什么是EMS（Energy Management System）？

说到储能，大众首先想到的就是电池，其好坏关系到能量转换效率、系统寿命和安全等重要方面，但储能要想作为一个系统发挥价值，其中作为“大脑”的核心构件---EMS（能量管理系统）作用同等重要。

EMS一方面直接负责储能系统的控制策略，而控制策略则影响系统内电池的衰减速率和循环寿命，从而决定储能的经济性；另一方面还监控系统运行中的故障异常，起到及时快速保护设备、保障安全性的重要作用。如果说将储能系统比做人体，那么EMS则是人的大脑心智。大脑心智决定一个人从事什么工作，也决定人体合理的劳作休息，和发生意外时的自我保护。

源网侧储能与工商业储能对EMS的不同诉求

由于储能行业最初兴起是从大储开始，即电源侧与电网侧，因此储能EMS一开始就是在源网侧场景下设计实现的。考虑到源网侧的数据封闭性，以及电力系统SCADA的产品设计惯性，储能EMS被设计为：单机版、本地化。由于数据默认无法外传，所以需要电站本地配置运维班底，有人值守。加上源网侧相关的监控规范，EMS还需要配置相关硬件，包括不限于：工作站、打印机、故障录波器、远动机等。我们可以把这类储能EMS称为传统储能EMS。

那么传统EMS可以直接用在工商业储能吗？答案是：不能。因为场景不同，成本要求也不同。

工商业储能站点容量小、数量多、分散广、运维成本要求高，无法支持本地有人值守，势必要求远程运维监控。即安排区域级别的运维班组，借助数字化运维平台，对多个储能站进行系统性整体运维。数字化运维平台要求工商业储能电站的数据必须实时上云，且通过云边互动提升运维效率。传统EMS的本地化/单机版设计在这个场景下天然不匹配，因此工商业储能EMS需要新的产品设计。

图1：源网侧储能运维 VS 工商业储能运维

工商业储能EMS的设计原则

根据上述的场景差异，工商业储能EMS需要如下设计原则：

01 全量接入

工商业储能虽然容量较小，但麻雀虽小，五脏俱全，EMS需要对接的设备依然众多：PCS、BMS、空调、电表、智能断路器、消防主机、各类传感器，指示灯等等，因此EMS首先需要兼容支持各种协议，将设备及其数据全量接入进来。尤其是设备告警信息的接入，需要做到实时全面。此处考验的是EMS的采集性能，为了实现相关保护，EMS需做到1秒一次的采集。

02 云边一体

为了实现储能站端和云平台的数据双向流动，EMS必须在系统层实现云边一体的效果，即保障站端数据无损实时的上报到云平台，云平台的指令能安全实时地传递给站端。

云边一体的技术路线有很多种选择，但最终以实际运行效果为依归。考虑到很多工商业储能通过4G方式上网（不具备有线网络架设的条件），在通信中断时有发生的工况下，如何保障云边两侧的数据一致性，断点数据如何续传，中断信道如何快速自愈，云到边遥控如何保障安全性等课题，都是需要着重考虑的。

常见的技术路线是以当前主流的物联网协议（MQTT）链接云和边，但区别于光伏，楼宇能源等场景，储能由于电池巨量的数据采集传输，云到边的实时安全的遥控需求，若使用此类技术路线，极易捉襟见肘，无论和成本还是风险都非常高，需要谨慎选择。

因此新的技术路线开始出现，例如轻舟能科研发的Nova物联平台，包括分布式时序数据库，加密网络隧道等核心技术，用以解决数据全量秒级同步和数据压缩问题；云边通信金融级安全问题。最终旨在降低网络通信成本，服务器存储成本和电站安全运维风险。

03 拓展灵活

工商业储能容量从100kWh到几十MWh依据实际项目而定，并且在当前储能标准柜产品逐渐成为主流的趋势下，柜子如积木般拼接，实现不同能量诉求，则要求EMS需要有灵活的拓展能力，可以快速兼容不同数量的储能柜，实现不同数量级的设备对接，尤其是对PCS的对接和群控，从而能让项目快速建设交付，尽快投运。

04 策略智能

工商业储能以削峰填谷为主要应用场景，配合需量控制策略，防逆流保护等实现诸如动态扩容，离网备电等目的。其中由于实地变压器数量，容量的差异，EMS在需量控制，防逆流保护上出现多样的需求，例如多个并网点下，对某些变压器做需量保护，对总变压器做防逆流，需要再EMS里可以灵活配置，实现保护目的。

同时伴随近年来工商业光伏的火热，储能和光伏的配合在工商业端也逐渐增多，对储能的策略也提出了新的要求，例如储能需要根据光伏发电的情况，合理安排电池充放，以达成清洁能源使用，同时又要做到相关保护策略。由于光伏发电的不确定性，负载的波动性，静态的储能策略很难满足此类场景，需要更动态的智能策略。

智能策略结合分时电价，光伏预测，负载波动，保护目标等，实时动态地制定充放策略，才能有效地达成全局的经济性，通过合理地使用电池，减少电池的过度衰减，保障储能自身的经济性。

最后EMS在储能系统安全上也需要相应的策略保护，不仅针对设备告警及时的协调不同设备，有效地完成本地保护，还需要基于相关算法预知风险，提前发出安全预警。

安科瑞Acrel-2000ES储能能量管理系统具有完善的储能监控与管理功能，涵盖了储能系统设备(PCS、BMS、电表、消防、空调等)的详细信息,实现了数据采集、数据处理、数据存储、数据查询与分析、可视化监控、报警管理、统计报表等功能。在高级应用上支持能量调度，具备计划曲线、削峰填谷、需量控制、备用电源等控制功能。系统对电池组性能进行实时监测及历史数据分析、根据分析结果采用智能化的分配策略对电池组进行充放电控制，优化了电池性能，提高电池寿命。

系统支持 Linux 或 Windows 操作系统，数据库采用 SQL Server。本系统既可以用于储能一体柜，也可以用于储能集装箱，是专门用于储能设备管理的一套软件系统平台。

3、参考标准

《电网配置储能系统监控及通讯技术规范（Q/GDW1887-2012）》

《 储 能 系 统 接 入 配 电 网 能 量 管 理 系 统 功 能 规 范

（Q/GDW697-2011）》

《分布式电源接入配电网技术规范（NB/T32015-2013）》《分布式电化学储能系统接入配电网设计规范（DL/T 5816-2020）》

《分布式储能系统接入配电网设计规范（T/CEC 173-2018）》

《分布式储能系统远程集中监控技术规范（T/CEC 174-2018）》

《用户侧电化学储能系统设计技术导则（DB42/T 2001-2023）》

4、系统结构

5、硬件配置

6、应用范围

适用于工商业储能储能一体柜、储能集装箱，容量 500kWh 以内。

7、性能参数

1)硬件性能

表 1 硬件性能

2)系统性能

表 2 系统性能

3）性能特征

 终端采用加强型单元外壳，按抗强震动、强干扰设计，适应恶劣环境，适用于储能电站-20℃~60℃的宽温工作环境；

 终端集成电路全部采用工业级，使得装置的具有很高的稳定性和可靠性，满足储能单元封闭运行的技术要求；

终端硬件设计采用多种隔离，屏蔽措施，软件设计采用数字滤波技术和先进的保护算法及其他抗干扰措施，大大提高了装置的抗干扰性能； 采集终端通讯方式多样，具备多路（可选）RS485 通讯接2 路以太网接口和 1 路调试接口，支持 IEC101、IEC103、IEC104、MODBUSRTU/TCP 及私有协议等通讯协议，支持各类 PCS、BMS、温控仪、电表、空调、消防等智能设备的通讯数据采集；可灵活实现与其他系统的接入；系统支持 Windows、Linux 等多种操作系统。

8、产品功能

（1）数据采集

 采集电池管理系统的各组电池的总电压、电流、平均温度、SOC、SOH、充放电电流和功率限值、单节电池电压、单节电池温度、各节电池的均衡状态、故障及报警信息、历史充放电电量、历史充放电电能、容量、可充电量、可放电量、充放电次数等常用信息并进行显示；采集并显示 PCS 系统的相关参数，包括：直流侧的电压/电流/功率等、PCS 的三相有功功率、无功功率、三相电压、三相电流、功率因素、频率、运行状态、报警及故障信息等常用信息，及日输入电量、日输出电量、累计输入电量、累计输出电量等；采集储能系统的各个状态量，包括主回路状态（开关、事

故跳闸信号、保护动作信号、异常信号）。

（2）数据处理

实时数据显示处理功能；采集智能电表、PCS 系统、测控装置的电能质量数据，进行统计分析和显示；能量管理系统能够对采集数据进行合理性检查、限值告警。

（3）数据存储

将采集到的数据存储于配套数据库中，数据颗粒度做到分等级存储，储能系统整体信息分钟级存储。

（4）系统控制

接收并实施上级系统对储能系统的启动/停止指令及功率下发指令。

能量管理系统能够控制系统的运行，包括开/关机，及根据变流器通信协议定义的功率，电压，电流指令的下发，并清楚逐步下指令的步骤与当前状态，防止误操作。

（5）曲线报表

统计储能系统的工作情况和用电量情况，统计用户的月使用电量，显示历史数据并具备数据及报表下载功能。

统计储能系统的工作情况和用电量情况，统计用户的月使用电量，显示历史数据并具备数据及报表下载功能。

（6）告警功能

收集整个系统的事件记录信息及报警信息(包括历史信息)并进行显示。当系统所采集的模拟量发生越限、数字量变位及网络通信状态自诊断故障时，能量管理系统会自动弹出告警窗口，通知操作员有情况发生。该窗口保持在画面的最上层，直到操作员进行了处理。

（7）权限管理

能量管理系统提供权限管理，不同权限可以浏览或下载不同范围内的页面（数据、表格、图形、资料）；在多层架构的储能系统中，上层能量管理系统显示整体储能系统的界面，内部就地能量管理系统只显示本内部储能系统界面，在单层架构的储能系统中，只存在就地能量管理系统。

（8）系统管理：

能量管理系统能够监控储能系统的电气一次接线，并形成一次接线图界面，关键位置开关达到可视可控。

能量管理系统能够监控整个储能系统（各控制单元和服务器）的网络运行状态，显示整个系统结构架构拓扑图及基本信息，在系统出现异常时能够在系统拓扑图中做出相应显示。

能量管理系统能够监控整个储能系统的各控制单元的运行状态，在出现异常时能够在系统拓扑图中显示出来。

（9）其他功能：

 具有检测控制 UPS 的功能。 具有复位清零的功能。

9、系统界面

安科瑞Acrel-2000ES储能能量管理系统具有完善的储能监控与管理功能，涵盖了储能系统设备(PCS、BMS、电表、消防、空调等)的详细信息，实现了数据采集、数据处理、数据存储、数据查询与分析、可视化监控、报警管理、统计报表等功能。在高级应用上支持能量调度,具备计划曲线、削峰填谷、需量控制、备用电源等控制功能。既可以用于储能一体柜，也可以用于储能集装箱，是专门用于设备管理的一套软件系统平台。