浅聊新能源态势下储能柜构造的创新

摘要：随着新能源的快速发展，储能技术在能源领域的重要性日益凸显。储能柜作为一种重要的储能设备，其构造的创新对于提高储能效率、降低成本、增强安全性等方面具有重要意义。本文首先分析了新能源态势下储能的需求和挑战，然后详细探讨了储能柜构造的创新方向，包括电池技术、热管理系统、安全防护设计以及智能化控制等方面。最后，对储能柜构造创新的未来发展趋势进行了展望。

1. 平滑新能源输出
   新能源发电具有间歇性和波动性，储能设备可以在新能源发电高峰期存储多余的能量，在低谷期释放能量，从而实现新能源输出的平滑，提高电网对新能源的接纳能力。

2. 提供备用电源
   在电网故障或停电时，储能设备可以作为备用电源，为重要负荷提供持续的电力供应，提高供电可靠性。

3. 参与电网调峰调频
   储能设备可以快速响应电网的功率需求变化，参与电网的调峰调频，提高电网的稳定性和运行效率。

1. 成本较高
   目前储能设备的成本仍然较高，尤其是电池成本占比较大，限制了储能技术的大规模应用。

2. 能量密度和功率密度有待提高
   为了满足不同应用场景的需求，储能设备需要具有较高的能量密度和功率密度，以实现小型化、轻量化和高效化。

3. 安全性问题
   储能设备尤其是电池储能系统存在着安全风险，如过热、起火、爆炸等，需要加强安全防护设计。

4. 寿命和可靠性
   储能设备需要具有较长的寿命和高可靠性，以降低维护成本和提高经济效益。

1. 新型电池材料
   研发新型电池材料是提高储能柜性能的关键。例如，锂硫电池、钠离子电池等新型电池具有较高的能量密度和较低的成本，有望成为未来储能领域的重要发展方向。此外，固态电池技术的发展也为提高电池的安全性和能量密度提供了新的途径。

2. 电池管理系统
   完善的电池管理系统（BMS）可以实时监测电池的状态，如电压、电流、温度等，对电池进行均衡管理和故障诊断，延长电池的寿命和提高安全性。BMS 还可以通过优化充放电策略，提高储能效率。

3. 模块化设计
   将电池组进行模块化设计，可以方便地进行安装、维护和更换。同时，模块化设计还可以提高储能柜的可扩展性，满足不同容量需求的应用场景。

1. 高效散热技术
   储能柜在充放电过程中会产生大量的热量，如果不能及时散热，会影响电池的性能和寿命，甚至引发安全事故。因此，采用高效的散热技术，如液冷、风冷等，可以有效地降低电池的温度，提高储能系统的稳定性和可靠性。

2. 热失控防护
   热失控是电池储能系统的主要安全风险之一。通过采用热失控防护技术，如隔热材料、灭火装置等，可以在热失控发生时及时切断热量传递，防止火灾蔓延，提高储能系统的安全性。

1. 电气安全防护
   储能柜的电气系统需要具备完善的安全防护措施，如过压保护、过流保护、短路保护等，以防止电气故障引发安全事故。同时，还需要对电池组进行绝缘监测，确保电气系统的安全可靠运行。

2. 机械安全防护
   储能柜的外壳需要具备足够的强度和刚度，以承受外部冲击和振动。同时，还需要设置防护门、锁等装置，防止非授权人员进入储能柜内部，确保设备的安全运行。

3. 消防系统设计
   储能柜内应配备完善的消防系统，如火灾探测器、灭火装置等，以在火灾发生时及时进行灭火，防止火灾蔓延，保护设备和人员的安全。

1. 远程监控与管理
   通过物联网技术，实现对储能柜的远程监控和管理，可以实时了解储能系统的运行状态，进行远程控制和故障诊断，提高设备的运行效率和可靠性。

2. 智能调度与优化
   利用人工智能和大数据分析技术，对储能系统的充放电策略进行智能调度和优化，以提高储能效率和经济效益。例如，根据电网的负荷需求、新能源发电预测等因素，自动调整储能系统的充放电功率，实现能源的高效利用。

3. 能量管理系统
   完善的能量管理系统可以实现对储能系统的能量进行合理分配和管理，提高能源利用效率。例如，在新能源发电高峰期，将多余的能量存储到储能柜中；在低谷期，释放能量供应负荷，实现削峰填谷的功能。

四、Acrel-2000ES储能柜能量管理系统

（一）系统概述

安科瑞储能能量管理系统Acrel-2000ES，专门针对工商业储能柜、储能集装箱研发的一款储能EMS，具有完善的储能监控与管理功能,涵盖了储能系统设备(PCS、BMS、电表、消防、空调等)的详细信息,实现了数据采集、数据处理、数据存储、数据查询与分析、可视化监控、报警管理、统计报表等功能。在高级应用上支持能量调度,具备计划曲线、削峰填谷、需量控制、防逆流等控制功能。

（二）系统结构

Acrel-2000ES，可通过直采或者通过通讯管理或串口服务器将储能柜或者储能集装箱内部的设备接入系统。

（三）系统功能

1、实时监测

系统人机界面友好，能够显示储能柜的运行状态，实时监测PCS、BMS以及环境参数信息，如电参量、温度、湿度等。实时显示有关故障、告警、收益等信息。

2、设备监控

系统能够实时监测PCS、BMS、电表、空调、消防、除湿机等设备的运行状态及运行模式。

PCS监控：满足储能变流器的参数与限值设置；运行模式设置；实现储能变流器交直流侧电压、电流、功率及充放电量参数的采集与展示；实现PCS通讯状态、启停状态、开关状态、异常告警等状态监测。

 

BMS监控：满足电池管理系统的参数与限值设置；实现储能电池的电芯、电池簇的温度、电压、电流的监测；实现电池充放电状态、电压、电流及温度异常状态的告警。

空调监控：满足环境温度的监测，可根据设置的阈值进行空调温度的联动调节，并实时监测空调的运行状态及温湿度数据，以曲线形式进行展示。

 

UPS监控：满足UPS的运行状态及相关电参量监测。

3、曲线报表

系统能够对PCS充放电功率曲线、SOC变换曲线、及电压、电流、温度等历史曲线的查询与展示。

 

4、策略配置

满足储能系统设备参数的配置、电价参数与时段的设置、控制策略的选择。目前支持的控制策略包含计划曲线、削峰填谷、需量控制等。

5、实时报警

储能能量管理系统具有实时告警功能，系统能够对储能充放电越限、温度越限、设备故障或通信故障等事件发出告警。

6、事件查询统计

储能能量管理系统能够对遥信变位，温湿度、电压越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析。

7、遥控操作

可以通过每个设备下面的红色按钮对PCS、风机、除湿机、空调控制器、照明等设备进行相应的控制，但是当设备未通信上时，控制按钮会显示无效状态。

8、用户权限管理

储能能量管理系统为保障系统安全稳定运行，设置了用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如遥控的操作，数据库修改等）。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。

9、安科瑞配套产品

 

五、结束语

新能源态势下，储能柜构造的创新对于提高储能效率、降低成本、增强安全性等方面具有重要意义。通过电池技术、热管理系统、安全防护设计以及智能化控制等方面的创新，可以推动储能技术的发展，为新能源的大规模应用提供有力支持。未来，储能柜构造将朝着集成化、小型化、智能化、自动化、多元化、协同化、绿色环保和可持续发展的方向发展，为构建清洁、高效、安全的能源体系做出贡献。

参考文献

企业微电网设计与应用手册2022.05版.