储能系统是如何为你减免电费支出？

2022年年初，广东地区电改后拉大了峰平谷电价价差，同时实施的还有尖峰电价。对于部分用电需求在峰顶的企业，用电成本蹭蹭上涨。工商业尖峰电价一度涨至1.5元/KWh。而谷电电价却只要0.25元/KWh左右。

储能系统在谷电/平电时段进行充电，尖峰或峰电时段进行放电，一方面缓解了电网压力，一方面又降低了用电价格。

从经济角度分析储能系统的必要性

储能系统充放电方式

在电价较低时段进行充电，电价较高时段进行放电，利用厂区用电的峰谷价差获取利润，储能系统同时还可以解决超出变压器容量之外的负荷的供电问题和作为厂区重要负荷的应急备用电源。

本工程储能系统采用“并网不上网”的运行方式。根据电网峰平谷时段划分，储能系统采用每天两充两放的运行策略，白天8：00-12：00或者17：00-21：00进行放电，晚上电价为谷时00：00-8：00进行充电，最大输出电量不能超过用户负荷所需电量。

储能电站的电量只需满足自用电负荷，不允许向电网反送电，本项目进行负荷跟踪，电流和电压采自10kV关口计量侧；另外在10kV进线侧配置防逆流保护装置，本项目需配置1台防逆流保护装置，在出现逆流时切除相应的储能电站，在用电负荷达到一定需求时防逆流保护自动投入相应的储能电站。

采用40尺1000kW/2000kWh的标准集装箱储能系统；标准集装箱储能系统采用All In One 的设计理念，将磷酸铁锂电池模组、电池管理系统、储能双向变流器、消防系统、环境控制系统、就地监控系统等多个子系统有机配置于一个标准集装箱内，实现谷电峰用、需量控制、配电增容、后备电源等功能。

标准集装箱储能系统的每个集装箱两台500kW的储能变流器PCS、以及锂离子电池簇组成，同时还含有低压交流配电箱、电池控制柜、SCU就地监控系统、消防、照明、空调等设备。

储能电池模块

系统储能部件采用的磷酸铁锂电池（LFP）具有比能量高、更长的循环寿命、更大的充放电倍率和安全无污染等特点，已广泛应用于电动汽车、削峰填谷、调频、调峰、应急备用电源等储能领域。

储能电池一般采用模块化的组成方式，由电芯组成模组，模组放于电箱内，电箱组成电池柜，成为一个储能单元。

储能变流器（PCS）

功率变换系统（PCS）是储能系统中的重要组成部分，主要功能是在放电过程中，将储能电池放出的直流电逆变成交流电；在充电过程中，将电网上的交流电整流成直流电，用来给储能电池充电。并在充放电过程中对电池进行管理。功率变换系统功能、性能要求应与储能单元需求相匹配，并应符合下列要求：

➢ 应具备并网充电、并网放电、离网放电三种基本功能;

➢ 应具有有功功率连续可调功能;

➢ 应具有无功功率调节能力;

功率变换系统的功能应符合下列要求：

➢ 应采集功率变换系统交、直流侧电压、电流等模拟量和装置正常运行、告警故障等开关量信息。

➢ 应接受电池管理系统上送的电池电压、温度、计算电量等模拟量和故障告警等开关量保护、联合控制所需信息。

➢ 应完成装置运行状态的切换及控制逻辑，且应包括功率变换系统的启停、控制方式的切换、运行状态的转换。

➢ 应具备保护功能，确保各种故障情况下的系统和设备安全。

电池管理系统（BMS）

BMS系统采用四级构架，电池模组级BMS-BMU,电池簇级BMS-BCU，电池堆级BMS-BSU, 系统级BMS-SCU。

BMU(Battery Module Monitoring Unit)电池组监护单元,该单元集电池运行信息监测采集、被动充电/放电均衡管理(均衡电流大于100mA)、在线内阻测试、故障诊断等功能于一体。

BCU(Battery Cluster Control Unit)支路控制单元,BCU通过BMU收集所有电池模组的信息，同时采集整簇电池的总电压和电流，通过配合簇高压箱内的电气保护元件，在电池簇充放电过程对电池组出现的异常进行报警和保护；

BSU(Battery Stack Control Unit)电池堆控制单元,该管理单元对BCU上传的电池实时数据进行数值计算、性能分析、报警处理及记录存储, 对多簇并联的电池堆出现的异常进行报警和保护；

通过以上三级BMS实现全面电池信息管理，在线SOC、SOH估算，无损主动均衡充放电管理，电池系统自我故障诊断和保护功能等功能。

为了提升系统可靠性和储能系统整体性能，本项目电池管理系统增配了SCU(System site control Unit) 储能电池系统就地协调控制单元，实现以下功能：

l 与储能箱动环监测系统联合，实现储能系统全方位温度管理，制定合理的温度管理策略，保证电池工作允许的温度区间，提升电池系统温度一致性，降低温控系统运行功耗，提升储能系统效率。

l 与储能消防控制系统、动环监测系统、电气保护机构联合，综合电池信息、储能箱内动环信息和消防系统探测信息，实现储能系统全方位的消防预警、保护与联动，提供高可靠的消防安全保证，做到有效防范、早发现、有效隔离和保护。

l 与储能PCS联合，协调匹配电池系统3级保护和PCS保护动作时序和逻辑，充分考虑储能系统内保护单元动作时序、动作延时以及局部故障保护失效的可能性，设计保护的分级动作和联动机制。在确保储能系统运行安全的条件下实现电池堆内簇间均衡和缺簇运行等功能，进一步提升系统可靠性。

l 与站级储能监控系统SCS联合，对储能电站子系统的储能系统子单元进行储能电站整体的协调保护，实现储能系统子单元之间的协调管理和均衡，保证储能电站运行安全。

系统控制柜

储能箱内配置系统控制柜具备直流汇流和通信管理两部分主要功能。其中系统控制柜的直流汇流作用主要是将各电池簇并联汇流，并输出至储能变流器，配合系统监控装置对其输出电压、电流以及绝缘情况等进行监测。

系统控制柜的通信、保护和管理功能主要作用是通过内置的系统级BMS-SCU来实现，对储能设备运行情况、工作状态、环境因素和火灾险情等实施监视、测量、控制和保护。

交流配电箱

低压交流配电箱为三相五线，可为电池室照明、交换机、开关电源、空调、消防、温湿度传感器、水浸传感器、插座等交流用电设备提供独立控制电源和220V单相交流电源

照明系统

在电池室采用防爆型灯具，并设置疏散指示装置（应急时间大于1.5 小时），装置电源由新增照明配电箱引接。所有灯具布置的位置均应与周围带电设备保持足够间距，且维护方便。

温度管理系统

储能集装箱内的环境温湿度管理对设备正常运行和系统运行效率有重要影响。本项目储能电池仓内采用一体式空调，通过顶部风道的结构形式对电池仓内多个电池簇强制送风，通过风道和注风口的合理设计，保证电池仓内流场和温度场的均一性。储能集装箱内配置动环监测系统，包括温度传感器、湿度传感器等设备，并将箱内环境信息送至系统级BMS-SCU，SCU根据电池信息和储能集装箱环境信息设计合理的温度管理策略，在保证电池允许温度区间和温度一致性的条件下降低空调自耗电，提升系统能量效率。

消防系统

为了提升系统安全可靠性，本项目消防系统具有自动、手动两种控制方式，且保护区配置了七氟丙烷气体灭火系统，同时配置完备的烟感探测器、温感探测器和可燃性性气体探测器，实现了消防保护的早期探测、分级分区动作和可靠防护。

当保护区内任一只感烟或感温探测器报警动作时,消防控制系统发出报警，提醒工作人员注意保护区现场情况；火灾报警信号送到系统级BMS，实现储能系统内部的消防联动保护，同时通知消防控制中心报警主机；当气体灭火保护区内可燃性气体探测器或感烟和感温二种探测器同时报警动作时,气体自动灭火控制器开始进行延时阶段（0-30秒可调），声光报警器报警和联动设备动作（切断外部供电、关闭空调通风等功能），此阶段用于疏散人员。延时过后，气体灭火系统喷放七氟丙烷灭火剂实施灭火，点亮气体喷放指示灯。

过电压保护及接地

在储能系统交流配电柜电缆进线处装设避雷器，避雷器接地端与柜中PE接地排应可靠接地。低压配电系统接地型式为 TN-S，凡不带电的金属设备外壳及配电线路保护管等均按规范要求接 PE 线。电力系统接地、弱电系统接地、防雷接地等共用钢筋混凝土接地体，接地电阻不大于 4 欧姆。

监控和管理系统

根据GB51048-2013《电化学储能电站设计规范》，储能系统应配置计算机监控系统，监控系统应能实现对储能系统监视、测量、控制，宜具备遥测、遥信、遥调、遥控等远动功能；监控系统宜能够实现多个储能单元的协调控制并根据其功能定位实现削峰填谷、系统调频、无功支撑、电能质量治理、新能源功率平滑输出等控制策略。

本工程属于中型电化学储能电站，宜配置储能监控系统，可以根据用户负荷情况和设定运行策略对储能系统进行监视和控制。

本工程选用的监控和管理系统需具备备用接口，同时，接口数量可以扩充，方便日后其他分布式能源或充电桩的接入。储能策略的设定是通过监控和管理系统的软件实现的，方便日后储能策略的调整或增加。

同时，本工程配置了电能质量在线监测装置，实时地监测电能质量。

能量管理系统（EMS）特点：

EMS系统与储能系统主要设备PCS，BMS连接采用三角架构，即EMS直接与PCS通讯，获取PCS的相关信息和控制PCS，EMS也直接与BMS通讯，获取电池的详细信息（细化到电芯级的数据）。另外，PCS自身与BMS也有通讯连接。

EMS系统会与BMS，PCS协同配合，并且根据PCS,BMS具体策略设定EMS控制的优先级，这样，确保了整个系统控制的可靠性，不会出现PCS，EMS控制冲突的情况。

主要控制功能（工作模式）

1消峰填谷功能模块

此模块实现基本的消峰填谷功能

2.需量控制功能模块

此模块实时计算目前用电需量，并统计出实时最大需量，用于充电时的功率管理，防止充电时导致业主用电超过需量。放电时，可以帮助业主降低负荷需量。

需量计算方案与电网电表一致：15分钟时间窗口滑动平均，1分钟的时间间隔（可设置）

3需求侧响应（选配）

此功能可根据电网的限电需求，在发生限电时，控制储能设备输出功率，来平衡业主的用电负荷。

4.电力回馈功能（选配）

此功能是用于当业主开启测试电机发电时，控制储能设备吸纳多余的电能，有效防止功率倒灌，并且避免了电力的浪费。