簡婷

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要： 隨著能源需求的不斷增長和可再生能源的廣泛應(yīng)用，智慧儲能柜作為一種高效、可靠的儲能設(shè)備，正逐漸受到人們的關(guān)注。本文詳細(xì)介紹了智慧儲能柜的構(gòu)造，包括電池系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)以及智能控制系統(tǒng)等方面，分析了各部分的功能和作用，旨在為智慧儲能柜的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和應(yīng)用提供參考。

1. 電池單體
   電池單體是電池系統(tǒng)的基本組成單位，通常由正極、負(fù)極、電解質(zhì)、隔膜等部分組成。正極材料通常采用鋰鈷氧化物、鋰鎳錳鈷氧化物等，負(fù)極材料通常采用石墨、硅等。電解質(zhì)通常采用有機(jī)溶劑和鋰鹽組成的液體電解質(zhì)或固體電解質(zhì)。隔膜通常采用聚乙烯、聚丙烯等材料制成，其主要作用是防止正負(fù)極短路。

2. 電池模組
   電池模組是由多個電池單體通過串聯(lián)和并聯(lián)的方式連接在一起組成的。電池模組通常采用金屬外殼或塑料外殼進(jìn)行封裝，以保護(hù)電池單體和提高電池模組的安全性。電池模組內(nèi)部還配備有電池保護(hù)板、電池均衡器等輔助設(shè)備，以提高電池模組的性能和安全性。

3. 電池包
   電池包是由多個電池模組通過串聯(lián)和并聯(lián)的方式連接在一起組成的。電池包通常采用金屬外殼或塑料外殼進(jìn)行封裝，以保護(hù)電池模組和提高電池包的安全性。電池包內(nèi)部還配備有電池管理系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)等輔助設(shè)備，以提高電池包的性能和安全性。

1. 傳感器
   傳感器是電池管理系統(tǒng)的重要組成部分，其主要功能是實(shí)時監(jiān)測電池的電壓、電流、溫度等參數(shù)。常用的傳感器有電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器等。

2. 控制器
   控制器是電池管理系統(tǒng)的核心部分，其主要功能是根據(jù)傳感器采集的參數(shù)對電池進(jìn)行充放電管理、均衡管理、故障診斷等。控制器通常采用微處理器、單片機(jī)等芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)，具有高性能、低功耗、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

3. 通信模塊
   通信模塊是電池管理系統(tǒng)的重要組成部分，其主要功能是實(shí)現(xiàn)電池管理系統(tǒng)與外部設(shè)備的通信。常用的通信方式有 CAN 總線通信、RS485 通信、以太網(wǎng)通信等。通信模塊可以將電池管理系統(tǒng)采集的參數(shù)實(shí)時傳輸?shù)酵獠吭O(shè)備，如監(jiān)控系統(tǒng)、上位機(jī)等，以便對電池進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。

1. 逆變器
   逆變器是電氣系統(tǒng)的核心設(shè)備之一，其主要功能是將電池系統(tǒng)的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，以滿足外部負(fù)載的需求。逆變器通常采用橋式逆變電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，具有高效率、高可靠性、低諧波等優(yōu)點(diǎn)。逆變器還配備有過壓保護(hù)、過流保護(hù)、過熱保護(hù)等安全保護(hù)設(shè)備，以保證設(shè)備的安全運(yùn)行。

2. 充電器
   充電器是電氣系統(tǒng)的重要組成部分，其主要功能是將外部電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，對電池系統(tǒng)進(jìn)行充電。充電器通常采用開關(guān)電源技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，具有高效率、高可靠性、體積小等優(yōu)點(diǎn)。充電器還配備有過壓保護(hù)、過流保護(hù)、過熱保護(hù)等安全保護(hù)設(shè)備，以保證設(shè)備的安全運(yùn)行。

3. 斷路器、接觸器
   斷路器和接觸器是電氣系統(tǒng)的重要組成部分，其主要功能是在電路發(fā)生故障時，及時切斷電路，保護(hù)設(shè)備和人員的安全。斷路器通常采用空氣斷路器、塑殼斷路器等，接觸器通常采用交流接觸器、直流接觸器等。

1. 風(fēng)冷散熱系統(tǒng)
   風(fēng)冷散熱系統(tǒng)是一種常用的散熱方式，其主要由風(fēng)扇、散熱器等組成。風(fēng)扇通過強(qiáng)制對流的方式將空氣吹過散熱器，將熱量散發(fā)出去。風(fēng)冷散熱系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，但散熱效率相對較低，噪音較大。

2. 液冷散熱系統(tǒng)
   液冷散熱系統(tǒng)是一種高效的散熱方式，其主要由冷卻液、泵、散熱器等組成。冷卻液在泵的作用下循環(huán)流動，通過散熱器將熱量散發(fā)出去。液冷散熱系統(tǒng)具有散熱效率高、噪音低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高、維護(hù)難度較大。

1. 過壓保護(hù)
   過壓保護(hù)是安全防護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分，其主要功能是在電池系統(tǒng)的電壓超過設(shè)定值時，及時切斷電路，防止電池過充。過壓保護(hù)通常采用電壓比較器、繼電器等設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2. 過流保護(hù)
   過流保護(hù)是安全防護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分，其主要功能是在電池系統(tǒng)的電流超過設(shè)定值時，及時切斷電路，防止電池過放、短路等情況的發(fā)生。過流保護(hù)通常采用電流傳感器、繼電器等設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3. 過熱保護(hù)
   過熱保護(hù)是安全防護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分，其主要功能是在電池系統(tǒng)的溫度超過設(shè)定值時，及時切斷電路，防止電池過熱。過熱保護(hù)通常采用溫度傳感器、繼電器等設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4. 短路保護(hù)
   短路保護(hù)是安全防護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分，其主要功能是在電路發(fā)生短路時，及時切斷電路，防止設(shè)備損壞和人員傷亡。短路保護(hù)通常采用熔斷器、斷路器等設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)。

5. 接地保護(hù)
   接地保護(hù)是安全防護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分，其主要功能是在設(shè)備發(fā)生漏電時，及時將漏電電流引入大地，防止人員觸電。接地保護(hù)通常采用接地電阻、漏電保護(hù)器等設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1. 傳感器
   智能控制系統(tǒng)通常配備有多種傳感器，如電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器等，以實(shí)時監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境參數(shù)。

2. 控制器
   控制器是智能控制系統(tǒng)的核心部分，其主要功能是根據(jù)傳感器采集的參數(shù)對設(shè)備進(jìn)行智能化控制和管理。控制器通常采用微處理器、單片機(jī)等芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)，具有高性能、低功耗、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

3. 通信模塊
   通信模塊是智能控制系統(tǒng)的重要組成部分，其主要功能是實(shí)現(xiàn)智能控制系統(tǒng)與外部設(shè)備的通信。常用的通信方式有 CAN 總線通信、RS485 通信、以太網(wǎng)通信等。通信模塊可以將智能控制系統(tǒng)采集的參數(shù)實(shí)時傳輸?shù)酵獠吭O(shè)備，如監(jiān)控系統(tǒng)、上位機(jī)等，以便對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。

4. 人機(jī)界面
   人機(jī)界面是智能控制系統(tǒng)的重要組成部分，其主要功能是實(shí)現(xiàn)用戶與設(shè)備的交互。人機(jī)界面通常采用觸摸屏、顯示屏等設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)，具有操作簡單、直觀方便等優(yōu)點(diǎn)。

四、Acrel-2000ES儲能柜能量管理系統(tǒng)

（一）系統(tǒng)概述

安科瑞儲能能量管理系統(tǒng)Acrel-2000ES，專門針對工商業(yè)儲能柜、儲能集裝箱研發(fā)的一款儲能EMS，具有完善的儲能監(jiān)控與管理功能,涵蓋了儲能系統(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、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視化監(jiān)控、報(bào)警管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能。在高級應(yīng)用上支持能量調(diào)度,具備計(jì)劃曲線、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，可通過直采或者通過通訊管理或串口服務(wù)器將儲能柜或者儲能集裝箱內(nèi)部的設(shè)備接入系統(tǒng)。

（三）系統(tǒng)功能

1.實(shí)時監(jiān)測

系統(tǒng)人機(jī)界面友好，能夠顯示儲能柜的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時監(jiān)測PCS、BMS以及環(huán)境參數(shù)信息，如電參量、溫度、濕度等。實(shí)時顯示有關(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監(jiān)測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：滿足儲能變流器的參數(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)、開關(guān)狀態(tài)、異常告警等狀態(tài)監(jiān)測。

BMS監(jiān)控：滿足電池管理系統(tǒng)的參數(shù)與限值設(shè)置；實(shí)現(xiàn)儲能電池的電芯、電池簇的溫度、電壓、電流的監(jiān)測；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：滿足環(huán)境溫度的監(jiān)測，可根據(jù)設(shè)置的閾值進(jìn)行空調(diào)溫度的聯(lián)動調(diào)節(jié)，并實(shí)時監(jiān)測空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)及溫濕度數(shù)據(jù)，以曲線形式進(jìn)行展示。

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

3.曲線報(bào)表

系統(tǒng)能夠?qū)CS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(tǒng)設(shè)備參數(shù)的配置、電價參數(shù)與時段的設(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、削峰填谷、需量控制等。

5.實(shí)時報(bào)警

儲能能量管理系統(tǒng)具有實(shí)時告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)δ艹浞烹娫较蕖囟仍较蕖⒃O(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。

6.事件查詢統(tǒng)計(jì)

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

7.遙控操作

可以通過每個設(shè)備下面的紅色按鈕對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，控制按鈕會顯示無效狀態(tài)。

8.用戶權(quán)限管理

儲能能量管理系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(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)庫修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、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

參考文獻(xiàn)

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

作者介紹

簡婷，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)?span pingfang="" font-size:="" line-height:="" font-weight:="" font-style:="" vertical-align:="" background-image:="" background-position:="" background-size:="" background-repeat:="" background-attachment:="" background-origin:="" background-clip:="" appearance:="" color:="" style="box-sizing: border-box; margin: 0px; padding: 0px; font-family: " background:="">企業(yè)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。