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儲能EMS雙機冗餘架構

隨著我國能源結構轉型的快速推進,儲能作為優質的靈活調節資源和主動支撐手段,已成為新型電力系統應對電網安全挑戰的有力支撐。

EMS 系統應採用開放性的分層分佈式系統結構,當系統中任何一部分設備發生故障時,系統整體以及系統內的其他部分仍能繼續正常工作。系統應高度可靠、幾餘,站控層主機採用雙機幾餘結構,站控層網絡採用幾餘網絡,間隔層測控裝置、保護裝置採用雙網、雙 CPU、雙電源、雙主機架熱備幾餘配置,確保系統本身的局部故障不至於影響現場設備的正常運行。

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2023 年 12 月 1 日,國標《電化學儲能電站監控系統技術規範》(GB/T42726-2023)正式實施,國標規定了電化學儲能電站監控系統數據採集、存儲處理、控制與調節、報警、事件順序記錄與事故追憶、通信等要求,結合行業發展趨勢,EMS 的主要功能如下。

首先,電化學儲能電站數據信息量龐大,百兆瓦級電化學儲能電站數據量超過 60 萬,特別是儲能系統的電壓、溫度、電流等信號異常龐多,需要將數據信息送至 EMS, EMS 通過對 BMS、PCS 等設備海量數據的採集,經數據處理後實現遠程的監視。同時,EMS 數據存儲設備需對海量的數據進行存儲,便於後期的統計分析,國標規定數據存儲容量不少於 3 個月。

其次,隨著電力市場的建設,中大型電化學儲能電站參與輔助服務市場或電力現貨市場,可對電網提供調峰、調頻、緊急功率支撐、平滑功率輸出等多重化的服務,EMS 需具備接收調度 AGC、AVC 等調度控制功能,同時需具備與風電、光伏等新能源的協調互動能力。

最後,EMS 需具備與 PCS、BMS 等現地層設備的快速可靠通信能力,其中大中型的儲能電站一般採用雙機雙網冗餘配置,通信規約一般採用 104、61850 等通信規約。國標規定 EMS 發出控制指令到現地層設備響應時間不超過 1s。

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對於大規模儲能電站,通常整站由若干個儲能子站構成,每個儲能子站包含一定數量的電池組、對應的 BMS 和 PCS 等。不同的儲能系統組網方式不完全一樣,但通常具備下列特徵:

  1. 為了增強系統的可靠性和穩定性,通常採用冗餘組網(即 AB 網)的方式,對於關鍵設備 / 伺服器,還需採用主備的配置。系統網絡正常工作時,數據和信令通過 A 網傳輸,如果 A 網故障,則切換到 B 網傳輸。如果主設備 / 伺服器出現故障,備用的設備 / 伺服器則會代替主設備進行接管。

  2. 主站配置時間同步裝置,數據伺服器、應用伺服器和操作員兼工程師工作站等。對於大規模儲能電站,還配置前置伺服器、協調控制器等。

  3. 子站通常配置有保護測控裝置和動環監控等其他設備。用於子站設備和工作環境的監測和保護。

  4. 儲能主站配置有遠動機,用於與電網調度進行通信。一方面,把儲能站的關鍵設備和狀態信息上傳到調度中心,另一方面接受電網調度的指令,參與電網的輔助服務。

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