS系统控制储能系统进入并网运行模式,根据设定的运行工况,实现削峰填谷自动运行,赚取电力差价。
    (2)当有发电机组测试任务时,在并网运行模式下提前将储能系统电量放出,以满足测试需要。测试时,将切换柜切至发电机组调试台一侧,通过辅助触点向EMS系统反馈干接点信号,EMS系统控制储能系统进入测试模式。测试模式下,储能系统相当于一台功率0~0.5MW可调的负载,用户通过上位机可以根据发电机组测试要求设置测试工步(充电功率曲线),实现手动/自动测试运行,同时将发电机组测试运行过程中发出的电力存储起来,避免浪费;测试结束后,储能系统重新切回至并网运行模式,将存储的电力释放出来,实现电费节约。

       4.1充放电界面

     

    5.总结  

    储能将是影响未来能源格局的关键技术,对其接入能量系统的安全稳定高效运行、提高能源综合利用效率、促进新能源产业发展、推动能源战略转型有重要意义。通过优化储能控制、分布式电源出力和负荷投退等,安全、经济、高效地实现了不同应用场景(电源侧、电网侧、用户侧和辅助服务)和不同运行方式下的能量管控。基于QTouch的EMS能量管理系统为这一系列不同应用场景提供解决方案,促进新能源消纳,协助电网削峰填谷,提升电网安全高效、低碳经济运行水平。
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