一、前言

能源管理系統(tǒng)（簡稱EMS，Energy Management System）是儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量調(diào)度、管理中心，通過與BMS（電池管理系統(tǒng)）、PCS（雙向儲(chǔ)能變流器）、光伏逆變器、回路電量表、可管理負(fù)載設(shè)備（充電樁等）、外圍設(shè)備（空調(diào)、消防）實(shí)時(shí)通訊，收集通訊子站的重要數(shù)據(jù)，通過對(duì)數(shù)據(jù)的采集、分析、處理，經(jīng)過內(nèi)部程序邏輯運(yùn)算，控制整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)有序穩(wěn)健運(yùn)行。

E80能源管理系統(tǒng)是矩形科技針對(duì)新能源、儲(chǔ)能行業(yè)定制的一款高性價(jià)比、多功能能源管理產(chǎn)品，其依托“極簡工業(yè)”工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)打造而成。具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，兼容多種通訊協(xié)議，能快速和市面上的BMS、PCS、光伏逆變器、充電樁、電表等進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接。

二、系統(tǒng)構(gòu)架

整個(gè)能源管理系統(tǒng)以E80為核心，通過RS485、現(xiàn)場I/O、以太網(wǎng)、CAN、4G等多種連接方式監(jiān)控整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)。

三、系統(tǒng)硬件

E80能源管理系統(tǒng)為產(chǎn)品交付型系統(tǒng)，體積小、安裝方式簡單明了，可安裝于配電柜內(nèi)，也可直接掛壁安裝。

E80外型圖

E80安裝示意圖

此外，該系統(tǒng)也能根據(jù)不同的應(yīng)用需求選擇不同的配置，具體配置如下表所示：

四、系統(tǒng)軟件

主要軟件有微信小程序、WEB端頁面、本地觸摸屏等

4.1.手機(jī)微信小程序

4.2.WEB端顯示

4.3.本地觸摸屏顯示

五、系統(tǒng)功能

5.1.數(shù)據(jù)采集處理

E80能源管理系統(tǒng)通過多種通訊（以太網(wǎng)、RS485、CAN等）方式實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、全面采集PCS，BMS，電量表，空調(diào)，消防，負(fù)載等單元的重要數(shù)據(jù)。

對(duì)采集回來的數(shù)據(jù)結(jié)合系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置數(shù)據(jù)和控制邏輯進(jìn)行變換、運(yùn)算處理，生成顯示數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、報(bào)警信息、遙控指令。

5.2.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和展示

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云端服務(wù)器、本地觸摸屏、本地PC，存儲(chǔ)的信息包含遙測數(shù)據(jù)、遙信數(shù)據(jù)、報(bào)警信息、操作記錄、事件等。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可通過人機(jī)界面、手機(jī)端、WEB端展示儲(chǔ)能系統(tǒng)的整體運(yùn)行狀態(tài)與電氣參數(shù)，包括但不限于電壓、電流、功率、開關(guān)狀態(tài)、系統(tǒng)報(bào)警狀態(tài)等。提供形象直觀的圖形化監(jiān)視和操作界面，可根據(jù)用戶的需求對(duì)人機(jī)界面與操作進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。

歷史數(shù)據(jù)支持本地工具查詢，網(wǎng)絡(luò)查詢，EXCEL報(bào)表導(dǎo)出。

5.3.控制策略

控制策略可定制，可根據(jù)客戶的使用場景和要求定制運(yùn)行策略，根據(jù)客戶對(duì)策略的描述和說明，我方深化流程圖，并經(jīng)過客戶確認(rèn)后由就地監(jiān)控及運(yùn)營管理系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)。

控制策略采用模塊化設(shè)計(jì)，單一策略的投運(yùn)與切除不影響其他策略的運(yùn)行。常用策略有：

運(yùn)行策略：運(yùn)行模式（手動(dòng)/自動(dòng)）切換，系統(tǒng)能量調(diào)度（交流調(diào)度、直流調(diào)度、支路調(diào)度）方式確定，系統(tǒng)啟停控制。

削峰填谷策略：支持設(shè)置全天谷、峰、平時(shí)間段時(shí)間、調(diào)度方式及充放電功率，實(shí)現(xiàn)谷、平期充電，峰期放電，收獲電價(jià)差。

需量控制策略：監(jiān)測變壓器低壓側(cè)電量信息，設(shè)置變壓器申報(bào)容量，儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)結(jié)合低壓側(cè)功率，變壓器輸出功率超限時(shí)，實(shí)時(shí)平滑調(diào)整儲(chǔ)能系統(tǒng)的輸出功率，切換充放電模式，按需補(bǔ)償。保證變壓器的負(fù)荷低于申報(bào)容量的同時(shí)滿足儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

逆流控制策略：在低壓側(cè)有光伏、風(fēng)力等發(fā)電單元，以及在儲(chǔ)能系統(tǒng)正常流程放電時(shí)，負(fù)載功率不足以消耗發(fā)電單元和儲(chǔ)能系統(tǒng)的輸出電量時(shí)會(huì)造成變壓器逆流，逆流不僅會(huì)造成電量的損失還會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊。儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)會(huì)跟蹤低壓側(cè)功率，變壓器負(fù)荷過小時(shí)，實(shí)時(shí)平滑調(diào)整儲(chǔ)能系統(tǒng)的輸出功率，切換充放電模式，保證供需平衡。保證變壓器不逆流的同時(shí)滿足儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

電池性能研究策略：電池做出廠測試時(shí)需要對(duì)電池進(jìn)行充放電測試，儲(chǔ)能系統(tǒng)可提供多段多模式充放電運(yùn)行策略，一個(gè)充放電周期分節(jié)點(diǎn)運(yùn)行，可設(shè)置充放電模式（恒功率或恒流）及模式切換節(jié)點(diǎn)功率和電壓，系統(tǒng)在達(dá)到設(shè)置電池功率或電壓節(jié)點(diǎn)時(shí)跳轉(zhuǎn)至下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，電池整個(gè)充放電過程各數(shù)據(jù)曲線可疊加查看對(duì)比。

電池維護(hù)策略：為保證電池壽命，需定期對(duì)電池進(jìn)行一次深度充放電循環(huán)，系統(tǒng)支持一鍵自動(dòng)電池維護(hù)和定時(shí)電池維護(hù)。

備用電源策略：當(dāng)系統(tǒng)要作為備用電源使用時(shí)，只需設(shè)置備用SOC值，系統(tǒng)在正常流程放電時(shí)會(huì)控制電池最低SOC大于備用SOC值，保證系統(tǒng)進(jìn)入備用電源運(yùn)行策略時(shí)供電能力。

運(yùn)行環(huán)境控制策略：系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測電池環(huán)境的溫度，溫度過高時(shí)啟動(dòng)空調(diào)，溫度滿足電池環(huán)境溫度時(shí)關(guān)閉空調(diào)，在保證電池運(yùn)行環(huán)境溫度的同時(shí)節(jié)約空調(diào)的電量消耗。

5.4.系統(tǒng)保護(hù)

系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性是系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵，為保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，E80能源管理系統(tǒng)做出多種保護(hù)措施。

消防系統(tǒng)接入：當(dāng)系統(tǒng)警輸入時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)馬上停機(jī)控制。

BMS動(dòng)作前保護(hù)：為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，EMS系統(tǒng)會(huì)在BMS動(dòng)作保護(hù)前對(duì)電池進(jìn)行保護(hù)，保護(hù)閾值設(shè)置低于BMS，在單體/總壓過壓保護(hù)前提前結(jié)束充電，單體/總壓過放保護(hù)前提前結(jié)束放電。

讀取故障：EMS讀取到BMS和PCS的各種故障信息，分為預(yù)警、輕故障、重故障和危急故障。所有故障信息可通過本地、手機(jī)小程序及WEB端進(jìn)行保存查詢，重故障和危急故障時(shí)，EMS系統(tǒng)控制儲(chǔ)能電站停機(jī)。

5.5.遠(yuǎn)程調(diào)試

E80能源管理系統(tǒng)支持遠(yuǎn)程調(diào)試功能，我方技術(shù)人員可隨時(shí)隨地通過遠(yuǎn)程的方式對(duì)能源管理系統(tǒng)進(jìn)行程序調(diào)試和維護(hù)，可大大節(jié)約調(diào)試和維護(hù)、升級(jí)成本，標(biāo)準(zhǔn)化圖紙接線，免現(xiàn)場服務(wù)，使系統(tǒng)具備極高的性價(jià)比。

5.6.第三方系統(tǒng)數(shù)據(jù)互通

E80能源管理系統(tǒng)具備極大開放性，支持多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。

RS485數(shù)據(jù)共享：可通過RS485接口MODBUS-RTU協(xié)議格式將數(shù)據(jù)傳送給第三方系統(tǒng)。

以太網(wǎng)數(shù)據(jù)共享：可通過以太網(wǎng)MODBUS-TCP協(xié)議格式將數(shù)據(jù)傳送給第三方系統(tǒng)。

云端數(shù)據(jù)共享：第三方系統(tǒng)可通過 “極簡工業(yè)”平臺(tái)JOSN接口格式獲取數(shù)據(jù)。

IEC304規(guī)約數(shù)據(jù)上報(bào)：系統(tǒng)可添加IEC104協(xié)議上傳功能，將儲(chǔ)能電站運(yùn)行數(shù)據(jù)根據(jù)運(yùn)營商或第三方平臺(tái)的傳輸格式匯報(bào)。

5.7.運(yùn)維管理

E80能源管理系統(tǒng)具備多種運(yùn)維管理手段，方便業(yè)主對(duì)儲(chǔ)能電站的運(yùn)營監(jiān)管。

遠(yuǎn)程監(jiān)控：E80能源管理系統(tǒng)采用平臺(tái)部署的方式，具備微信小程序和WEB電腦監(jiān)控功能，用戶對(duì)儲(chǔ)能電站的監(jiān)管不受時(shí)間和空間的限制，隨時(shí)隨地都可查詢儲(chǔ)能電站的“一舉一動(dòng)”。

權(quán)限控制：系統(tǒng)具備多種權(quán)限劃分，可以是僅僅查看的監(jiān)視員，可以是可操作的操作員，可以是工程管理的用戶管理員，可以是具備工程編輯的工程師。可根據(jù)不同角色分配不同權(quán)限，且任何角色對(duì)系統(tǒng)操作時(shí)都會(huì)留下痕跡。

統(tǒng)計(jì)分析：系統(tǒng)具備對(duì)儲(chǔ)能電站數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析功能，能計(jì)算出日、月、年系統(tǒng)充電量、放電量，可計(jì)算儲(chǔ)能電站運(yùn)營經(jīng)濟(jì)效益等。

六、系統(tǒng)特色

6.1.模塊化

E80能源管理系統(tǒng)采用模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，一套E80系統(tǒng)控制一套PCS及下連接的電池系統(tǒng)，對(duì)于大的儲(chǔ)能系統(tǒng)可采用分布式的控制方式。依據(jù)實(shí)際場景接入E80能源管理系統(tǒng)套數(shù)。

6.2.統(tǒng)一平臺(tái)

所有的E80能源管理系統(tǒng)統(tǒng)一接入至 “極簡工業(yè)”平臺(tái)，同一個(gè)項(xiàng)目下可添加多個(gè)分布式E80能源管理系統(tǒng)，方便對(duì)分散性系統(tǒng)統(tǒng)一管理。

6.3.獨(dú)特高效算法

高效的儲(chǔ)能優(yōu)化算法，適用于任何電池，電池的任何生命周期，各種應(yīng)用場景。獨(dú)特的控制方式可以保證系統(tǒng)高效、穩(wěn)定運(yùn)行。

6.4.系統(tǒng)產(chǎn)品化

E80能源管理系統(tǒng)具備真正意義上的產(chǎn)品化系統(tǒng)，完全不需廠家現(xiàn)場服務(wù)支持，標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的產(chǎn)品及程序大大減少前期的開發(fā)周期，遠(yuǎn)程調(diào)試功能讓廠家工程師可隨時(shí)隨地對(duì)遠(yuǎn)程的系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試、排故和升級(jí)，客戶無需支付現(xiàn)場服務(wù)費(fèi)和差旅費(fèi)，系統(tǒng)具備極大的性價(jià)比。

七、相關(guān)應(yīng)用場景

7.1.儲(chǔ)能電站

E80能源管理系統(tǒng)可多模式運(yùn)行，對(duì)谷峰電價(jià)差異較大的廠區(qū)起到削峰填谷，用戶增容的作用，同時(shí)可以對(duì)部分重要負(fù)荷提供備用電源，同時(shí)可以響應(yīng)上級(jí)電力單位的需求。

應(yīng)用場景：工業(yè)園區(qū)、數(shù)據(jù)中心、通訊基站、港口口岸、醫(yī)院、商場等

7.2.光儲(chǔ)充一體車棚

E80能源管理系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行策略可穩(wěn)定光伏發(fā)電的輸出；緩解充電高峰時(shí)充電樁大電流充電對(duì)區(qū)域電站的沖擊；通過峰谷差價(jià)，給充電站帶來可觀的收益。

應(yīng)用場景：各類充電站

7.3.微網(wǎng)系統(tǒng)

E80能源管理系統(tǒng)管理整個(gè)微網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、用電各個(gè)環(huán)節(jié)穩(wěn)定高效運(yùn)行，保證系統(tǒng)穩(wěn)定、高效、長期運(yùn)行。

應(yīng)用場景：示范基地、島嶼、偏遠(yuǎn)山區(qū)等供電不穩(wěn)定的區(qū)域。

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