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储能EMS双机冗余架构

随着我国能源结构转型的快速推进,储能作为优质的灵活调节资源和主动支撑手段,已成为新型电力系统应对电网安全挑战的有力支撑。

EMS 系统应采用开放性的分层分布式系统结构,当系统中任何一部分设备发生故障时,系统整体以及系统内的其他部分仍能继续正常工作。系统应高度可靠、几余,站控层主机采用双机几余结构,站控层网络采用几余网络,间隔层测控装置、保护装置采用双网、双 CPU、双电源、双主机架热备几余配置,确保系统本身的局部故障不至于影响现场设备的正常运行。

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2023 年 12 月 1 日,国标《电化学储能电站监控系统技术规范》(GB/T42726-2023)正式实施,国标规定了电化学储能电站监控系统数据采集、存储处理、控制与调节、报警、事件顺序记录与事故追忆、通信等要求,结合行业发展趋势,EMS 的主要功能如下。

首先,电化学储能电站数据信息量庞大,百兆瓦级电化学储能电站数据量超过 60 万,特别是储能系统的电压、温度、电流等信号异常庞多,需要将数据信息送至 EMS, EMS 通过对 BMS、PCS 等设备海量数据的采集,经数据处理后实现远程的监视。同时,EMS 数据存储设备需对海量的数据进行存储,便于后期的统计分析,国标规定数据存储容量不少于 3 个月。

其次,随着电力市场的建设,中大型电化学储能电站参与辅助服务市场或电力现货市场,可对电网提供调峰、调频、紧急功率支撑、平滑功率输出等多重化的服务,EMS 需具备接收调度 AGC、AVC 等调度控制功能,同时需具备与风电、光伏等新能源的协调互动能力。

最后,EMS 需具备与 PCS、BMS 等现地层设备的快速可靠通信能力,其中大中型的储能电站一般采用双机双网冗余配置,通信规约一般采用 104、61850 等通信规约。国标规定 EMS 发出控制指令到现地层设备响应时间不超过 1s。

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对于大规模储能电站,通常整站由若干个储能子站构成,每个储能子站包含一定数量的电池组、对应的 BMS 和 PCS 等。不同的储能系统组网方式不完全一样,但通常具备下列特征:

1) 为了增强系统的可靠性和稳定性,通常采用冗余组网(即 AB 网)的方式,对于关键设备 / 服务器,还需采用主备的配置。系统网络正常工作时,数据和信令通过 A 网传输,如果 A 网故障,则切换到 B 网传输。如果主设备 / 服务器出现故障,备用的设备 / 服务器则会代替主设备进行接管。

2) 主站配置时间同步装置,数据服务器、应用服务器和操作员兼工程师工作站等。对于大规模储能电站,还配置前置服务器、协调控制器等。

3) 子站通常配置有保护测控装置和动环监控等其他设备。用于子站设备和工作环境的监测和保护。

4) 储能主站配置有远动机,用于与电网调度进行通信。一方面,把储能站的关键设备和状态信息上传到调度中心,另一方面接受电网调度的指令,参与电网的辅助服务。

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