淺聊新能源態勢下儲能柜構造的創新

摘要：隨著新能源的快速發展，儲能技術在能源領域的重要性日益凸顯。儲能柜作為一種重要的儲能設備，其構造的創新對于提高儲能效率、降低成本、增強安全性等方面具有重要意義。本文首先分析了新能源態勢下儲能的需求和挑戰，然后詳細探討了儲能柜構造的創新方向，包括電池技術、熱管理系統、安全防護設計以及智能化控制等方面。最后，對儲能柜構造創新的未來發展趨勢進行了展望。

1. 平滑新能源輸出
   新能源發電具有間歇性和波動性，儲能設備可以在新能源發電高峰期存儲多余的能量，在低谷期釋放能量，從而實現新能源輸出的平滑，提高電網對新能源的接納能力。

2. 提供備用電源
   在電網故障或停電時，儲能設備可以作為備用電源，為重要負荷提供持續的電力供應，提高供電可靠性。

3. 參與電網調峰調頻
   儲能設備可以快速響應電網的功率需求變化，參與電網的調峰調頻，提高電網的穩定性和運行效率。

1. 成本較高
   目前儲能設備的成本仍然較高，尤其是電池成本占比較大，限制了儲能技術的大規模應用。

2. 能量密度和功率密度有待提高
   為了滿足不同應用場景的需求，儲能設備需要具有較高的能量密度和功率密度，以實現小型化、輕量化和高效化。

3. 安全性問題
   儲能設備尤其是電池儲能系統存在著安全風險，如過熱、起火、爆炸等，需要加強安全防護設計。

4. 壽命和可靠性
   儲能設備需要具有較長的壽命和高可靠性，以降低維護成本和提高經濟效益。

1. 新型電池材料
   研發新型電池材料是提高儲能柜性能的關鍵。例如，鋰硫電池、鈉離子電池等新型電池具有較高的能量密度和較低的成本，有望成為未來儲能領域的重要發展方向。此外，固態電池技術的發展也為提高電池的安全性和能量密度提供了新的途徑。

2. 電池管理系統
   完善的電池管理系統（BMS）可以實時監測電池的狀態，如電壓、電流、溫度等，對電池進行均衡管理和故障診斷，延長電池的壽命和提高安全性。BMS 還可以通過優化充放電策略，提高儲能效率。

3. 模塊化設計
   將電池組進行模塊化設計，可以方便地進行安裝、維護和更換。同時，模塊化設計還可以提高儲能柜的可擴展性，滿足不同容量需求的應用場景。

1. 高效散熱技術
   儲能柜在充放電過程中會產生大量的熱量，如果不能及時散熱，會影響電池的性能和壽命，甚至引發安全事故。因此，采用高效的散熱技術，如液冷、風冷等，可以有效地降低電池的溫度，提高儲能系統的穩定性和可靠性。

2. 熱失控防護
   熱失控是電池儲能系統的主要安全風險之一。通過采用熱失控防護技術，如隔熱材料、滅火裝置等，可以在熱失控發生時及時切斷熱量傳遞，防止火災蔓延，提高儲能系統的安全性。

1. 電氣安全防護
   儲能柜的電氣系統需要具備完善的安全防護措施，如過壓保護、過流保護、短路保護等，以防止電氣故障引發安全事故。同時，還需要對電池組進行絕緣監測，確保電氣系統的安全可靠運行。

2. 機械安全防護
   儲能柜的外殼需要具備足夠的強度和剛度，以承受外部沖擊和振動。同時，還需要設置防護門、鎖等裝置，防止非授權人員進入儲能柜內部，確保設備的安全運行。

3. 消防系統設計
   儲能柜內應配備完善的消防系統，如火災探測器、滅火裝置等，以在火災發生時及時進行滅火，防止火災蔓延，保護設備和人員的安全。

1. 遠程監控與管理
   通過物聯網技術，實現對儲能柜的遠程監控和管理，可以實時了解儲能系統的運行狀態，進行遠程控制和故障診斷，提高設備的運行效率和可靠性。

2. 智能調度與優化
   利用人工智能和大數據分析技術，對儲能系統的充放電策略進行智能調度和優化，以提高儲能效率和經濟效益。例如，根據電網的負荷需求、新能源發電預測等因素，自動調整儲能系統的充放電功率，實現能源的高效利用。

3. 能量管理系統
   完善的能量管理系統可以實現對儲能系統的能量進行合理分配和管理，提高能源利用效率。例如，在新能源發電高峰期，將多余的能量存儲到儲能柜中；在低谷期，釋放能量供應負荷，實現削峰填谷的功能。

四、Acrel-2000ES儲能柜能量管理系統

（一）系統概述

安科瑞儲能能量管理系統Acrel-2000ES，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。

（二）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。

（三）系統功能

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。

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。

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。

 

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。

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、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。

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。

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。

9、安科瑞配套產品

 

五、結束語

新能源態勢下，儲能柜構造的創新對于提高儲能效率、降低成本、增強安全性等方面具有重要意義。通過電池技術、熱管理系統、安全防護設計以及智能化控制等方面的創新，可以推動儲能技術的發展，為新能源的大規模應用提供有力支持。未來，儲能柜構造將朝著集成化、小型化、智能化、自動化、多元化、協同化、綠色環保和可持續發展的方向發展，為構建清潔、高效、安全的能源體系做出貢獻。

參考文獻

企業微電網設計與應用手冊2022.05版.