淺聊新能源態(tài)勢(shì)下儲(chǔ)能柜構(gòu)造的創(chuàng)新

摘要：隨著新能源的快速發(fā)展，儲(chǔ)能技術(shù)在能源領(lǐng)域的重要性日益凸顯。儲(chǔ)能柜作為一種重要的儲(chǔ)能設(shè)備，其構(gòu)造的創(chuàng)新對(duì)于提高儲(chǔ)能效率、降低成本、增強(qiáng)安全性等方面具有重要意義。本文首先分析了新能源態(tài)勢(shì)下儲(chǔ)能的需求和挑戰(zhàn)，然后詳細(xì)探討了儲(chǔ)能柜構(gòu)造的創(chuàng)新方向，包括電池技術(shù)、熱管理系統(tǒng)、安全防護(hù)設(shè)計(jì)以及智能化控制等方面。最后，對(duì)儲(chǔ)能柜構(gòu)造創(chuàng)新的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

1. 平滑新能源輸出
   新能源發(fā)電具有間歇性和波動(dòng)性，儲(chǔ)能設(shè)備可以在新能源發(fā)電高峰期存儲(chǔ)多余的能量，在低谷期釋放能量，從而實(shí)現(xiàn)新能源輸出的平滑，提高電網(wǎng)對(duì)新能源的接納能力。

2. 提供備用電源
   在電網(wǎng)故障或停電時(shí)，儲(chǔ)能設(shè)備可以作為備用電源，為重要負(fù)荷提供持續(xù)的電力供應(yīng)，提高供電可靠性。

3. 參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻
   儲(chǔ)能設(shè)備可以快速響應(yīng)電網(wǎng)的功率需求變化，參與電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和運(yùn)行效率。

1. 成本較高
   目前儲(chǔ)能設(shè)備的成本仍然較高，尤其是電池成本占比較大，限制了儲(chǔ)能技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。

2. 能量密度和功率密度有待提高
   為了滿(mǎn)足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求，儲(chǔ)能設(shè)備需要具有較高的能量密度和功率密度，以實(shí)現(xiàn)小型化、輕量化和高效化。

3. 安全性問(wèn)題
   儲(chǔ)能設(shè)備尤其是電池儲(chǔ)能系統(tǒng)存在著安全風(fēng)險(xiǎn)，如過(guò)熱、起火、爆炸等，需要加強(qiáng)安全防護(hù)設(shè)計(jì)。

4. 壽命和可靠性
   儲(chǔ)能設(shè)備需要具有較長(zhǎng)的壽命和高可靠性，以降低維護(hù)成本和提高經(jīng)濟(jì)效益。

1. 新型電池材料
   研發(fā)新型電池材料是提高儲(chǔ)能柜性能的關(guān)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(lái)儲(chǔ)能領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。此外，固態(tài)電池技術(shù)的發(fā)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(tǒng)
   完善的電池管理系統(tǒng)（BMS）可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的狀態(tài)，如電壓、電流、溫度等，對(duì)電池進(jìn)行均衡管理和故障診斷，延長(zhǎng)電池的壽命和提高安全性。BMS 還可以通過(guò)優(yōu)化充放電策略，提高儲(chǔ)能效率。

3. 模塊化設(shè)計(jì)
   將電池組進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，可以方便地進(jìn)行安裝、維護(hù)和更換。同時(shí)，模塊化設(shè)計(jì)還可以提高儲(chǔ)能柜的可擴(kuò)展性，滿(mǎn)足不同容量需求的應(yīng)用場(chǎng)景。

1. 高效散熱技術(shù)
   儲(chǔ)能柜在充放電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，如果不能及時(shí)散熱，會(huì)影響電池的性能和壽命，甚至引發(fā)安全事故。因此，采用高效的散熱技術(shù)，如液冷、風(fēng)冷等，可以有效地降低電池的溫度，提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2. 熱失控防護(hù)
   熱失控是電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的主要安全風(fēng)險(xiǎn)之一。通過(guò)采用熱失控防護(hù)技術(shù)，如隔熱材料、滅火裝置等，可以在熱失控發(fā)生時(shí)及時(shí)切斷熱量傳遞，防止火災(zāi)蔓延，提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性。

1. 電氣安全防護(hù)
   儲(chǔ)能柜的電氣系統(tǒng)需要具備完善的安全防護(hù)措施，如過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、短路保護(hù)等，以防止電氣故障引發(fā)安全事故。同時(shí)，還需要對(duì)電池組進(jìn)行絕緣監(jiān)測(cè)，確保電氣系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。

2. 機(jī)械安全防護(hù)
   儲(chǔ)能柜的外殼需要具備足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受外部沖擊和振動(dòng)。同時(shí)，還需要設(shè)置防護(hù)門(mén)、鎖等裝置，防止非授權(quán)人員進(jìn)入儲(chǔ)能柜內(nèi)部，確保設(shè)備的安全運(yùn)行。

3. 消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)
   儲(chǔ)能柜內(nèi)應(yīng)配備完善的消防系統(tǒng)，如火災(zāi)探測(cè)器、滅火裝置等，以在火災(zāi)發(fā)生時(shí)及時(shí)進(jìn)行滅火，防止火災(zāi)蔓延，保護(hù)設(shè)備和人員的安全。

1. 遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理
   通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能柜的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，可以實(shí)時(shí)了解儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和故障診斷，提高設(shè)備的運(yùn)行效率和可靠性。

2. 智能調(diào)度與優(yōu)化
   利用人工智能和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電策略進(jìn)行智能調(diào)度和優(yōu)化，以提高儲(chǔ)能效率和經(jīng)濟(jì)效益。例如，根據(jù)電網(wǎng)的負(fù)荷需求、新能源發(fā)電預(yù)測(cè)等因素，自動(dòng)調(diào)整儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電功率，實(shí)現(xiàn)能源的高效利用。

3. 能量管理系統(tǒng)
   完善的能量管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量進(jìn)行合理分配和管理，提高能源利用效率。例如，在新能源發(fā)電高峰期，將多余的能量存儲(chǔ)到儲(chǔ)能柜中；在低谷期，釋放能量供應(yīng)負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)削峰填谷的功能。

四、Acrel-2000ES儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)

（一）系統(tǒng)概述

安科瑞儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)Acrel-2000ES，專(zhuān)門(mén)針對(duì)工商業(yè)儲(chǔ)能柜、儲(chǔ)能集裝箱研發(fā)的一款儲(chǔ)能EMS，具有完善的儲(chǔ)能監(jiān)控與管理功能,涵蓋了儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備(PCS、BMS、電表、消防、空調(diào)等)的詳細(xì)信息,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢(xún)與分析、可視化監(jiān)控、報(bào)警管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能。在高級(jí)應(yīng)用上支持能量調(diào)度,具備計(jì)劃曲線(xiàn)、削峰填谷、需量控制、防逆流等控制功能。

（二）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-2000ES，可通過(guò)直采或者通過(guò)通訊管理或串口服務(wù)器將儲(chǔ)能柜或者儲(chǔ)能集裝箱內(nèi)部的設(shè)備接入系統(tǒng)。

（三）系統(tǒng)功能

1、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)人機(jī)界面友好，能夠顯示儲(chǔ)能柜的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)PCS、BMS以及環(huán)境參數(shù)信息，如電參量、溫度、濕度等。實(shí)時(shí)顯示有關(guān)故障、告警、收益等信息。

2、設(shè)備監(jiān)控

系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)PCS、BMS、電表、空調(diào)、消防、除濕機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行模式。

PCS監(jiān)控：滿(mǎn)足儲(chǔ)能變流器的參數(shù)與限值設(shè)置；運(yùn)行模式設(shè)置；實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能變流器交直流側(cè)電壓、電流、功率及充放電量參數(shù)的采集與展示；實(shí)現(xiàn)PCS通訊狀態(tài)、啟停狀態(tài)、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、異常告警等狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

BMS監(jiān)控：滿(mǎn)足電池管理系統(tǒng)的參數(shù)與限值設(shè)置；實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電池的電芯、電池簇的溫度、電壓、電流的監(jiān)測(cè)；實(shí)現(xiàn)電池充放電狀態(tài)、電壓、電流及溫度異常狀態(tài)的告警。

空調(diào)監(jiān)控：滿(mǎn)足環(huán)境溫度的監(jiān)測(cè)，可根據(jù)設(shè)置的閾值進(jìn)行空調(diào)溫度的聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)及溫濕度數(shù)據(jù)，以曲線(xiàn)形式進(jìn)行展示。

UPS監(jiān)控：滿(mǎn)足UPS的運(yùn)行狀態(tài)及相關(guān)電參量監(jiān)測(cè)。

3、曲線(xiàn)報(bào)表

系統(tǒng)能夠?qū)CS充放電功率曲線(xiàn)、SOC變換曲線(xiàn)、及電壓、電流、溫度等歷史曲線(xiàn)的查詢(xún)與展示。

4、策略配置

滿(mǎn)足儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)的配置、電價(jià)參數(shù)與時(shí)段的設(shè)置、控制策略的選擇。目前支持的控制策略包含計(jì)劃曲線(xiàn)、削峰填谷、需量控制等。

5、實(shí)時(shí)報(bào)警

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)?chǔ)能充放電越限、溫度越限、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。

6、事件查詢(xún)統(tǒng)計(jì)

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)能夠?qū)b信變位，溫濕度、電壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統(tǒng)計(jì)、事故分析。

7、遙控操作

可以通過(guò)每個(gè)設(shè)備下面的紅色按鈕對(duì)PCS、風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)、空調(diào)控制器、照明等設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的控制，但是當(dāng)設(shè)備未通信上時(shí)，控制按鈕會(huì)顯示無(wú)效狀態(tài)。

8、用戶(hù)權(quán)限管理

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了用戶(hù)權(quán)限管理功能。通過(guò)用戶(hù)權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控的操作，數(shù)據(jù)庫(kù)修改等）?？梢远x不同級(jí)別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

9、安科瑞配套產(chǎn)品

五、結(jié)束語(yǔ)

新能源態(tài)勢(shì)下，儲(chǔ)能柜構(gòu)造的創(chuàng)新對(duì)于提高儲(chǔ)能效率、降低成本、增強(qiáng)安全性等方面具有重要意義。通過(guò)電池技術(shù)、熱管理系統(tǒng)、安全防護(hù)設(shè)計(jì)以及智能化控制等方面的創(chuàng)新，可以推動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，為新能源的大規(guī)模應(yīng)用提供有力支持。未來(lái)，儲(chǔ)能柜構(gòu)造將朝著集成化、小型化、智能化、自動(dòng)化、多元化、協(xié)同化、綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的方向發(fā)展，為構(gòu)建清潔、高效、安全的能源體系做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版.