安科瑞 劉秋霞
摘 要：隨著大量的風電、光伏等新能源并入電網，尤其是大量的分布式電源并入用電側，將給電網平穩運行帶來一定挑戰。移動儲能系統作為能源互聯網的一個主要組成部分，主要應用在能源互聯網的分布式能源與微網領域。本文提出的移動儲能系統，采用一體式集裝箱設計方案，集成可靠的智能動環監控系統，集裝箱環境支持系統及儲能電站監控管理系統，具備與電網即插即用的工作模式，可以方便應用于電網的支撐及區域性臨時供電支撐。
關鍵詞：能源互聯網； 移動儲能 ；電池PACK
1 移動儲能系統的背景
1.1 電化學儲能趨于成熟
儲能應用更多的是電化學儲能，還有鋰離子電池，鈉硫電池等等，從2016—2017年，所有規劃和在建項目已經 達到1.6GW，政策、企業、技術成熟度、產品成本下降等呈現出猛增的態勢。
現在10MW甚至100MW并不是很新鮮的事。除此之外，成本下降也是一個非常好的消息，根據中國電力科學研究院的模型計算，到2020年儲能系統的建設成本額已經基本達到營收平衡點。
1.2 國內外儲能政策
國際方面，現在有10多個政策支撐儲能發展，有能源規劃裝備，有電力規劃還有新能源、電動汽車等等，在國際相關的政策里，儲能是一個非常重要的支持要素。對于中國而言，政策在2017年10月11日發布，對儲 能現在和未來的發展提出了明確的目標，規定了五大任務，在指導意見出臺之后很多地方就開始研究和出臺支持儲能發展的相關政策；2017年11月份出臺的43號文，在政策支持下，儲能份額由2015年的2%提高到了9%。
在一些應用領域，如重點設施短時間內保障供電，季節性區域內負荷曲線調整等方面，需要采用移動式電力儲能系統。
2 移動儲能系統的分類
在傳統發電領域，移動儲能主要起到輔助動態運行、取代或延緩新建機組的作用；在可再生能源領域，移動儲能主要起到削峰填谷和跟蹤計劃出力的作用；在輔助服務領域，移動儲能主要起到調頻、調峰和備用容量的作用;在分布式能源與微網領域，儲能主要起到分時電價管理、容量費用管理和提高供電可靠性的作用。
2.1 大型電力儲能系統
大型電力儲能系統是對電網可靠運行的支撐，在調整負載曲線、削峰填谷、提高配電網設備與線路的利用效率、參于電網調頻、改善大電網的供電水平等方面具有重要作用。在一些應用領域，如重點設施短時間內保障供電，季節性區域內負荷曲線調整等方面，需要采用移動式電力儲能系統。大規模移動儲能系統采用一體式集裝箱設計方案，集成可靠的智能動環監控系統，集裝箱環境支持系統及儲能電站監控管理系統，具備與電網即插即用的工作模式，可以方便應用于電網的支撐及區域性臨時供電支撐。
2.2 中型電力儲能系統
中型電力儲能系統如移動充電設備，也就是電動車、樓宇、大型會議、充電站（樁）等臨時需要充電的用電設備“充電寶"，可以有效應對臨時用電、老舊小區電網改造難導致的電力增容和應急負荷等難題，也解決了小區停車位不固定、充電不方便的問題。例如北京的“移動充電寶"，2018年2月，北京的新能源車主就可以在“易充網"上看到電子版的充電樁地圖，地圖囊括所有快速充電樁和慢速充電樁的地理位置信息和相應的數量信息，隨時隨地查詢到充電樁信息。
2.3 小型移動儲能系統
家用儲能系統主要指安裝在居民住宅或者企業園區的的小型儲能系統，其運行模式包括獨立運行、與小型風機、屋頂光伏等可再生能源發電設備配套運行以及家用儲熱設備等。家用儲能系統的應用包括：電費管理、控制用電成本（低充高放）；供電可靠性；分布式可再生能源接入；電動汽車儲能電池應用等。
3 移動儲能系統的作用
（1）解決“發電與用電的時差矛盾"和“間歇式可再生能源發電直接并網沖擊電網"，平滑出力及調節電能品質。
（2）將“谷電"存儲在儲能電池中，在高峰期釋放出來應用于生產、運營，不僅可以減輕電網負荷負擔，還可以降低運營成本。
（3）將儲能系統應用于、醫院、數據、精密制造、軍事指揮等重要部門的備用電站，可在非常時期保證穩定、及時的應急電力供應。
（4）儲能系統還可以為實現資源的優化配置（燃料、太陽能和風能）、資源整合、電網穩定性（頻率和電壓）以及負載管理服務提供支持。
4 移動儲能系統的組成
采用一體式集裝箱設計方案，集成可靠的智能動環監控系統，集裝箱環境支持系統及儲能電站監控管理系統，具備與電網即插即用的工作模式，可以方便應用于電網的支撐及區域性臨時供電支撐。將電池PACK、變流器（PCS）、配電裝置等集成在一起，提供多種電氣接口（交流輸出/直流輸出/快充。同時配備電池狀態檢測、PCS狀態監控、火災預警與自動滅火裝置等安全措施，具有“可移動、大容量、大功率、遠程調度、低噪音、節能減排、綠色環保"的特點。實現用戶與一體化終端的人機互動，具備光伏發電的信息采集與監控功能，從而為應急救援、后勤保障、移動充電等提供快速、可靠、高質量的電能。當前，移動儲能在用戶側的應用主要包括以下5個方面：峰谷套利、需量電費管理、動態增容、需求響應以及提高新能源自用率。
5 移動儲能系統典型設計
以1MW/1MWh集裝箱儲能系統為例，系統一般由儲能電池系統、監控系統、電池管理單元、消防系統、空調、儲能變流器及隔離變壓器組成，并集成在一個40英尺集裝箱內。
其中電池系統主要由電芯串并聯構成：首先十幾組電芯通過串并聯組成電池箱，然后電池箱通過串聯組成電池組串并提升系統電壓，將電池組串進行并聯提升系統
容量，并集成安裝在電池柜內。
監控系統主要實現對外通信、網絡數據監控和數據采集、分析和處理的功能，保證數據監控準確、電壓電流采樣精度高、數據同步率及遙控命令執行速度快；電池管理單元擁有高精度的單體電壓檢測與電流檢測功能，保證電芯模塊的電壓均衡，避免電池模塊間產生環流，影響系統運行效率。
為了保證系統的安全，集裝箱內配置了消防及空調系統，其中消防系統通過煙霧傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、應急燈等安全設備感知火警，并自動滅火；空調系統根據外部環境溫度，通過熱管理策略控制空調冷熱系統，保證集裝箱內溫度處于合適區間，延長電池使用壽命。
6.安科瑞Acrel-2000ES儲能能量管理系統概述
6.1概述
安科瑞Acrel-2000ES儲能能量管理系統，專門針對工商業儲能柜、儲能集裝箱研發的一款儲能EMS，具有完善的儲能監控與管理功能,涵蓋了儲能系統設備(PCS、BMS、電表、消防、空調等)的詳細信息,實現了數據采集、數據處理、數據存儲、數據查詢與分析、可視化監控、報警管理、統計報表等功能。在高級應用上支持能量調度,具備計劃曲線、削峰填谷、需量控制、防逆流等控制功能。
6.2系統結構
Acrel-2000ES，可通過直采或者通過通訊管理或串口服務器將儲能柜或者儲能集裝箱內部的設備接入系統。系統結構如下：
6.3接入設備
Acrel-2000ES，具備多種接口，多種協議對接的能力，支持多種設備接入。
序號 | 設備類型 | 數量 | 設備接入 | 備注 |
1 | PCS | 1 | LAN口/RS485 | 必裝 |
2 | BMS | 1 | RS485 | 必裝 |
3 | 表計(儲能/防逆流/負荷) | 1 | RS485 | 必裝 |
4 | 冷卻主機 | 1 | RS485 | 必裝 |
5 | 消防主機 | 1 | RS485 | 必裝 |
6 | 溫濕度傳感器 | 1 | RS485 | 必裝 |
7 | 煙霧傳感器 | 1 | 干接點 | 必裝 |
8 | 消防設備 | 1 | 干接點 | 必裝 |
9 | 水浸傳感器 | 1 | 干接點 | 選裝 |
10 | 除濕機 | 1 | RS485 | 選裝 |
11 | 門禁 | 1 | RS485 | 選裝 |
12 | 視頻 | 1 | RJ45 | 選裝 |
6.4系統功能
6.4.1實時監測
系統人機界面友好，能夠顯示儲能柜的運行狀態，實時監測 PCS、BMS 以及環境參數信息，如電參量、溫度、濕度等。實時顯示有關故障、告警、收益等信息。
6.4.2設備監控
系統能夠實時監測 PCS、BMS、電表、空調、消防、除濕機等設備的運行狀態及運行模式。
PCS 監控：滿足儲能變流器的參數與限值設置；運行模式設置；實現儲能變流器交直流側 電壓、電流、功率及充放電量參數的采集與展示；實現 PCS 通訊狀態、啟停狀態、開關狀態、 異常告警等狀態監測。
BMS 監控：滿足電池管理系統的參數與限值設置；實現儲能電池的電芯、電池簇的溫度、
電壓、電流的監測；實現電池充放電狀態、電壓、電流及溫度異常狀態的告警。
空調監控：滿足環境溫度的監測，可根據設置的閾值進行空調溫度的聯動調節，并實時監測空調的運行狀態及溫濕度數據，以曲線形式進行展示。
UPS 監控：滿足 UPS 的運行狀態及相關電參量監測。
6.4.3 曲線報表
系統能夠對 PCS 充放電功率曲線、SOC 變換曲線、及電壓、電流、溫度等歷史曲線的查詢與展示。
6.4.4策略配置
滿足儲能系統設備參數的配置、電價參數與時段的設置、控制策略的選擇。目前支持的控制策略包含計劃曲線、削峰填谷、需量控制等。
6.4.5實時報警
儲能能量管理系統具有實時告警功能，系統能夠對儲能充放電越限、溫度越限、設備故障或通信故障等事件發出告警。
6.4.6事件查詢統計
儲能能量管理系統能夠對遙信變位，溫濕度、電壓越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析。
6.4.7遙控操作
可以通過每個設備下面的紅色按鈕對 PCS、風機、除濕機、空調控制器、照明等設備進行相應的控制，但是當設備未通信上時，控制按鈕會顯示無效狀態。
6.4.8用戶權限管理
儲能能量管理系統為保障系統安全穩定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如遙控的操作，數據庫修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。
6.4.9安科瑞配套產品
序號 | 設備 | 型號 | 圖片 | 說明 |
1 | 儲能能量管理系統 | Acrel-2000ES |
| 實現儲能設備的數據采集與監控，統計分析、異常告警、優化控制、數據轉發等； 策略控制:計劃曲線、需量控制、削峰填谷、備用電源等。 |
2 | 觸摸屏電腦 | PPX-133L |
| 1)承接系統軟件 2)可視化展示:顯示系統運行信息 |
3 | 交流計量表計 | DTSD1352 |
| 集成電力參量及電能計量及考核管理，提供各類電能數據統計。具有諧波與總諧波含量檢測，帶有開關量輸入和開關量輸出可實現“遙信"和“遙控"功能，并具備報警輸出。帶有RS485 通信接口，可選用MODBUS-RTU或 DL/T645協議。 |
4 | 直流計量表計 | DJSF1352 |
| 表可測量直流系統中的電壓、電流、功率以及正反向電能等;具有紅外通訊接口和RS-485通訊接口，同時支持Modbus-RTU協議和DLT645協議;可帶繼電器報警輸出和開關量輸入功能。 |
5 | 溫度在線監測裝置 | ARTM-8 |
| 適用于多路溫度的測量和控制，支持測量8通道溫度;每一通道溫度測量對應2段報警，繼電器輸出可以任意設置報警方向及報警值。 |
6 | 通訊管理機 | ANet-2E8S1 |
| 能夠根據不同的采集規約進行水表、氣表、電表、微機保護等設備終端的數據采集匯總；提供規約轉換、透明轉發、數據加密壓縮、數據轉換、邊緣計算等多項功能；實時多任務并行處理數據采集和數據轉發，可多鏈路上送平臺據。 |
7 | 串口服務器 | Aport |
| 功能:轉換“輔助系統"的狀態數據，反饋到能量管理系統中。1)空調的開關，調溫，及斷電(二次開關實現)；2)上傳配電柜各個空開信號；3)上傳UPS內部電量信息等；4)接入電表、BSMU等設備 |
8 | 遙信模塊 | ARTU-KJ8 |
| 1)反饋各個設備狀態，將相關數據到串口服務器；2)讀消防1/0信號，并轉發給到上層(關機、事件上報等)；3)采集水浸傳感器信息，并轉發給到上層(水浸信號事件上報)；4)讀取門禁程傳感器信息，并轉發給到上層(門禁事件上報)。 |
7 結語
移動式儲能系統以其較為突出的靈活便捷性已廣泛應用于電力系統輸發配送等領域。與傳統固定式儲能電站相比，集裝箱儲能系統的模塊化設計采用了國際標準化的集裝箱尺寸，允許遠洋和公路運輸，可以通過高架起重機進行吊裝，可移動性強，不受地域限制。另外集裝箱儲能系統可進行工廠化生產，直接在車間進行組裝調試，大大節約了工程的施工和運維成本，并實現事故隔離。相信隨著電池本體技術的不斷突破，移動式儲能系統的能量密度將
進一步提升，成本也會大幅度下降，移動式儲能系統的實際價值將不斷體現，應用范圍也會不斷擴張，未來必定會成為推進能源生產和消費革命的重要載體，是能源互聯網中發展前景的技術和產業。
參考文獻
周林，黃勇，郭珂，等.微電網儲能技術研究綜述[J].
魏增福,鄭金.應用于智能電網的儲能技術[J].
駱妮,李建林.儲能技術在電力系統中的研究進展[J].
韓平軍，程遠燊，張昉.移動儲能系統的應用研究
安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.5版.
