Entenda o "cérebro" do sistema de gerenciamento de energia (EMS) em um único artigo!

Com o rápido desenvolvimento de Energia renovávelA tecnologia de armazenamento de energia, como meio fundamental para solucionar o desequilíbrio entre a oferta e a demanda de energia e garantir a operação estável da rede elétrica, está gradualmente recebendo maior atenção.

O Sistema de Gestão de Energia (SGE), como componente central, desempenha um papel cada vez mais importante. Este artigo fornecerá uma introdução detalhada à composição de um SGE. Sistema EMS de armazenamento de energia.

1. Introdução às funções do sistema EMS

Quando se pensa em armazenamento de energia, geralmente se pensa em baterias, cuja qualidade afeta diretamente a eficiência da conversão de energia, a vida útil do sistema e a segurança. No entanto, para que o armazenamento de energia atinja seu valor como sistema, o componente central — o EMS (Sistema de Gerenciamento de Energia) — é igualmente importante.

Por um lado, o EMS é diretamente responsável pela estratégia de controle do sistema de armazenamento de energia, que afeta a taxa de degradação da bateria e a vida útil do sistema, determinando assim a viabilidade econômica do armazenamento de energia. Por outro lado, ele também monitora falhas e anomalias durante a operação do sistema, desempenhando um papel crucial na proteção rápida e oportuna dos equipamentos e na garantia da segurança.

Um sistema EMS é geralmente composto por quatro camadas: camada de equipamentos, camada de comunicação, camada de informação e camada de aplicação.

① Camada de Equipamentos: Requer suporte de sistemas de captação e conversão de energia (PCS, BMS);

② Camada de comunicação: Inclui principalmente links, protocolos e transmissão;

③ Camada de Informação: Inclui principalmente middleware de cache, bancos de dados e servidores. O sistema de banco de dados é responsável pelo processamento e armazenamento de dados, registro de dados em tempo real e dados históricos importantes, além de fornecer informações históricas para consultas;

④ Camada de aplicação: Apresentado em formatos como aplicativos e aplicações web, o sistema oferece aos gestores uma interface visual para monitoramento e operação. Suas funções específicas incluem tomada de decisão para conversão de energia, transmissão e aquisição de dados energéticos, monitoramento e controle em tempo real, análise de gestão de operação e manutenção, análise visual do consumo de eletricidade/energia e controle remoto em tempo real.

2. Diferentes demandas de armazenamento de energia no lado da fonte-rede e armazenamento de energia industrial/comercial para sistemas de gerenciamento de energia (EMS).
Como a indústria de armazenamento de energia surgiu inicialmente do armazenamento em larga escala, ou seja, do lado da fonte de energia e da rede elétrica, os sistemas de gerenciamento de energia (EMS) para armazenamento de energia foram inicialmente projetados e implementados em cenários do lado da fonte e da rede. Podemos chamar esse tipo de EMS de armazenamento de energia tradicional.

Características dos sistemas tradicionais de armazenamento de energia (EMS):

▶ Considerando o isolamento de dados da rede elétrica e a inércia do projeto de produtos do sistema SCADA de energia, o sistema de gerenciamento de energia (EMS) para armazenamento de energia é projetado como um sistema independente e localizado.

▶ Como os dados não podem ser transmitidos externamente por padrão, é necessária uma equipe de manutenção local na usina para monitoramento no local.

▶ Além disso, devido às normas de monitoramento relevantes na rede elétrica, o EMS também exige a configuração de hardware relacionado, incluindo, entre outros: estações de trabalho, impressoras, registradores de falhas, atuadores remotos, etc. O design localizado e autônomo dos sistemas EMS tradicionais simplesmente não é adequado para o armazenamento de energia industrial e comercial, que se caracteriza por baixa capacidade, grande número de instalações, ampla distribuição e altos custos de manutenção. Portanto, o EMS para armazenamento de energia industrial e comercial requer um novo design de produto.

Características dos sistemas EMS industriais e comerciais:

▶ Ao contrário dos sistemas EMS tradicionais, armazenamento de energia industrial e comercial Os sites têm capacidade reduzida, são numerosos, estão amplamente distribuídos e apresentam altos custos de manutenção, o que torna o monitoramento local inviável. A operação e o monitoramento remotos são essenciais.

▶ Designar equipes regionais de operação e manutenção para conduzir a operação e manutenção sistemática e abrangente de múltiplas estações de armazenamento de energia, utilizando uma plataforma digital de operação e manutenção.

▶ A plataforma digital de operação e manutenção exige que os dados do armazenamento de energia industrial e comercial sejam utilizados. Usina ElétricaOs dados podem ser carregados na nuvem em tempo real, e a eficiência de operação e manutenção pode ser aprimorada por meio da interação nuvem-borda. Com base nas diferenças de cenário mencionadas acima, os princípios de projeto do sistema EMS de armazenamento de energia industrial e comercial são os seguintes:

01. Integração completa: Embora o armazenamento de energia comercial e industrial tenha uma capacidade relativamente pequena, ainda requer a integração de inúmeros dispositivos: PCS, BMS, condicionadores de ar, medidores de eletricidade, disjuntores inteligentes, painéis de controle de alarme de incêndio, diversos sensores, luzes indicadoras, etc. Portanto, o EMS deve, em primeiro lugar, ser compatível e suportar vários protocolos para integrar totalmente os dispositivos e seus dados. Especialmente importante é a integração abrangente e em tempo real das informações de alarme dos dispositivos. Isso testa o desempenho de aquisição de dados do EMS; para atingir a proteção adequada, o EMS precisa coletar dados uma vez por segundo.

02. Integração Nuvem-Borda: Para alcançar um fluxo de dados bidirecional entre a estação de armazenamento de energia e a plataforma em nuvem, o sistema de gestão de energia (EMS) deve realizar a integração nuvem-borda em nível de sistema. Isso significa garantir que os dados da estação sejam reportados à plataforma em nuvem em tempo real e sem perdas, e que os comandos da plataforma em nuvem sejam transmitidos à estação de forma segura e em tempo real.

03. Expansão flexível: As capacidades de armazenamento de energia comerciais e industriais variam de 100 kWh a dezenas de MWh, dependendo do projeto específico. Com a popularização dos gabinetes de armazenamento de energia padrão, esses gabinetes podem ser montados como blocos de construção para atender a diferentes demandas energéticas. Isso exige que o EMS (Sistema de Gerenciamento de Energia) tenha recursos de expansão flexíveis, acomodando rapidamente diferentes quantidades de gabinetes de armazenamento de energia e permitindo a integração de equipamentos de escalas variadas, especialmente para integração com o PCS (Sistema de Controle de Potência) e controle em grupo. Isso possibilita a construção, entrega e comissionamento rápidos do projeto.

04. Estratégia Inteligente: O armazenamento de energia comercial e industrial concentra-se principalmente na redução de picos de demanda e no preenchimento de vales de demanda, combinados com estratégias de controle de demanda e proteção contra corrente reversa para atingir objetivos como expansão dinâmica da capacidade e fornecimento de energia de reserva fora da rede. Devido às variações no número e na capacidade dos transformadores em projetos reais, os sistemas de gerenciamento de energia (EMS) têm requisitos diversos para controle de demanda e proteção contra corrente reversa. Por exemplo, com múltiplos pontos de conexão à rede, a proteção da demanda para determinados transformadores e a proteção contra corrente reversa para o transformador principal exigem configuração flexível dentro do EMS para atingir os objetivos de proteção.

Simultaneamente, com o recente aumento em geração de energia fotovoltaica (FV) industrial e comercial, a integração de Armazenamento de energia e energia fotovoltaica nos setores industrial e comercial.O setor de armazenamento de energia tem crescido gradualmente, impondo novas demandas às estratégias de armazenamento de energia. Por exemplo, o armazenamento de energia precisa programar racionalmente o carregamento e a descarga das baterias com base na geração de energia fotovoltaica para maximizar o uso da energia. Energia limpa Ao mesmo tempo que implementam estratégias de proteção relevantes. Devido à incerteza da geração de energia fotovoltaica e à volatilidade da carga, as estratégias estáticas de armazenamento de energia têm dificuldade em atender às necessidades de tais cenários, exigindo estratégias mais dinâmicas e inteligentes.

Estratégias inteligentes, que combinam preços por horário de consumo, previsão de geração fotovoltaica, flutuações de carga e metas de proteção, formulam dinamicamente estratégias de carga e descarga em tempo real para alcançar efetivamente a eficiência econômica geral. Ao utilizar as baterias de forma racional, a degradação excessiva é reduzida, garantindo a viabilidade econômica do próprio sistema de armazenamento de energia.

Finalmente, o EMS (Sistema de Gestão de Energia) também requer estratégias correspondentes para a segurança de Sistemas de armazenamento de energiaIsso inclui não apenas a coordenação oportuna de diferentes dispositivos para garantir a proteção local eficaz em resposta a alarmes de equipamentos, mas também a capacidade de prever riscos com base em algoritmos relevantes e emitir alertas de segurança antecipados.