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蓄電EMS双機冗長アーキテクチャ

我が国のエネルギー構造の転換が急速に進む中、蓄電は優れた柔軟な調整資源および能動的な支援手段として、新しい電力システムが電力網の安全性の課題に対処するための強力な支えとなっています。

EMS システムはオープンな階層分散型システム構造を採用すべきであり、システム内のいずれかの部分の機器に故障が発生した場合でも、システム全体およびシステム内の他の部分は正常に動作し続けることができるべきです。システムは高度に信頼性があり、冗長性を持ち、制御層のホストは二重冗長構造を採用し、制御層のネットワークは冗長ネットワークを使用し、間隔層の測定制御装置や保護装置は二重ネットワーク、二重 CPU、二重電源、二重ホストラックのホットバックアップ冗長構成を採用し、システム自体の局所的な故障が現場機器の正常な運転に影響を与えないようにします。

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2023 年 12 月 1 日、国家標準「電気化学蓄電所監視システム技術規範」(GB/T42726-2023)が正式に施行され、国家標準は電気化学蓄電所監視システムのデータ収集、保存処理、制御と調整、警報、イベント順序記録と事故追憶、通信などの要件を規定し、業界の発展動向に基づいて、EMS の主な機能は以下の通りです。

まず、電気化学蓄電所のデータ情報量は膨大であり、百メガワット級の電気化学蓄電所のデータ量は 60 万を超え、特に蓄電システムの電圧、温度、電流などの信号は異常に多く、データ情報を EMS に送信する必要があります。EMS は BMS、PCS などの機器からの膨大なデータを収集し、データ処理を経て遠隔監視を実現します。同時に、EMS のデータ保存装置は膨大なデータを保存し、後の統計分析を容易にする必要があり、国家標準はデータ保存容量を 3 ヶ月以上と規定しています。

次に、電力市場の構築に伴い、中大型の電気化学蓄電所は補助サービス市場や電力スポット市場に参加し、電力網に対してピークシフト、周波数調整、緊急電力支援、出力の平滑化などの多様なサービスを提供できます。EMS は調度 AGC、AVC などの調度制御機能を受け取る能力を備え、風力発電や太陽光発電などの新エネルギーとの協調インタラクション能力も必要です。

最後に、EMS は PCS、BMS などの現地層機器との迅速かつ信頼性の高い通信能力を備える必要があります。中大型の蓄電所は一般的に二重機二重ネットワークの冗長構成を採用し、通信プロトコルは一般的に 104、61850 などの通信プロトコルを使用します。国家標準は EMS が現地層機器に制御指令を発出してからの応答時間を 1 秒以内と規定しています。

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大規模な蓄電所については、通常、全体がいくつかの蓄電サブステーションで構成され、各蓄電サブステーションには一定数のバッテリーパック、対応する BMS および PCS などが含まれます。異なる蓄電システムのネットワーク構成は完全に同じではありませんが、通常、以下の特徴を備えています。

  1. システムの信頼性と安定性を高めるために、通常は冗長ネットワーク(すなわち AB ネット)方式を採用し、重要な機器 / サーバーには主備の構成を採用する必要があります。システムネットワークが正常に動作している場合、データと信号は A ネットを通じて伝送され、A ネットに故障が発生した場合は B ネットに切り替えます。主機器 / サーバーに故障が発生した場合、バックアップの機器 / サーバーが主機器を引き継ぎます。

  2. 主ステーションには時間同期装置、データサーバー、アプリケーションサーバー、オペレーター兼エンジニアのワークステーションなどが配置されています。大規模な蓄電所には、前置サーバー、調整コントローラーなども配置されています。

  3. サブステーションには通常、保護測定制御装置や動環境監視などの他の機器が配置されています。これはサブステーションの機器と作業環境の監視と保護に使用されます。

  4. 蓄電主ステーションには遠動機が配置されており、電力網の調度と通信を行います。一方では、蓄電所の重要な機器と状態情報を調度センターにアップロードし、他方では電力網の調度からの指令を受け取り、電力網の補助サービスに参加します。

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